Forschung

Unsere Projekte

Das Institut für Molekulare Diagnostik und Bioanalytik ist in mehrere Forschungs- und Entwicklungsprojekte involviert. Neben eigenen Forschungsaufgaben unterstützen wir auch Projekte unserer Partner bei der Projektkoordination, der Versuchsplanung sowie der Öffentlichkeitsarbeit.

Auf dieser Seite stellen wir Ihnen alle unseren aktuellen und beendeten Projekte vor.

Dx-Projektfamilie

SARS-CoV-2-Diagnostik

Mit unserem aus eigenen Mitteln finanzierten Projekt PEPTIDE-Dx gehen wir der Frage nach, ob aus Peptiddaten Fragestellungen mit diagnostischem Wert generiert werden können. Begonnen haben wir im Jahr 2020 mit der Untersuchung von SARS-CoV-2-Antigenen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen dienten z.T. als Ausgangspunkt für einige weitere Projekte zur COVID-19-Diagnostik, welche vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert werden bzw. wurden. Sie befassen sich mit der Sammlung von geeignetem Studienmaterial SARS-CoV-2-infizierter Personen (VALIDATE-Dx), der Korrelation genetischer Profile mit dem Krankheitsverlauf von COVID-19-PatientInnen (EPI-Dx), neuen Ansätzen zur Detektion von akuten Infektionen (TRAVEL-Dx, DIRECT-Dx) sowie der Erfassung des Immunstatus von genesenen und geimpften ProbandInnen (BEAD-Dx). Ihre Schwerpunkte ergänzen sich damit in einem “diagnostischen Puzzle”. Das IMDB unterstützt die Projektpartner bei der Koordination, der Planung sowie der Öffentlichkeitsarbeit. Erfahren Sie mehr über die Projekte:

Erfahren Sie mehr über die einzelnen Projekte:

Kann die Identifikation von Immunotopen als Grundlage für z.B. diagnostische Tests dienen? Dieser Frage gehen wir im aus eigenen Mitteln finanzierten Projekt PEPTIDE-Dx nach. Begonnen haben wir im Jahr 2020 mit der Untersuchung von SARS-CoV-2-Antigenen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen dienten zum Teil als Ausgangspunkt für die weiteren Projekte in der SARS-CoV-2-Diagnostik.

Geeignetes und qualitativ hochwertiges Studienmaterial ist essentiell für die Entwicklung diagnostischer Tests. Im Projekt VALIDATE-Dx werden entsprechende Proben von akut oder ehemals SARS-CoV-2-infizierten Personen gesammelt und mittels verschiedener kommerzieller Tests analysiert. Damit soll Material gesammelt werden, welches als Standard für die Entwicklung neuer Corona-Tests genutzt werden kann.

Verbundpartner: in.vent Diagnostica GmbH (Konsortialführer) und KH Labor GmbH

Die Projektlaufzeit ist mittlerweile geendet.

Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert (Förderkennzeichen 03COV20).

 

Epidemiologische Untersuchung zu Peptid-Signaturen, Immunität, genetischer Prädisposition sowie Veränderungen des SARS-CoV-2

Trotz intensiver Forschung zu allen Aspekten der COVID-19-Erkrankung und -Pandemie (COronaVIrus Disease 2019) sind noch immer viele Fragen der Immunisierung und Epidemiologie offen. Insbesondere Fragen zur Entwicklung der Immunität und Infektiosität sind durch den Umstand, dass die Übertragung vor dem Auftreten von Symptomen besonders stark zu sein scheint, schwer zu erforschen. Für die gesundheitspolitische Handlungsfähigkeit sind daher belastbare Erkenntnisse über die Entwicklung der Immunität von größter Bedeutung. Bisher ist auch die Frage, unter welchen Umständen ein leichter oder ein schwerer Verlauf von COVID-19 zu erwarten ist, außerhalb der sogenannten Risikogruppen, noch weitgehend unbekannt. Ebenso unerforscht sind genetische Dispositionen. Können genetische Varianten die unterschiedlichen Verläufe (asymptomatisch-mild, schwer bis tödlich) erklären? Diese und verwandte Fragen sollen im Vorhaben EPI-Dx mit der Sammlung von Daten aus serologischen, genetischen und PCR-Tests nachgegangen werden.

