214

Tätigkeitsberichte

Einsatz auf kleineren Ballonen sehr vorteilhaft ist. Der Temperatureinsatzbereich bei
einem Stratosphärenflug liegt zwischen 30 und -90°C, sodass Wasser das System zur
Vermeidung von Dejustagen passiv thermisch kompensiert wurde, während die Spie-
gel und andere wichtige Optikkomponenten zur Vermeidung von Kondensation
beheizt wurden. Inklusive der Elektronik und der Energieversorgung liegt das
Gewicht des Gesamtsystems immer noch unter 20 kg und ist somit das weltweit leich-
teste, ballontaugliche Zweispezies-Laserspektrometer. Im Rahmen einer ersten Mes-
skampagne über Südfrankreich konnte das System erfolgreich für einen Stratos-
phärenflug mit bis zu 32 km Flughöhe eingesetzt werden. Die Auswertung der Daten
ist noch im Gange. Weitere Flüge sind geplant.
NIR-Diodenlaser ermöglichen in Kombination mit geeigneten Fluoreszenzfarb-
stoffen und der konfokalen Fluoreszenzspektroskopie als Detektionsverfahren in den
letzten Jahren eine Empfindlichkeitssteigerung bis in den Einzelmolekülbereich.
Dadurch ergeben sich neue Möglichkeiten des homogenen in-situ Nachweises von
Biomolekülen in klinisch relevanten Proben. In der Forschungsstelle konnte auf die-
sem Weg ein hochempfindliches Nachweisverfahren für p53-Autoantikörper realisiert
werden. Die Bedeutung des Verfahrens liegt darin begründet, dass sich p53-Autoanti-
körper als hochspezifische Tumormarker für Krebserkrankungen einsetzen lassen. Die
sensitive Untersuchung von serologischen Proben auf p53-Autoantikörper könnte
sowohl für die Tumorfrüherkennung, als auch zur Verlaufskontrolle von Krebsthera-
pien eingesetzt werden. Bei diesem Verfahren werden kurze lineare Peptidepitope der
humanen Antikörpererkennungssequenz des p53-Proteins mit einem im NIR aktiven
Oxazinfarbstoff (MR121) chemisch gekoppelt. Hydrophobe Wechselwirkungen
begünstigen eine Konformation, in welcher der Farbstoff selektiv mit einem Rest der
Aminosäure Tryptophan in der Peptidsequenz interagiert. Durch diese Wechselwir-
kung des Indolderivates mit dem Farbstoff wird das Fluoreszenzlicht im angeregten
Zustand effektiv durch einen Elektronentransfer gelöscht. Bei Vorliegen von p53-
Autoantikörpern wird durch die spezifische Antikörpererkennung eine Konformati-
onsänderung des markierten Peptides hervorgerufen. Die aufgehobene Fluoreszenz-
löschung zeigt an, dass p53-Autoantikörper in der Probe vorhanden sind. Die photo-
physikalischen Eigenschaften des Farbstoffes und die Verwendung von gepulsten
NIR-Diodenlasern als Anregungsquelle in einem konfokalem Mikroskopaufbau
erlauben einen hoch empfindlichen Autoantikörpernachweis mit Einzelmolekülemp-
findlichkeit direkt im Blutserum. Um die Sicherheit und Optimierung des Experi-
mentes zu unterstützen, wurden erste moleküldynamische Simulationen an fluores-
zenzmarkierten Peptidsequenzen in wässriger Umgebung durchgeführt. Hierzu wur-
den neue Parametersätze für Fluoreszenzfarbstoffe entwickelt und validiert. Erste
Ergebnisse der Berechnungen im CHARMM-Kraftfeld bestätigen die aus den Experi-
menten abgeleiteten Modellvorstellungen auf molekularer Ebene und geben neue Hin-
weise, wie das Verfahren weiter entwickelt werden kann.
Promotionen:
Thomas Fernholz, „Entwicklung und Aufbau eines DSP-gestützten Diodenlaserspek-
trometers zum In-situ-Gasnachweis in industriellen Feuerungsanlagen“, 2001
Jens Peter Knemeyer, „Entwicklung intelligenter Sonden für den hochempfindlichen
Nachweis spezifischer DNA/RNA-Sequenzen in der in-vitro- und in-vivo Dia-
gnostik“, 2001