Projekte in den Förderprogrammen des BMLEH, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)
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| Titel: | Verbundprojekt: Entwicklung eines Aptamer-basierten Biosensors zur Detektion und Untersuchung von Allergenen und ihrem allergenen Potential in Lebensmitteln (AptaSens) - Teilprojekt 1 |
|---|---|
| Titel (englisch): | Collaborative project: Development of an aptamer-based biosensor for the detection and investigation of allergens and their allergenic potential in foodstuffs (AptaSens) - Subproject 1 |
| Akronym: | Allergien |
| Beschreibung (dt.): | Das Thema Lebensmittelallergie erfährt in den letzten Jahren immer mehr Aufmerksamkeit. Eine wirksame Therapie von Allergien existiert bisher nicht, Patienten sind daher auf eine weitest gehende Meidung der entsprechenden Lebensmittel angewiesen. Allerdings gibt es erste Hinweise darauf, dass das allergene Potential von Lebensmittelinhaltsstoffen durch bestimmte Lebensmittelverfahrenstechniken wie Extrusion oder Hochdruckbehandlung reduziert werden kann. Die Beurteilung dieser Prozesse gestaltet sich jedoch als kompliziert, da es keine direkte Methode gibt, das allergene Potential von Lebensmitteln zu bestimmen. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Biosensors, der durch die Analyse der Bindungskinetik von Allergenen an die Sensoroberfläche Rückschlüsse auf das allergene Potential von Lebensmittelinhaltstoffen erlaubt. Als hochspezifische Identifikationselemente dienen Aptamere, die zunächst synthetisiert und dann auf einem Quarzmikrowaagen (QCM) Sensor immobilisiert werden. Die Bindungskinetik der Allergene an das Aptamer kann mit Hilfe der QCM in Echtzeit verfolgt werden. Da Aptamere ausschließlich an definierte Bereiche der Allergene binden, liefert eine Änderung der Bindungseigenschaften Informationen über die Stabilität und Zugänglichkeit der untersuchten Bindungsstellen. Mit Hilfe dieses Biosensors soll der Einfluss verschiedener Lebensmittelverfahrenstechniken und chemischer Behandlungen auf die Bindungskinetik der Allergene an die Aptamere gemessen werden. Dafür werden verschiedene Methoden wie beispielsweise Extrusion, Hochdruckbehandlung oder saure Hydrolyse eingesetzt. Durch Bewertung der Ergebnisse können Rückschlüsse über die Effektivität der Behandlungen bei der Reduktion des allergenen Potentials der Lebensmittel gezogen werden. Anschließend erfolgt ein Vergleich mit herkömmlichen Methoden um die Beobachtungen zu validieren. In einem letzten Schritt wird die Übertragbarkeit der Messmethode auf weitere Allergene getestet. |
| Beschreibung (engl.): | The topic of food allergy has received increasing attention in recent years. An effective therapy for allergies does not yet exist. Patients are therefore dependent on avoiding the corresponding foods as far as possible. However, there are initial indications that the allergenic potential of food ingredients can be reduced by the application of certain food process technologies such as extrusion or high-pressure treatment. However, the assessment of these processes is complicated as there is no direct method to determine the allergenic potential of food. The aim of the project is the development of a biosensor which provides insight into the allergenic potential of food ingredients by analyzing the binding kinetics of allergens to the sensor surface. Aptamers serve as highly specific identification elements, which are first synthesized and then immobilized on a quartz microbalance (QCM) sensor. The binding kinetics of the allergens to the aptamer can be monitored in real time by QCM. Since aptamers only bind to defined areas of the allergens, a change in the binding properties provides information on the stability and accessibility of the investigated binding sites. This biosensor will be used to measure the influence of different food process technologies and chemical treatments on the binding kinetics of the allergens to the aptamers. Different methods such as extrusion, high-pressure treatment or acid hydrolysis are used. By evaluating the results, inferences can be drawn about the effectiveness of the treatments in reducing the allergenic potential of the food. A comparison is subsequently made with conventional methods to validate the observations. In a final step, the transferability of the measurement method to other allergens is tested. |
| Ergebnis (dt.): | "Das Thema Nahrungsmittelallergie erfährt in den letzten Jahren immer mehr Aufmerksamkeit. Eine wirksame ursächliche Therapie von Nahrungsmittelallergien existiert – in der Regel - bisher nicht. Patienten sind daher auf eine weitestgehende Meidung der entsprechenden Lebensmittel angewiesen. Allerdings gibt es Hinweise darauf, dass sich das allergene Potential von Lebensmittelinhaltsstoffen während der Verarbeitung verändern kann. In diesem Projekt wurde ein Aptamer-basierter Biosensor entwickelt, der auf dem Messprinzip der Quarzkristallmikrowaage (QCM) beruht. Das Sensorsystem erlaubt die Analyse des Bindungsverhalten von Zielmolekülen an Aptamere, die als hochspezifische Identifikationselemente fungieren. Im Projektverlauf wurden Aptamere gegen die Lebensmittelallergene -Lactoglobulin (BLG) und Tropomyosin selektiert und auf der Sensoroberfläche immobilisiert. Weiterhin wurden chemische Modifikationen des BLGs durch Pflanzenstoffe durchgeführt und charakterisiert. Verfahrenstechnisch hervorgerufene Veränderungen an dem Allergen konnten mit Hilfe des etablierten Sensorsystems nachgewiesen werden. " |
| Ergebnis (engl.): | "The topic of food allergies has received more and more attention in recent years. To date, mostly there is no effective causative treatment for food allergies, so patients have to avoid the relevant foods as much as possible. However, there are indications that the allergenic potential of food ingredients can be altered during processing. In this project, an aptamer-based biosensor was developed based on the measuring principle of the quartz crystal microbalance (QCM). The sensor system allows the analysis of the binding properties of target molecules to aptamers, which act as highly specific identification elements. During the project, aptamers were selected against the food allergens -lactoglobulin (BLG) and tropomyosin and immobilized on the sensor surface. Furthermore, chemical modifications of BLG by plant compounds were conducted and characterized. Process-induced changes to the allergen were detected using the established sensor system. " |
| Laufzeit: | Beginn: 01.04.2020 / Ende: 31.12.2023 |
| Ausf. Einrichtung: | Max Rubner-Institut Bundesforschungsinstitut für Ernährung und Lebensmittel - Institut für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik, Karlsruhe |
| Themenfelder: | Gesundheitlicher Verbraucherschutz, health-related consumer protection |
| Förderprogramme: | Programm zur Innovationsförderung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft |
| Schlagworte: | Verbraucherinformation, consumer information, Lebensmittelsicherheit, food safety, Lebensmitteltoxikologie, food toxicology, Allergie/Unverträglichkeitsreaktion, allergy/incompatibility response, Produktsicherheit, product safety, Qualitätskontrolle, quality control, Allergene, allergens, Allergene, allergens, Allergene, allergens, Milch, milk |
| Förderkennzeichen: | 281A302A18 |
| Dokument zum Download: | 281A302A18_AptaSens_MRI_Schlussbericht.pdf (705,8 KB) |
Kontakt: |
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"Kleegras und Grünland"
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