Genetically encoded quantum sensors for physiological signals

Die Untersuchung biochemischer Prozesse in lebenden Zellen erfolgt in der Regel mittels fluoreszierender Proteine, die ihre Fluoreszenz aufgrund chemischer Interaktionen verändern. Da dies die lokalen Konzentrationen der Reaktionspartner verändert, stört die Messung den physiologischen Prozess. Als Lösung soll ein genetisch kodierter Quantensensor (GEQS) entwickelt werden, der zelluläre Schadstoffe anhand magnetischer Wechselwirkungen nachweisen kann.

Ziel ist, reaktive Sauerstoffspezies, die zur Entstehung neuronaler Erkrankungen beitragen, erstmals in vivo ohne Störung der pathophysiologischen Prozesse nachzuweisen.

Die Idee ist, dass sich die Spinzustände eines fluoreszierenden Proteins, und somit seine Fluoreszenz, in Gegenwart von Sauerstoffradikalen mit einem magnetischem Moment ändern. Der Sensor wird zuerst in Motoneuronen der Taufliege Drosophila melanogaster getestet und anschließend auf menschliche Neuronen übertragen. Diese Arbeiten werden einen Beitrag zum Verständnis von neuropsychiatrischen und neurodegenerativen Erkrankungen liefern.

Projektbeteiligte sind Prof. Dr. Elke Neu-Ruffing, Prof. Dr. Jan Pielage und Prof. Dr. Volker Scheuss an der RPTU Kaiserslautern-Landau.