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Physikalisch-Technische Bundesanstalt

EMRP (A programme of EURAMET) > Metrologische Charakterisierung von Mikrovesikeln aus Körperflüssigkeiten als nicht-invasive diagnostische Biomarker
Metrologische Charakterisierung von Mikrovesikeln aus Körperflüssigkeiten als nicht-invasive diagnostische Biomarker

Metrological characterisation of micro-vesicles from body fluids as non-invasive diagnostic biomarkers Lipidvesikel; credit Nanolane

In allen Ländern Europas sind in den letzten Jahren die Gesamtausgaben des Gesundheitswesen gestiegen und zwar von 7,3 % des Bruttoinlandsprodukts im Jahr 1998 auf 8,3 % im Jahr 2008. Ausgaben für Therapien und Rehabilitationsmaßnahmen belaufen sich auf mehr als 60 % der in EU-Ländern verzeichneten Gesamtkosten, dicht gefolgt von den Ausgaben für Arzneimittel oder andere medizinische Produkte. Ein Weg, um Kosten im Gesundheitswesen zu senken, besteht darin, verstärkt die frühzeitige Diagnose von Krankheiten zu verfolgen, wodurch eine wirksamere medizinische Behandlung möglich würde.

In den letzten Jahren haben zellbasierte Mikrovesikel wie Mikropartikel und Exosome zunehmend an Bedeutung im klinischen Bereich gewonnen. Sie werden von Zellen freigesetzt und sind in allen Körperflüssigkeiten zu finden. Mikrovesikel erkrankter Personen unterscheiden sich von denen gesunder, weshalb sich Mikrovesikel als neue und nichtinvasive Biomarker eignen. Mikrovesikel beeinflussen darüber hinaus das Fortschreiten von Krankheiten wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs. Sie sind die Ursache von Thrombose und Präeklampsie, die häufigste und bedrohlichste Erkrankung Schwangerer und ihrer ungeborenen Kinder. Mikrovesikel haben aber auch therapeutische Anwendungen.

Der Nachweis von Mikrovesikeln gestaltet sich aufgrund ihrer geringen Größe mit durchschnittlichen Durchmessern von unter 100 nm und ihrer Heterogenität schwierig. Die Folge hiervon ist, dass sich Forschung an Mikrovesikeln zur Zeit auf qualitative Arbeiten beschränkt. Es gibt begründete Vermutungen, wonach mit dem zur Zeit gängigen Nachweisverfahren der Durchflusszytometrie nur 1 - 2 % aller vorhanden Mikrovesikel detektiert werden. Quantitative Forschung ist unter den derzeitigen Gegebenheiten genau so wenig möglich wie Vergleiche von Ergebnissen unterschiedlicher Labore. Ziel des Forschungsprojektes ist, die fehlende metrologische Infrastruktur für den quantitativen Nachweis von Mikrovesikeln bereitzustellen. Es werden Methoden für das standardisierte Sammeln und Handhaben von Proben menschlicher Körperflüssigkeiten für die Isolierung von Mikrovesikeln entwickelt werden. Verschiedene in den Metrologieinstituten etablierte Methoden werden getestet werden, inwieweit sie sich eignen, die Größe einzelner Mikrovesikel, die Größenverteilung von Mikrovesikelansammlungen sowie deren chemische Zusammensetzung, Morphologie und Konzentration zu messen, bzw. welche Modifikationen an Messmethoden gegebenenfalls vorzunehmen sind. Am Projektende werden die Metrologieinstitute in der Lage sein, rückführbare Kalibrierungen von Messungen von Mikrovesikeln in Lösungen und auf Oberflächen vorzunehmen. Durch die Standardisierung der Mikrovesikelmessungen werden zukünftig validierte und quantitative Vergleiche von Labormessungen möglich werden. Damit wird der Weg geebnet werden, um das Potential, das Mikrovesikel als nichtinvasive  Biomarker für das frühzeitige Erkennen von Krankheiten und die Krankheitsbehandlung bieten, in den nächsten Jahren voll ausschöpfen zu können.

Die PTB hat die Leitung des technisches Arbeitspaketes inne, das sich mit der dimensionellen Charakterisierung von Mikrovesikeln und Referenzmaterialien beschäftigt. Wesentliche Parameter hierbei sind die mittlere Größe sowie die Breite der Größenverteilung, da sich die unterschiedlichen Typen an Mikrovesikeln durch ihre Größe unterscheiden. Messungen mit Rasterkraft- und Elektronenmikroskopie haben gezeigt, dass der Großteil der Vesikels einen Durchmesser unter 100 nm hat, weswegen eine Größenbestimmung auf Basis gestreuten sichtbaren Lichts wenig geeignet ist. Daher wird als Meßverfahren für Vesikel unter 100 nm Durchmesser die Kleinwinkelröntgenstreuung, die mit Wellenlängen unter 1 nm arbeitet, genutzt werden. Zudem werden zwei neuartige Methoden, die Nachlaufanalyse von Nanopartikeln und die Erfassung von Widerstandspulsen, für die Messung von Vesikeln in Suspension mit Durchmessern von 50 nm bis 100 nm eingesetzt werden. Für die Messung von Größe und Morphologie einzelner Mikrovesikel werden mikroskopische Techniken wie Rasterkraft- und Transmissions-Elektronen-Mikroskopie zur Anwendung kommen.

Weitere Informationen über das Projekt und die Projektpartner:

Projekt-Webseite

 
Ansprechpartner

Dr. Michael Krumrey
Telefon:  030 3481 7110
E-Mail: michael.krumrey@ptb.de


© Physikalisch-Technische Bundesanstalt, last update: 2013-03-26,  Seite drucken PrintviewPDF-Export PDF