Verbundpartner: ATLAS Biolabs GmbH (Konsortialführer), in.vent Diagnostica GmbH und Microdiscovery GmbH.

Mehr Informationen zu EPI-Dx finden Sie auf der Projektwebseite.

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert (Förderkennzeichen 03COV21).

Entwicklung eines Schnelltests auf Basis der Multiplex-Bead-Technologie für die Differentialdiagnostik von COVID-19

Was sind die entscheidenden Prädispositionen für einen schweren Verlauf einer COVID-19-Erkrankung? Ist es möglich, den Verlauf mittels eines Schnelltests vorherzusagen, um so behandelnden ÄrztInnen eine schnelle Differentialdiagnostik zu ermöglichen?

Diesen Fragen widmet sich das Projekt BEAD-Dx. Für deren Beantwortung soll ein Assay entwickelt werden, der neben den charakteristischen Antikörpern gegen SARS-CoV-2 auch weitere, für den Krankheitsverlauf relevante Biomarker bestimmen und so Aufschluss über den Immunstatus eines Patienten geben soll. Dazu wird ein bereits existierender Multiplex-Assay adaptiert, der auf mit Peptiden oder Proteinen modifizierten Beads und einer Fluoreszenzintensitätsmessung beruht. Eine schnelle, simultane Analyse mehrerer relevanter Parameter soll Medizinern eine beschleunigte Differentialdiagnostik bei COVID-19-Fällen ermöglichen und sie bei der Beurteilung, Einordnung und Prognose des Krankheitsverlaufs und damit letztlich bei der Therapieentscheidung unterstützen.

Verbund: Medipan GmbH, PolyAn GmbH und Universität Potsdam, AG Molekulare Bioanalytik und Bioelektronik.

Das Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (Förderkennzeichen 03COV23C).

Entwicklung eines sensitiven Nukleinsäure-basierten Schnelltests für die COVID-19-Diagnostik
Das Design und die Entwicklung neuer Technologien für die Diagnose von COVID-19 und anderen Virus-Erkrankungen haben angesichts der raschen Ausbreitung erheblich an Bedeutung gewonnen. Bislang ist die zuverlässigste Testmethode die RT-PCR, die vom Zugang zum Virusgenom abhängt und daher spezialisiertes Personal, Material und Zeit erfordert.

Im Projekt Travel-Dx entwickeln wir ein Lateral-Flow-basiertes Detektionssystem für SARS-CoV-2, das die einfache Handhabung von Teststreifen mit der isothermalen Nukleinsäure-Amplifikationstechnik LAMP (Loop-mediated isothermal amplification) kombiniert. Dieser Ansatz dient der sensitiven und spezifischen Detektion viraler Nukleinsäuren in weniger als 20 Minuten und kann im Idealfall für die Heimtestung verwendet werden. Um die Präzision des Tests zu erhöhen, wird außerdem an der Quantifizierung der Viruslast in der Probe via Smartphone gearbeitet.

Verbundpartner: Fraunhofer Institut für Zelltherapie und Immunologie, Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse (Konsortialführer) und Universität Potsdam, AG Molekulare Bioanalytik und Bioelektronik.

Das Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (Förderkennzeichen 03COV22).

Entwicklung eines sensitiven Antigen-basierten Schnelltests für die Diagnostik von COVID-19

DIRECT-Dx zielt darauf ab, einen diagnostischen Test zu entwickeln, der das Vorhandensein von SARS-CoV-2-Viren direkt aus Patientenproben nachweist, ohne auf die DNA der Viren zugreifen zu müssen. In Zusammenarbeit mit unseren Industriepartnern bei Preclinics wollen wir Anti-SARS-CoV-2-Antikörper und Peptide entwickeln, die an das neue Coronavirus binden, ohne dass eine Probenmanipulation erforderlich ist. Diese spezifische Bindung soll mit einfach zu handhabenden und gut etablierten chemischen Reaktionen nachgewiesen werden. Das durch die Virus-Peptid-Interaktion erzeugte Signal kann sofort mit Standard-Labormaschinen nachgewiesen werden. Sobald dieses System gut etabliert ist, zielen wir darauf ab, es zu einer schnellen Nachweismethode zu adaptieren, bei der das durch die Virus-Peptid-Interaktion erzeugte Signal in Echtzeit z. B. in einen Farbwechsel übersetzt wird, sodass der Assay auch für die Heimtestung geeignet ist.

