Nanogenomics and Nanoproteomics Enabling Personalized, Predictive and Preventive Medicine

Seit der Entdeckung der Nukleinsäuren hat die Molekularbiologie enorme Fortschritte gemacht und vieles erreicht. Trotz all dem besteht immer noch eine Lücke zwischen dem klassich-traditionellen medizinischen Ansatz und der molekularen Welt. Inspiriert durch die riesigen Datenmengen, die durch die "omics"-geführten Techniken und die "high-throughput" Techniken (HTTs) entstanden sind, habe ich versucht ein Protokoll zu entwickeln, welches die Hürde zwischen der phänomenlogischen Medizin und der Molekularmedizin überbrücken soll und somit das Labor dem Patientenbett etwas näher bringen wird. Außerdem finde ich, dass es dringend nötig ist die wichtigsten "omics" Wissenschaften - Genomics und Proteomics - miteinander zu integrieren. Nucleic Acid Programmable Protein Arrays (NAPPA) können dies erreichen, durch die Verwendung eines "complex mammalian cell free expression" Systems um die Proteine in situ zu erzeugen. Als Alternative zu Ansätzen, die mit floureszenmarkierungen arbeiten, kann eine neue kennzeichnungsfreie Methode, die durch den kombinierten Einsatz von drei unabhängigen und komplementären nanobiotechnologischen Ansätzen entsteht, verwendet werden. Diese Methode mag fähig sein das Zusammenspiel von Gen- und Proteinfunktionen, Gen-Protein, Gen-Medikament, Protein-Protein und Protein-Medikament zu analysieren. Dies wäre sehr vorteilhaft für die personalisierte Medizin. Quartz Micro Circuit Nanogravimetry (QCM), basierend auf Frequenz- und Dissipationsfaktoren, Massenspektrometrie (MS) und anodisches poröses Aluminiumoxid (anodic porous alumina, APA) überwinden fürwahr die Grenzen der "correlated fluorescence detection", welche darunter leidet, dass es trotz gründlichen Waschens im Hintergrund weiterhin detektiert werden kann. Ausserdem wird momentan daran gearbeitet ein "homogeneous and well defined bacterial cell free expression system" weiter zu optimieren, welches die ambitionierten Ziele der Quantifizierung der bestimmenden Gen- und Protein-Netzwerke im menschlichen Körper verwirklichen kann. Implikationen für die personalisierte Medizin der oben erwähnten kennzeichnungsfreien Protein Arrays mit dem Einsatz verschiedener Test- Gene und Proteine werden in dieser Arbeit besprochen.