Das Forschungsfeld, das Dr. Anand Natrajan (50) seit über 20 Jahren bearbeitet, ist eng abgesteckt und weltweit gibt es nur rund ein Dutzend Forschergruppen, die sich damit beschäftigen: Es handelt sich um die Strukturen und Eigenschaften von Acridiniumester, einem Molekül, das bei bestimmten chemischen Reaktionen Licht emittiert. Es dient in der automatisierten Immundiagnostik, also in den hochmodernen Testlaboren von großen Kliniken und Zentrallaboren, als messbares Signal für Antikörper, Hormone oder Enzyme in der Probe eines Patienten.

Immunochemische Analyseverfahren, kurz Immunoassays genannt, beruhen auf  spezifischen Wechselwirkungen zwischen Biomolekülen, genauer gesagt die Bindung von Proteinen, also vom Immunsystem produzierten Antikörpern, an verschiedene Substanzen im Blut. Die Bindung zwischen den beiden Molekülen kann mithilfe von bestimmten Substanzen, den Markern, in ein messbares Signal umgewandelt werden. Die ersten funktionstüchtigen Assays entwickelte Nobelpreisträgerin Rosalyn Yalow, indem sie in den 1970er Jahren Insulin mit radioaktiven Isotopen markierte und deren Strahlung messen konnte. Da radioaktive Substanzen aber nur unter strengen Sicherheitsmaßnahmen verwendet werden können, suchten die Forscher bald nach weiteren, umweltfreundlicheren aber hochsensiblen Markersubstanzen. Nach und nach ersetzen Technologien mit lumineszierenden und fluoreszierenden Substanzen die radioaktiven Isotope in klinischen Assays.

 „In den 1980er Jahren begann man, mit Acridiniumester, das bei chemischen Reaktionen Licht emittiert, als Marker in Immunoassays zu experimentieren, aber diese Marker waren ziemlich instabil“, erinnert sich Natrajan. Er hatte damals gerade seinen Doktortitel in anorganischer Chemie an der Case Western Reserve University in Ohio erworben und forschte anschließend vier Jahre an der Universität von Virginia. „Als ich mir dann 1992 eine Stelle suchte, wollte ich sowohl Grundlagenforschung betreiben als auch einen praktischen Bezug zu meinen Ergebnissen haben“, erklärt Natrajan

 

 

 

Gleich bei seinem ersten Arbeitsplatz bei dem Unternehmen Ciba-Corning Diagnostics, das später von Siemens Healthcare Diagnostics gekauft wurde, fand Natrajan alles, was er suchte: Zusammen mit Kollegen begann er die Forschungen an chemolumineszenten Acridiniumestern als Markerstoff in automatisierten Immunoassays. Siemens erfand den ersten stabilen Acridinium-Marker (Diemthyl Acridinium oder DMAE) in den späten 80er Jahren. Stabile Acridiniumester-Marker erwiesen sich als besonders geeignet für automatisierte Assays und so brachte Siemens Healthcare Diagnostics die ersten Immunoassays auf der Basis von chemolumineszenten Technologien auf den Markt.

Natrajan forscht seit fast 20 Jahren darüber, welche Strukturen von synthetisch hergestelltem Acridiniumester die besten Testergebnisse liefern. Seine Arbeit umfasst sowohl empirische Studien zur Identifizierung von Molekülen, die besonders gut für hochsensible Assays geeignet sind, als auch Grundlagenforschung, um die Eigenschaften von Licht emittierenden Prozessen zu verstehen. So erfand er beispielsweise ein Molekül, das dreimal mehr Licht emittiert und das in einem hochsensiblen Assay für Herzerkrankungen verwendet wird. Jüngst hat er Moleküle mit dem Namen Zwitterionic-Acridinium erfunden, die sehr wasserlöslich sind und die als Markersubstanz für Immunoassays für Hepatitiserkrankungen verwendet werden. Als Chemiker ist für Natrajan auch wichtig, mit seiner Arbeit zum Umweltschutz beizutragen. Kürzlich hat er einen chemischen Prozess entwickelt, der den Verbrauch der giftigen Chemikalie Propansulton bei der Synthese von Acridiniumester verringert. Diese neue Verfahrensweise schützt auch das Laborpersonal, das jetzt weniger mit der giftigen Substanz hantieren muss. Es wird nun standardmäßig bei der Herstellung von Acridiniumester eingesetzt.

Dank seiner Forschungsergebnisse hat sich die Technologie der Immunoassays mit chemolumineszenten Farbstoffen ständig weiter verbessert. Das automatisierte Diagnosesystem ADVIA Centaur® von Siemens arbeitet heute mit der Acridiniumester-Technologie in einem breiten Anwendungsfeld wie Tests für Infektionskrankheiten, Fruchtbarkeit, Onkologie, Endokrinologie und Kardiologie. „Bis heute stehe ich wie der klassische Chemiker fast jeden Tag im Labor und arbeite mit den Substanzen“, schildert Natrajan seine Arbeit. Als „Senior Expert“ schätzt er es besonders, seine Forschungsansätze frei wählen zu können. Die Ergebnisse seiner Grundlagenforschung gibt er an die Kollegen in der Entwicklung weiter, die sie für die jeweils neueste Generation von ADVIA Centaur® umsetzen. „Es ist sehr befriedigend, dass meine Forschungsresultate zu neuen Produkten führen“, sagt Natrajan. Die Bilanz seiner Kreativität: 21 Erfindungen, 47 erteilte Einzelpatente und 12 Schutzrechtsfamilien. Einen Großteil seiner Freizeit verbringt der passionierte Chemiker mit der Lektüre von Fachartikeln. Zusammen mit seiner Frau lebt der Auto- und Jazzfan in New Hampshire, USA. Die ideale Entspannung ist für ihn, an einem sonnigen Tag mit seinem BMW Roadster durch das ländliche Neuengland zu fahren oder mit seinen beiden Golden Retrievern im Park zu spielen.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Die (hier genannten) Produkte/Funktionen sind in einigen Ländern noch nicht käuflich zu erwerben. Aufgrund von medizinproduktrechtlichen Vorgaben kann die zukünftige Verfügbarkeit nicht zugesagt werden. Detaillierte Informationen hierzu erhalten sie von ihrer Siemens Organisation vor Ort.