Verbundpartner: Universität Potsdam, AG Molekulare Bioanalytik und Bioelektronik (Konsortialführer) und preclinics GmbH.

Das Projekt wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert (Förderkennzeichen 03COV24)

FluoResYst

Diagnostik resistenter Tuberkulose mittels Photonik

Multiresistenzen sind ein zunehmendes Problem bei Infektionskrankheiten. Ihre Be­kämpfung beginnt mit einer schnellen Diagnostik. Das Gesamtziel von FluoResYst ist die Entwicklung eines schnellen Nachweissystems für Multiresistenzen beispiel­ge­bend bei Tuberkuloseinfektionen.

Im technologischen Teil wird dazu eine photonische Plattform entwickelt, die durch ei­nen hohen Integrationsgrad die Tuberkulosediagnostik auch außerhalb einer Labor­um­gebung ermöglichen soll. Das Prinzip der Detektionsplattform beruht auf zeitaufge­löster Fluoreszenzmessung, mit der auf komplexe Optik und Wellenlängenfilter verzich­tet wer­den kann. Dies wird durch den Einsatz von ps-Lasern und Single-Photon-Avalan­che-Dioden-Arrays (SPAD) möglich, deren Schaltzeiten für die Detektion kurzlebiger Fluoro­chrome optimiert werden. Die Plattform wird auch für andere Multiparameter-Analysen der Diagnostik, der Biotechnologie und Bioökonomie geeignet sein.

Der molekularbiologisch-biochemische Ansatz besteht in einer neuartigen Detektions­me­thode, die mittels Fluoreszenz-Quenching-Effekt durch einen Fluorochrom-binden­den Antikörper die Multiresistenz-Gene buchstäblich aufleuchten lässt.

Die Kombination zweier Innovationen, der photonischen Integration zeitaufgelöster Fluoreszenz-messung für kurzlebige Fluorochrome und der biochemische Fluoreszenz-Quenching-Antikörper-Assay, führt zu einer neuen Detektionstechnologie, mit der bisher nur aufwändig zugängige komplexe Analysen stark vereinfacht und somit in der Breite zugänglich gemacht werden.

 

Verbundpartner:

  • LIONEX GmbH (Verbundkoordinator) ⇒ Webseite
  • IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme GmbH ⇒ Webseite
  • iC-Haus GmbH ⇒ Webseite
  • X-FAB ⇒ Webseite
  • DITABIS Digital Biomedical Imaging Systems AG ⇒ Webseite
  • Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie, Institutsteil Bioanalytik & Bioprozesse ⇒ Webseite
  • Microfluidic ChipShop GmbH ⇒ Webseite
  • Institut für Molekulare Diagnostik und Bioanalytik gGmbH

Das Projekt wird im Rahmen des Förderprogramms Photonik-Forschung vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert (Förderkennzeichen 13N15806 bis 13N15814).

Publikationen

  • Pavlo HolenyaPaul Joris LangeUlf ReimerWolfram WoltersdorfThomas PanterodtMichael GlasMark WasnerMaren EckeyMichael DroschJörg-Michael HollidtMichael Naumann, Florian KernHolger WenschuhRobert LangeKarsten SchnatbaumFrank F Bier (2021) Peptide microarray-based analysis of antibody responses to SARS-CoV-2 identifies unique epitopes with potential for diagnostic test development. Eur. J. Immunol. doi: 10.1002/eji.202049101

Patente

  • Bier, Frank; Lange, Robert; Hollidt, Jörg-Michael; Roggenbuck, Dirk; Melchior, Lutz; Holenya, Pavlo; Reimer, Ulf; Drosch, Michael; Eckey, Maren; Kern, Florian; Wenschuh, Holger; Schnatbaum, Karsten: “Immundiagnostische Mittel und Verfahren für den Nachweis und die Differenzierung von Coronavirus-Infektionen”, IPC G01N 33/569, Anmeldung 02.10.2020, Veröffentlichung 03.03.2022