Kurzfassung

Die Arteriosklerose stellt eine der häufigsten Todesursachen in den westlichen Industrienationen dar. Die chronisch fortschreitende Degeneration der Arterien verläuft dabei über Jahre symptomlos und manifestiert sich erst in einem späten Stadium durch Herzinfarkt oder Schlaganfall. Die Hauptrisikofaktoren für die Entstehung einer Arteriosklerose sind vor allem Übergewicht und Diabetes mellitus. Gerade im Falle eines Diabetes mellitus setzt jedoch eine irreversible kardiovaskuläre Schädigung...Die Arteriosklerose stellt eine der häufigsten Todesursachen in den westlichen Industrienationen dar. Die chronisch fortschreitende Degeneration der Arterien verläuft dabei über Jahre symptomlos und manifestiert sich erst in einem späten Stadium durch Herzinfarkt oder Schlaganfall. Die Hauptrisikofaktoren für die Entstehung einer Arteriosklerose sind vor allem Übergewicht und Diabetes mellitus. Gerade im Falle eines Diabetes mellitus setzt jedoch eine irreversible kardiovaskuläre Schädigung durch eine Insulinresistenz oft schon in einem Stadium ein, in dem die Blutzuckerwerte nicht erhöht sind und der Diabetes und das damit verbundene hohe Arterioskleroserisiko nach Stand der Technik nicht diagnostizierbar sind [1].
Die eigentliche Entstehung einer Arteriosklerose ist hochkomplex und von sehr vielen Faktoren beeinflusst. Chronisch inflammatorische Prozesse in der Gefäßwand stellen nach neuen Erkenntnissen einen Schlüsselmechanismus beim Voranschreiten der Arteriosklerose dar, daher ist sie verbunden mit erhöhten Spiegeln an proinflammatorischen Zytokinen (z.B. TNF-α, IL-6, PAI-1) sowie einer Aktivierung zirkulierender Makrophagen bzw. deren Vorläufern, den Monocyten. Diese weisen dabei sowohl in vivo, wie auch in vitro eine höhere Adhesionsneigung an das Endothel auf [2], die mit neueren Medikamenten durchaus therapeutisch beeinflussbar ist [3].
Die Diagnose der Arteriosklerose erfolgt derzeit meist erst in einem späten Stadium über EKG, Sonographie, CT / MRT oder andere neuere Verfahren der Endothelzellfunktionsmessung [4, 5]. Daneben gibt es auf dem Markt ELISA-Testverfahren für verschiedene Marker (z.B. Asymmetrisches Dimethylarginin, Homocystein, hsCRP etc.), die im Zusammenhang mit der Bestimmung des Arterioskleroserisikos diskutiert werden [6]. Diese weisen jedoch die prinzipiellen Nachteile der hohen Kosten und langen Bearbeitungszeiten für die Testdurchführung auf. Die Tests können nicht vom behandelnden Arzt vor Ort durchgeführt werden sondern müssen an ein spezialisiertes Labor eingeschickt werden. Ein einfaches Testverfahren für die frühe spezifische Diagnose der Arteriosklerose fehlt.
Ziel des vorliegenden Projektes ist es, über zwei neuartige Gen-Biochips eine schnelle und einfache, routinetaugliche frühe Diagnosemöglichkeit für Arteriosklerose zu entwickeln.

1. Biochip zur Detektion von Erbgutveränderungen die in Zusammenhang mit einem erhöhten Arterioskleroserisiko stehen (DNA-Chip)
2. Biochip zur quantitativen Bestimmung des Aktivierungszustands zirkulierender Monocyten (mRNA-Chip)

Die Realisierung dieses innovativen Lösungsansatzes erfolgt durch einen Biochip, welcher in einem 1.5 mL Reaktionsgefäß integriert ist und in dem alle für die Detektion notwendigen Reaktionen stattfinden. Auf dem Chip werden Sondenmoleküle immobilisiert. An diese binden spezifisch die nachzuweisenden Targets. Der Nachweis erfolgt über eine Ausfällungsreaktion, die als blaues Präzipitat in einem optischen Reader ausgelesen wird. Diese Nachweisreaktion stellt einen erheblichen Vorteil gegenüber allen anderen Biochip-Systemen dar, da sie einfacher, ohne viel Platzanspruch sowie zeit- und kostengünstiger ausgelesen werden kann.
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