Wie Viren schneller identifiziert werden können

Die Europäische Kommission fördert im Rahmen ihres Horizon-Programms das Forschungsprojekt NanoXCAN bis Ende 2026 mit rund vier Millionen Euro. NanoXCAN ist eine Kooperation der Universität Lissabon mit der Leibniz Universität und weiteren Partnern in Frankreich, der Schweiz und der Tschechischen Republik. Ziel ist die Entwicklung eines revolutionären, kompakten Röntgenmikroskops, mit dem es erstmals möglich sein wird, Viren und virale Strukturen direkt abzubilden.

Die Charakterisierung viraler Strukturen sowie die Identifizierung von Schlüsselproteinen im Infektionszyklus, sind für die Entwicklung von Behandlungen gegen Viruserkrankungen entscheidend. Die Corona-Pandemie hat gezeigt, dass eine schnelle und sichere Bestimmung von Virentypen Leben retten kann. Die Bildgebung einzelner Viren ist jedoch nur an einigen wenigen spezialisierten Zentren in Europa möglich. Die verwendeten Geräte sind riesig, mehrere Milliarden Euro teuer und der Betrieb erfordert viele Leute.

Im Projekt NanoXCAN verknüpfen die Forschenden nun mehrere hochaktuelle wissenschaftliche Ansätze zu einer neuen Technologie, um so die Erforschung von Viruskrankheiten nachhaltig zu verändern. Profitieren könnte jedes Krankenhaus. “Wenn wir im Labor nur ansatzweise die Performance der bisher genutzten, riesigen Geräte erreichen, ist das eine Blaupause für kleinere Installationen in Krankenhäusern”, erläutert Professor Milutin Kovacev, Koordinator des Projekts an der Leibniz Universität.

Das Projekt ist eingebettet in die Forschungsaktivitäten des hannoverschen Exzellenzclusters PhoenixD, das Präzisionsoptiken der Zukunft entwickelt. NanoXCAN vereint zwei wissenschaftliche Errungenschaften für die es unter anderem 2018 den Nobelpreis für Physik gab – ultraschnelle Faserlaser und das Konzept der diffraktiven Bildgebung – und kombiniert sie mit Methoden der künstlichen Intelligenz. So wollen die Forschenden eine extrem kleine, punktförmige und ultra-intensive Laserquelle für harte Röntgenstrahlung, welche die Materie stärker durchdringt, erzeugen. Damit sollen Bildgebung und räumliche Kohärenz deutlich verbessert werden bei gleichzeitig stark verringerter Gerätegröße. Die Möglichkeit serieller Aufnahmen erlaubt zudem auch zeitliche Entwicklungen zu verfolgen.

Prof. Milutin Kovacev: “Mit dieser neuen Technologie können auch kleine Labore und Unternehmen Strukturen im Nanometer-Bereich schnell, verlässlich und zerstörungsfrei bestimmen. Das eröffnet ein breites Feld möglicher Anwendungen nicht nur im Bereich der Medizin, sondern auch für die Entwicklung neuartiger Nanostrukturen in der Materialwissenschaft oder in der industriellen Qualitätskontrolle.” Um den Transfer aus der Forschung in die Praxis zu unterstützen sind auch Industriepartner Teil des Projektteams.

Das Projekt NanoXCAN wird koordiniert am Instituto Superior Técnico der Universität Lissabon. Neben der Leibniz Universität ist in Hannover auch die Medizinische Hochschule beteiligt, darüber hinaus die École polytechnique bei Paris, sowie die Unternehmen Arcoptix (Schweiz), Rigaku Innovative Technologies (Tschechien) und Naneo Precision IBS Coatings (Lindau).

Quelle: Universität Hannover