Früherkennung neurologischer Erkrankungen aus einem einzigen Tropfen Speichel

Ein koreanisches Forschungsteam hat erstmals eine Technologie entwickelt, die die Früherkennung schwerwiegender neurologischer Erkrankungen wie Epilepsie, Parkinson und Schizophrenie anhand eines Tropfens Speichel ermöglicht.

Die Studie wurde in Zusammenarbeit von Dr. Sung-Gyu Park vom Korea Institute of Materials Science (KIMS) mit dem Team von Prof. Ho Sang Jung an der Korea University und Forschern der Catholic University of Korea durchgeführt. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift „Advanced Materials“ veröffentlicht.

Das Forschungsteam entwickelte eine Galvanic Molecular Entrapment (GME)–SERS-Plattform, mit der sich strukturelle Veränderungen von Proteinen direkt im Speichel nachweisen lassen. Damit könnte eine Alternative zu konventionellen Diagnoseverfahren entstehen, die auf Blut- oder Liquorproben basieren und häufig kostspielig sowie invasiv sind.

Die Technologie nutzt sogenannte plasmonische „Hotspots“, die sich auf natürliche Weise bilden, wenn Proteine ​​an Nanostrukturen aus Kupferoxid und Gold (Au–CuO) gebunden werden. Ein zentrales Merkmal der Plattform ist ihre Fähigkeit, die extrem schwachen Raman-Signale von Biomolekülen um mehr als das Milliardenfache zu verstärken. Auf diese Weise lassen sich verschiedene Zustände der Proteinfibrillierung (Monomere und Fibrillen) sensitiv unterscheiden, was mit herkömmlichen diagnostischen Methoden bislang nur schwer möglich ist.

Erkennung mit einer Sensitivität von bis zu 98 Prozent möglich

In Zusammenarbeit mit dem St. Vincent’s Hospital analysierten die Forschenden Speichelproben von insgesamt 44 Patientinnen und Patienten mit Epilepsie, Schizophrenie oder Parkinson-Erkrankung sowie von 23 gesunden Kontrollpersonen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Technologie diese Erkrankungen mit einer hohen Genauigkeit von über 90 Prozent und bis zu 98 Prozent klassifizieren kann. Besonders bemerkenswert ist, dass die Unterscheidung der neurologischen Erkrankungen auf grundlegenden pathologischen Merkmalen – nämlich strukturellen Veränderungen von Proteinen – und nicht lediglich auf deren Gesamtmenge basiert.

Dr. Sung-Gyu Park, leitender Wissenschaftler am KIMS, erklärt: „Es hat eine neue Ära begonnen, in der neurologische Erkrankungen durch einfache Speichelanalysen diagnostiziert werden können, ohne dass kostspielige PET-Untersuchungen oder Liquoranalysen erforderlich sind.“ Prof. Ho Sang Jung von der Korea University fügte hinzu: „Aufgrund ihrer nicht-invasiven und kostengünstigen Natur birgt die Technologie ein erhebliches Potenzial für eine Ausweitung über den ambulanten Krankenhausbereich hinaus auf die Anwendung in Heimdiagnosegeräten.“

Das Forschungsteam plant nun die Kommerzialisierung der Technologie, unter anderem durch die Entwicklung tragbarer Diagnosesysteme auf Basis von Raman-Sensoren für den Point-of-Care-Einsatz sowie durch Technologietransfers an Unternehmen aus der Medizin- und Life-Science-Branche.

(lj/BIERMANN)