Projekt: Li+on Switch

Motivation

Laut der deutschen Gesellschaft für bipolare Störung (DBGS) sind 2,5 Millionen Menschen in Deutschland von einer bipolaren Störung betroffen. Bipolare Störungen können mit einer Lithiumtherapie behandelt. Insbesondere bei der Vermeidung von Suiziden zeigt die Therapie eine hohe Wirksamkeit. Da die Gefahr einer Intoxikation durch das Lithium besteht, muss eine regelmäßige Kontrolle des Lithiumspiegels im Blut erfolgen. In den ersten vier Wochen der Therapie erfolgt dies wöchentlich.

Logo des Li+on Switch Projektes

Ziel

Ziel unseres Projektes ist es, ein Testsystem zur Überprüfung des Lithiumspiegels zu entwickeln. Das Testsystem soll sich durch eine einfache Handhabung auszeichnen und verlässliche Ergebnisse liefern. Es soll den Patienten die Möglichkeit geboten werden, ihren Lithiumspiegel eigenständig Zuhause anhand ihres Speichels überprüfen zu können. Eine Intoxikation kann so frühzeitig erkannt und vorgebeugt werden.

Die Detektion

Zur Detektion des Lithiums verwenden wir einen kürzlich entdeckten Li+ Riboswitch. Riboswitches funktionieren im biologischen Kontext wie eine Art Schalter, mit dem Gene AN/AUS geschaltet werden können. Diesen Riboswitch können wir in unserem System dazu nutzen, dass in Anwesenheit von Li+ ein Signal erzeugt wird. Das Signal soll es uns ermöglichen,  den Lithiumspiegel im Speichel quantitativ zu bestimmen.

Challenges

  • Funktion des Riboswitch: Können wir die Detektion von Lithium reproduzieren? Die Funktion von Riboswitches ist von vielen Faktoren abhängig. Benachbarte Sequenzen können das Verhalten des Riboswitches beeinflussen.
  • Erzeugen und Messen eines quantitativen Signals: Der Riboswitch selbst liefert ein qualitatives Signal. Um die Konzentration des Lithiums im Speichel nachweisen zu können, benötigen wir ein geeignetes Reportersystem. Dieses muss zuverlässig funktionieren und reproduzierbare Ergebnisse liefern.
  • Entwicklung eines zellfreien Systems: Um das Testsystem von Zuhause aus anwendbar zu machen, darf es keine Mikroorganismen enthalten. Wir müssen daher ein definiertes System entwickeln, das außerhalb von Bakterien funktioniert.

Referenzen

  1. Deutsche Gesellschaft für bipolare Störungen e.V. (DGBS). (2023, April 19). dgbs.de. dgbs.de/bipolare-stoerung/verlauf

  2. Lewitzka, U., Haußmann, R. Lithium - ein Update. InFo Neurologie 24, 44–53 (2022). doi.org/10.1007/s15005-021-2201-4

  3. Song J, Sjölander A, Joas E, Bergen SE, Runeson B, Larsson H, Landén M, Lichtenstein P. Suicidal Behavior During Lithium and Valproate Treatment: A Within-Individual 8-Year Prospective Study of 50,000 Patients With Bipolar Disorder. Am J Psychiatry. 2017 Aug 1;174(8):795-802. doi: 10.1176/appi.ajp.2017.16050542. Epub 2017 Jun 9. PMID: 28595491.

  4. Parkin GM, McCarthy MJ, Thein SH, Piccerillo HL, Warikoo N, Granger DA, Thomas EA. Saliva testing as a means to monitor therapeutic lithium levels in patients with psychiatric disorders: Identification of clinical and environmental covariates, and their incorporation into a prediction model. Bipolar Disord. 2021 Nov;23(7):679-688. doi: 10.1111/bdi.13128. Epub 2021 Sep 24. PMID: 34536974; PMCID: PMC9291088.

  5. White, N., Sadeeshkumar, H., Sun, A. et al. Lithium-sensing riboswitch classes regulate expression of bacterial cation transporter genes. Sci Rep 12, 19145 (2022). doi.org/10.1038/s41598-022-20695-6