Das Versteckspiel geht zu Ende

Der Mix an Molekülen, der durch unseren Körper strömt, ist einzigartig und individuell. Diese Mischung kann u.a. Aufschluss über den Zustand von Organismen geben. Die große Kunst ist es nur, ihn in seiner ganzen Komplexität auszulesen. Das ist bisher unmöglich, da Messgeräte nicht empfindlich genug sind, um auch nur ansatzweise die Gesamtheit aller Moleküle richtig zu erfassen. Diesem Ziel ist man nun einen Schritt nähergekommen. Wissenschaftler des Labors für Attosekundenphysik (LAP) am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) und der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) haben nun ein weltweit einzigartiges Laser-Messsystem entwickelt, das – quer durch verschiedenste Molekültypen – kleinste Veränderungen in der molekularen Zusammensetzung von biologischen Proben detektieren kann. Mit beteiligt am Projekt waren Wissenschaftler der King Saud Universität in Riad und des ungarischen Center for Molecular Fingerprinting.

In Organismen zirkulieren die verschiedensten Arten von Molekülen, den Bausteinen des Lebens. Während des Stoffwechsels in Zellen werden ständig neue Moleküle produziert und in die Umgebung, u.a. auch in das Blut, abgegeben. Eines der großen Ziele der Biomedizin ist es, mit diesem Molekülmix Auskunft über den Zustand des Organismus zu gewinnen. Denn auch entartete Zellen, wie etwa Krebszellen im menschlichen Körper, produzieren ihre ganz charakteristischen Moleküle. Sie sind zumindest ein erster Hinweis auf eine Erkrankung. Das Problem dabei ist: Es gibt bisher nur äußerst wenige bekannte Indikatormoleküle und meist sind nur sehr wenige dieser Indikator-Moleküle im Blut vorhanden. Dementsprechend schwer ist es, diese nachzuweisen. Die Biomedizin geht aber davon aus, dass es sehr viele unbekannte molekulare Krankheitssignaturen in verschiedensten Molekülklassen gibt (Protein-, Zucker-, Fettderivate etc.). Die große Herausforderung ist es, sie umfassend und genau genug mit einer einzigen Methode zu detektieren. Um diesem Ziel näher zu kommen, hat ein interdisziplinäres Team aus Physikern, Biologen und Datenwissenschaftlern des Labors für Attosekundenphysik (LAP) am Max-Planck-Institut für Quantenoptik und der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) unter der Leitung von Prof. Ferenc Krausz, ein neues Laser-Messsystem entwickelt. Mit seiner Hilfe wird es möglich, Fingerabdrücke der molekularen Zusammensetzung von Proben jeglicher Art, wie etwa biologischer Systeme in Form von Infrarotlicht zu erhalten. Die Technologie arbeitet mit einer bisher noch nie erreichten Empfindlichkeit und kann für jede Biomolekülklasse eingesetzt werden.