Die Bestimmung der Mengen von Spurenbestandteilen in unbehandelten Blutproben durch Fluoreszenztests wäre sehr wünschenswert, scheiterte bisher aber an der starken Eigenfluoreszenz von Blut. In der Zeitschrift Angewandte Chemie stellt ein Forschungsteam jetzt eine neuartige Fluoreszenzsonde vor, die diese Eigenfluoreszenz auslöscht und Spuren des wichtigen Signalmoleküls Schwefelwasserstoff genau quantifizieren kann.

Bestimmte Bestandteile von Blut liegen zwar nur in extrem geringen Konzentrationen vor, sind aber alles andere als unwichtig. So ist das nach faulen Eiern riechende giftige Gas Schwefelwasserstoff H2S in winzigen Mengen ein wichtiger körpereigener Botenstoff, der z.B. an der Regulation des Kreislaufs beteiligt ist. Patient*innen mit Herz-Kreislauferkrankungen haben meist einen verringerten H2S-Gehalt im Blut, bei Patient*innen mit Darmkrebs ist der Spiegel dagegen oft erhöht. Entsprechend hilfreich kann die Quantifizierung dieser und anderer Spurenbestandteile für eine Diagnostik, aber auch für die Erforschung physiologischer und pathologischer Zusammenhänge sein.

Besonders leistungsfähig für die Untersuchung von Biomolekülen sind Fluoreszenztests. Sie sind kostengünstig, wenig aufwändig, hochsensitiv und ermöglichen Echtzeit-Messungen. Das Problem: Spurenbestandteile können nicht mit Vollblutproben erfolgen, da Blut selbst sehr stark fluoresziert: die nur schwachen Signale werden überdeckt. Vollblut wird daher zentrifugiert und nur das Plasma untersucht. So nimmt aber der Gehalt instabiler Bestandteile sowie von Gasmolekülen ab, die Ergebnisse sind ungenau.

Das Team von der Hunan Normal University (Changsha, China) um Hongwen Liu und Ronghua Yang hat jetzt einen neuartigen Ansatz für Fluoreszenztests entwickelt, mit dem eine Quantifizierung von H2S in Vollblut gelingt. Der Trick: Die Fluoreszenzsonde selbst löscht die störende Eigenfluoreszenz des Blutes fast vollständig aus. Der Fluoreszenzfarbstoff absorbiert sehr stark dasjenige Licht, das bei der Eigenfluoreszenz von Blutbestandteilen abgestrahlt wird. Den ausgewählten Fluoreszenzfarbstoff auf Basis von Bordipyrromethen (BODIPY) versah das Team zusätzlich mit zwei molekularen Einheiten, die H2S „erkennen“. In Anwesenheit von H2S wird die Sonde aktiviert und beginnt zu fluoreszieren. Da die Eigenfluoreszenz des Blutes ausgelöscht bleibt, ist die Hintergrundfluoreszenz sehr gering und stört nicht.

Fluoreszenztests mit der neuen Sonde an Vollblutproben von Patient*innen mit Herz-Kreislauferkrankungen belegten deren verringerte H2S-Levels. Tests an Darmkrebs-Mäusen ergaben, ebenfalls wie erwartet, erhöhte Blut-H2S-Konzentrationen. Zudem wurden rote Blutkörperchen von Mäusen mit Allicin behandelt. Allicin ist der Geruchsstoff von Knoblauch, der auch für dessen positive Effekte verantwortlich ist, wie die Senkung des Blutdrucks. In der Tat konnte das Team mit der neuen Sonde zeigen, dass Allicin die Bildung von H2S in den roten Blutkörperchen auslöste.

Das Team hofft, nach dieser Strategie auch Sonden für weitere Spurenanalyte in Vollblut entwickeln zu können.


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Quelle: Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V. (05/2023)


Publikation:
https://doi.org/10.1002/ange.202302957