Insgesamt rund 20 Millionen Deutsche sollen unter allergischen Reaktionen leiden. Beim Arzt werden Patienten bei Verdacht mit einfachen, aber unangenehmen Tests untersucht: Zum Beispiel wird ein Allergen auf die Haut getröpfelt und diese leicht angestochen. Rötet sich die Haut oder entstehen Quaddeln, ist zumindest eine Sensibilisierung nachgewiesen. Michael Hirtz und sein Forscherteam am KIT entwickeln gemeinsam mit Biologen eine Technologie, die Allergietests nicht nur präziser und weniger unangenehm macht, sondern auch eine bessere Allergiebehandlung ermöglicht.

„Wir entwickeln künstliche Oberflächen, auf denen sich die Aktivierung von Immunzellen bei einer allergischen Reaktion direkt beobachten lässt. Das ermöglicht bisher unbekannte Einblicke in die Reaktion an sich“, erklärt Michael Hirtz, der am KIT seit fünf Jahren strukturierte Oberflächen für spezielle Anwendungen mittels Nanolithographie entwickelt. Darauf wurde die EUROIMMUN AG aufmerksam, die sich auf Labordiagnostik spezialisiert hat.

„Als führender Hersteller medizinischer Labordiagnostika stützen wir uns auf moderne, zum Teil weltweit patentierte Produktionsverfahren und Mikroanalysetechniken. Mit unseren Testsystemen ist es möglich, verschiedenste Antikörper im Serum von Patienten zu bestimmen und dadurch Autoimmun- und Infektionskrankheiten sowie Allergien zu diagnostizieren. Die am KIT entwickelte Technologie eröffnete uns neue Möglichkeiten für die Diagnostik und Therapiebegleitung bei Allergien“, so Alf Weimann, Leiter der Abteilung Allergiediagnostik bei EUROIMMUN. 

Bisher konnten Hirtz und seine Kollegen im Labor zeigen, dass auf ihren künstlich geschaffenen Oberflächen gezielt gesetzte Allergene bei Mastzellen allergische Reaktionen auslösen und sich diese detailliert unter einem hochauflösenden Mikroskop beobachten lassen. Nun testen KIT und EUROIMMUN gemeinsam mit der Universitätsklinikum Lübeck, ob sich auf diese Weise auch echte menschliche Zellen mit im Alltag relevanten Allergenen testen lassen. So könnte zukünftig anhand von beim Patienten abgenommenem Blut auf einem kleinen Chip in der Arztpraxis gezeigt werden, ob Wespenstiche, Birkenpollen oder Hausstaub Auslöser für unangenehme Symptome sind. „Das ist vor allem für die Desensibilisierung interessant, wenn man beobachten möchte, welche Behandlung innerhalb eines längeren Zeitraums welche Auswirkung hat“, sagt der Physiker Michael Hirtz.

Wenn das Verfahren funktioniert, könnten auch antiallergische Wirkstoffe wie Cortison genauer unter die Lupe genommen werden. Deren Wirksamkeit ist zwar unumstritten, wo genau die schnelle Wirkung des Medikaments in der Reaktionskaskade einer Allergie einsetzt, ist noch nicht völlig geklärt. Mit genaueren Erkenntnissen könnten präzisere Antiallergika mit weniger Nebenwirkungen entwickelt werden.

Hirtz‘ Forschung konzentriert sich auf den Einsatz der sogenannten Dip-Pen Nanolithographie, die bioaktive Oberflächenstrukturen mittels eines Rasterkraftmikroskops erzeugt. Wie ein nanometerkleiner Federkiel schreibt das Mikroskop die „Molekül-Tinte“ auf Oberflächen und erzeugt beliebige Muster in Skalen kleiner als Zellen. Neben der medizinischen Diagnostik und der biomedizinischen Forschung kann die Technologie auch in Sensoren eingesetzt werden um gezielt und hochaufgelöst funktionale Materialien aufzubringen. Damit ist ein sensibler Nachweis unterschiedlichster Zielmoleküle möglich.

„Schon als Kind hat es mich gereizt, Wissenschaftler zu werden, Unbekanntes zu erforschen und Dinge zu realisieren, die sonst noch niemand gemacht hat.“

Bilder: KIT