Neuland

Revolution im Duett

Es war eine inspirierende Begegnung: Dr. Pavel Levkin und Dr. Urban Liebel tauschten sich 2010 zufällig in der Kaffeeküche des Instituts für Toxikologie und Genetik am KIT aus. Chemiker Levkin forschte an Zelloberflächen, der Biologe Liebel untersuchte neue Methoden zum Hochdurchsatzscreening. Am Ende des Gesprächs war beiden Forschern klar, dass sie zusammen die Genforschung umwälzen könnten.

Zell- und Genuntersuchungen bilden den Grundstein für die Entwicklung neuer Therapien und Medikamente. Noch können nur wenige Labore und große Pharmaunternehmen die Analysen durchführen. Der Grund: Die Zahl an parallel durchführbaren Experimenten ist stark begrenzt – auf 384 Stück. „Die Dauer für mehrere Tausend Experimente kann durch unseren neuen Biochip von mehreren Tagen auf wenige Stunden verkürzt werden. Und komplexe, teure Robotik ist dafür auch nicht mehr nötig“, sagt Urban Liebel. Die Vision der beiden Forscher ist es, mit ihrem CellArray-Biochip aufwändige Genomforschung so billig und einfach zu machen, dass sie allen Forschungslabors zugänglich ist. Ihr Biochip könnte von Forschern uneingeschränkt genutzt werden, um neuartige, gezieltere Ansatzpunkte zur Therapie von Krankheiten zu liefern.

In der zellulären Genforschung werden sogenannte ‚Mikroplatten‘ in einer standardisierten Größe benutzt, auf denen384 Reaktionskämmerchen durch Wände voneinander abgetrennt sind. Levkin erklärt, wie diese physikalischen Grenzen fallen konnten: „Wir benötigen keine Wände zwischen den Reaktionskammern. Dadurch können wir auf genau der gleichen Fläche jetzt 50.000 Experimente gleichzeitig durchführen. Jedes Experiment findet dabei in einer einzelnen quadratischen Reaktionskammer statt, die bei uns nur noch so schmal ist wie fünf nebeneinanderliegende Haare.“

Die Erfindung vom Levkin und Liebel beruht auf der Herstellung eines Gittermusters aus wasserabweisenden und wasseranziehenden Bestandteilen auf einer mit einem speziellen Polymerfilm beschichteten Glasplatte. So entstehen viele winzig kleine Reaktionskammern ohne sichtbares Profil, die die wasserhaltigen Proben sehr exakt gegeneinander abgrenzen.

Urban Liebel hatte bereits vor Jahren an Ansätzen zur Analyse eines kompletten menschlichen Genoms auf einem Chip gearbeitet, und kannte daher die Grenzen der Miniaturisierung der Mikroplatten. So erkannte er das Potential von Levkins chemischen Mustern, biologische Experimente radikal zu beschleunigen und zu vereinfachen.

Das glückliche Treffen hat nicht nur wissenschaftliche Folgen, sondern auch unternehmerische: Levkin und Liebel gründen mit Unterstützung des KIT momentan ein gemeinsames Unternehmen, das die Technologie zur Serienreife entwickeln und auf den Markt bringen soll.