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Innovative Droplet Microarray Technologie für miniaturisierte Wirkstoffscreenings

Science4Life Konzeptphasengewinner Aquarray stellt sich vor

02.05.2017

Science4Life e.V.

Dr. Karl-Heinz Baringhaus, Konstantin Demir, Dr. Anna Popova, Dr. Simon Widmaier und Dr. Rainer Waldschmidt

In der personalisierten Medizin setzen sich Hochdurchsatzscreening-Anwendungen, wie sie in der Biotech- und Pharmabranche bereits erfolgreich eingesetzt werden, zunehmend durch. Derzeit gibt es noch keine geeigneten Plattformen, um Wirkstoffscreenings an minimalen Zellproben wie etwa Biopsiegewebe von Patienten durchzuführen. Stand der Technik sind Mikrotiterplatten, die mittels Pipettierrobotik bedient werden müssen. Dadurch sind Investitionen und der Verbrauch an Reagenzien und Zellen bei derzeitigen Wirkstoffscreenings generell sehr hoch.

Das Gründerteam Aquarray aus Karlsruhe hat eine Droplet Microarray (DMA) Technologie entwickelt, mit der Zellexperimente bei hoher Dichte, dabei jedoch mit geringer Zellzahl realisiert werden können. Die Technologie bietet absolute Vorteile beim Screening von Stamm- und Primärzellen (Patientenzellen z.B. aus Biopsien), wodurch die physiologische Relevanz und die Vorhersagekraft der Screening-Ergebnisse erhöht werden. Insgesamt wird die Medikamentenentwicklung so effizienter. Dazu kommt, dass zur Durchführung von Hochdurchsatzscreenings keine Pipettierrobotik mehr notwendig ist:

Die Oberfläche der DMA-Platte besteht aus einem superhydrophilen-superhydrophoben Mikroraster, auf dem sich gleichförmige Nanotröpfchen wässriger Lösungen eigenständig verteilen und sich selbst organisieren. Dies spart die Anschaffung und Wartung von Pipettierrobotern und macht die Technologie nicht nur für große Pharmaunternehmen sondern auch für kleine Labore interessant, die bislang keinen Zugang zu Hochdurchsatzscreenings hatten. Auch diagnostische Labore mit Schwerpunkt auf personalisierten Wirkstoffscreenings können von der neuartigen Technologie profitieren, da mit geringen Zellmengen eine Vielzahl an Screenings ohne zusätzliche Laborautomation und ohne Pipettierung durchgeführt werden kann, wodurch Geld und wertvolle Arbeitszeit eingespart werden.

Die Idee des photochemischen Prozesses zur Erzeugung superhydrophiler-superhydrophober Raster wurde von dem Chemiker PD Dr. Pavel Levkin entwickelt. Ursprünglich war sie für den Einsatz von DNA und RNA Mikroarrays vorgesehen. Bald stellte sich jedoch heraus, dass die neuartige Oberflächenstruktur der Platten auch zur Kultivierung von Zellen geeignet ist. Gemeinsam mit der Zellbiologin Dr. Anna Popova und dem Laborleiter Konstantin Demir überprüfte Levkin die Anwendungen der Innovation am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und entwickelte die mittlerweile patentierte Anwendung weiter. Mit Dr. Simon Widmaier, der bereits Erfahrung im Bereich Unternehmensgründung mitbrachte, begann das Kernteam mit der Kommerzialisierung seiner Technologie. Seit 2015 wird das Unternehmerteam durch den Business Angel Gunter Festel sowie die wissenschaftlichen Beiräte Prof. Dr. Vienken und Prof. Dr. Grunze unterstützt und arbeitet an verschiedenen Projekten, unter anderem auch mit einem namhaften Pharmaunternehmen. Gemeinsam eint das Kompetenzteam die Vision, mit ihren Produkten in den Bereichen Drug Discovery, Diagnostik und der biologischen Grundlagenforschung Patienten zielgerichteter zu heilen und Innovationen aus den Life Sciences schneller und kostengünstiger zu entwickeln. Der nächste Schritt ist die Ausgründung von Aquarray, die noch für dieses Jahr geplant ist.

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