Thomas Henkel
Dr. Thomas Henkel

COMPAMED.de sprach mit Thomas Henkel, Leiter der Abteilung Mikrofluidik am Institut für Photonische Technologien e.V. in Jena, über verkannte Mini-Labore, einen Chip zur Erkennung der Schweinegrippe und Massenmärkte für Lab-on-a-Chip.

COMPAMED.de: Herr Henkel, so ein Chip ist gerade mal so groß wie eine Scheckkarte, soll aber die Arbeit eines ganzen Labors ersetzen. Das hört sich ziemlich effizient an. Warum werden Mini-Labore dann nicht in allen Arztpraxen und Krankenhäusern eingesetzt?

Thomas Henkel: Es gibt schon einige Lab-on-a-Chip-Systeme auf dem Markt, nur werden sie als solche nicht erkannt. Denken Sie nur an einen Schwangerschaftstest. Das ist ein analytischer Teststreifen, der vom Anwender sofort ausgelesen werden kann, weil das Schwangerschaftshormon an Antikörper auf dem Teststreifen bindet und sich dann eine Verfärbung einstellt. Auch der Blutzuckertest ist ein Lab-on-a- Chip-System. Für Diabetiker ist das Minilabor in der Hosentasche schon lange Alltag.

COMPAMED.de: Wenn das so einfach ist, warum muss man nach der Blutabnahme beim Arzt noch Tage auf das Ergebnis warten?

Henkel: So eine Blutuntersuchung ist sehr komplex. Mini-Labore, die eine umfangreiche Analyse vornehmen können, müssen hochentwickelt sein. Gerade in der Medizin müssen die Systeme fehlerfrei arbeiten und sehr valide sein. Studien zeigen, dass es möglich ist, mehrere Diagnosen auf kleinstem Raum durchzuführen. Prinzipiell ist die technische Basis dazu auch vorhanden. Für Lab-on-a-Chip-Systeme mit speziellen Fragestellungen sind die Kosten allerdings noch sehr hoch. Es zeichnet sich aber ab, dass innerhalb der nächsten fünf bis zehn Jahre solche aufgabenspezifischen Lab-on-a-Chip-Systeme kosteneffizient angeboten werden können.

COMPAMED.de: Wie funktioniert so ein Labor auf dem Chip?

Henkel: Man braucht nur einen winzigen Tropfen der zu analysierenden Flüssigkeit, um Erreger nachzuweisen. Der muss oft nur so groß sein wie ein Hundertstel eines Stecknadelkopfes, sogar einzelne Zellen oder Krankheitskeime können erfasst und analysiert werden. Die Probe wird in eine bestimmte Öffnung auf dem Chip gegeben und durchfließt danach kleinste Kanäle, die im Durchmesser etwas dicker sind als ein Haar. Sind Erreger im Blut, binden sie an die spezifischen Erkennungsmoleküle, die sich auf der Oberfläche in den Kanälen befinden. Die Keime werden also filtriert und selektiert. Bei manchen Systemen erscheint das Ergebnis direkt auf dem Chip, bei anderen muss man den Chip in eine Art Analysegerät stecken, so ähnlich wie eine Sim-Karte ins Handy. Erst dann wird das Ergebnis angezeigt. Die Technologie bietet sehr viele unterschiedliche Lösungen.

COMPAMED.de: US-Forscher haben gerade einen Chip entwickelt, der den Erreger der Schweinegrippe erkennen soll. Das ging ziemlich schnell.

Henkel: Ja, denn die grundlegende Technologie ist vorhanden. Wenn ein Test auf einer Ja-Nein-Antwort basiert, kann man auf eine etablierte Analysenplattform zurückgreifen. Man muss nur die für eine Krankheit spezifischen Erkennungsmoleküle finden. Dazu ist eine Genomanalyse der Viren oder Bakterien notwendig. Heute ist das kein großes Problem mehr und wird als Dienstleistung innerhalb weniger Tage angeboten.

COMPAMED.de: In welchen Bereichen steckt denn der größte Markt für Mini-Labore?

Henkel: Lab-on-a-Chip-Systeme sind derzeit sowohl für die biomedizinische Forschung als auch für häufig durchgeführte Routineanalysen interessant. Zukünftig wird die Technologie in der Medizin überall dort große Bedeutung bekommen, wo Krankheiten eine schnelle Behandlung erfordern. Wenn man Viruserkrankungen früh erkennen und behandeln kann, verringert sich die Gefahr einer Pandemie. Einen Massenmarkt für Mini-Labore wird es sicherlich im Bereich der Volkskrankheiten geben, zum Beispiel Glukosetests zur Erkennung von Diabetes. Auch in der Krebsforschung werden Mini-Labore wichtiger, denn Metastasen auslösende Krebszellen kann man mit solchen Tests auch herausfiltern. Diese können dann im Labor für die Entwicklung einer individuellen Therapie genutzt werden. Außerhalb der Humanmedizin sehe ich großes Potenzial für Mini-Labore in der Tiermedizin und in der Nahrungsmittelwirtschaft.

COMPAMED.de: Werden die Lab-on-a-Chip-Systeme in Zukunft herkömmliche Labore ablösen?

Henkel: Das ist nicht zu erwarten. Nicht alle Analysenaufgaben lassen sich effizient auf einen Chip übertragen. Zudem müssen vor Ort gewonnene Testergebnisse häufig mit etablierten, unabhängigen Verfahren überprüft werden. Vielmehr werden sich zweiteilige Analysesysteme etablieren. Die bestehen dann aus einer universellen Basisplattform, in die der austauschbare Analysechip nur eingelegt werden muss. Derartige Systeme bieten dem Arzt die Möglichkeit, erforderliche Parameter direkt zu bestimmen.

Das Interview führte Simone Heimann.
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