JRG "Nano-Thrombo-Interface“

Die effiziente Lagerung von humanen Blutplättchenkonzentraten, die für Notfallpatienten lebenswichtig sind, steht vor Herausforderungen wie der kurzen Haltbarkeit (72 Stunden), die zu 23 % Verlusten und hohen Kosten führen. Die derzeitigen Lagerungsbeutel führen zur Aktivierung der Blutplättchen, deren Funktionsverlust und zur bakteriellen Kontamination. Um diese Probleme zu lösen, entwickeln wir fortschrittliche Oberflächen aus Biopolymeren, Hydrogelen und antibakteriellen Molekülen. Diese Oberflächen können die Adhäsion von Blutplättchen und Bakterien verhindern und die Nachteile herkömmlicher Aufbewahrungsbeutel überwinden. Darüber hinaus setzen wir synthetische Materialien ein, um Mikro-/Nanostrukturen zu schaffen, die die Oberflächeneigenschaften verändern und das Anhaften von Zellen verhindern. Modernste Strukturierungsmethoden helfen dabei, die Haltbarkeit von Blutplättchen zu verlängern, und bieten einen vielversprechenden Weg in der Transfusionsmedizin.

Blutgerinnsel, oder auch thrombotische Ereignisse, können lebensbedrohlich sein und verursachen in den USA jährlich etwa 100.000 Todesfälle. Das gängige Medikament unfraktioniertes Heparin hilft zwar in Notfällen bei der Auflösung von Blutgerinnseln, kann aber bei bis zu 5 % der Patienten zu einer ernsten Erkrankung, der heparininduzierten Thrombozytopenie (HIT), führen. Der weit verbreitete Enzymimmunoassay (ELISA) zum Nachweis von HIT-Antikörpern führt häufig zu falsch-positiven Ergebnissen (bis zu 50 %) und damit zu einer Überdiagnose. Der ELISA ist auch für den Nachweis von HIT-ähnlichen Antikörpern in COVID-19- und impfstoffinduzierten Thrombosefällen von entscheidender Bedeutung. Um die Genauigkeit zu verbessern, haben wir einen zellbasierten ELISA entwickelt, der eine 30 % höhere Spezifität beim Nachweis von HIT-Antikörpern aufweist. Wir wollen diese Methode weiter verbessern, indem wir die funktionalen Moleküle isolieren, ohne lebende Zellen zu verwenden, und einen fortschrittlichen ELISA entwickeln, der sowohl HIT-Antikörper als auch SARS-CoV-2 in einem einzigen Test nachweisen kann. Darüber hinaus entwickeln wir Biosensoren für den elektrischen Nachweis von HIT-Antikörpern, um die Diagnostik thrombotischer Ereignisse zu verbessern.

Etwa 71,4 % der Todesfälle bei COVID-19-Patienten stehen im Zusammenhang mit abnormen Gerinnungsprofilen, was auf einen entscheidenden Zusammenhang zwischen dem Virus und Gerinnungskomplikationen hinweist. Obwohl bei COVID-19-Patienten pathogene Antikörper identifiziert wurden, die schwere Gerinnungsstörungen auslösen, ist der Mechanismus, der zur Antikörperproduktion führt, nach wie vor unklar. Unser laufendes Projekt (gefördert von der DFG von 03/2022 - 02/2025) setzt nanobiophysikalische Methoden ein, um diesen Mechanismus zu entschlüsseln. Wir vermuten, dass das SARS-CoV-2-Spike-Protein (SP) den Plättchenfaktor 4 (PF4) bündelt und PF4/SP-Komplexe bildet, die Immunzellen zur Produktion pathogener Antikörper anregen, wodurch Blutplättchen und andere Blutzellen aktiviert werden, was zur Gerinnselbildung führt. Um diese Hypothese zu überprüfen, untersuchen wir die Bindungsaffinität von SP an PF4 und bewerten die Bindungskräfte, die kinetischen Eigenschaften und die Fähigkeit der entstehenden PF4/SP-Komplexe, verschiedene plättchenaktivierende Antikörper zu binden. Die Isolierung und Charakterisierung dieser Antikörper aus COVID-19-Patienten wird unseren vorgeschlagenen Mechanismus bestätigen. Darüber hinaus wollen wir Heparine identifizieren, die die Bindungsaffinität von SP an ACE2 auf Zellen und PF4 verringern und so die Bildung von Blutgerinnseln verhindern können.