Salaitas Forschungsgruppe entwickelt derzeit eine neue Plattformtechnologie für eine automatisierte Echtzeit-Überwachung und -Nachverfolgung von über die Luft übertragenen Krankheitserregern.

„Die Covid-19-Pandemie hat uns gelehrt, wie wichtig es ist, vorbereitet zu sein. Es gibt zwar eine Menge vielversprechender Kooperationen, um einen umfassenden globalen Rahmen für die Pandemie-Vorsorge zu schaffen. Aber uns fehlt noch immer ein wirksames Frühwarnsystem, um potenzielle Bedrohungen zu erkennen, bevor es zu spät ist“, sagte Belén Garijo, Vorsitzende der Geschäftsleitung von Merck. „Die Pionierarbeit von Khalid Salaita könnte dazu beitragen, diese gravierende Lücke in unseren globalen Abwehrsystemen zu schließen. Wir sind zuversichtlich, dass der Future Insight Prize 2023 dazu beitragen wird, seine Arbeit an dieser vielversprechenden Technologie zu beschleunigen.“

„Ich bin außerordentlich dankbar für den Future Insight Prize 2023. Er ermöglicht es uns, die Entwicklung eines Frühwarnsystems für neue Bedrohungen voranzutreiben“, sagte Khalid Salaita am Dienstag in Darmstadt. „Unsere Forschung ebnet den Weg für den Einsatz von DNA-Motoren, die einen völlig automatisierten Nachweis von Krankheitserregern ohne menschliches Zutun oder Probenverarbeitung ermöglichen. Besonders hervorzuheben ist, dass die Signaltransduktion über ein Mobiltelefon erfolgen kann.“

Salaitas Forschungsgruppe entwickelte ein System, das auf einer Rollbewegung von DNA basiert und das technologische Herzstück des angestrebten Pandemie-Frühwarnsystems darstellt. Hierbei werden die beweglichen DNA-Partikel durch den enzymatischen Verbrauch einer RNA-Energiequelle in Bewegung gesetzt. Die in Salaitas Labor entwickelten DNA-Motoren können zahlreiche Kopien der DNA als Fracht mit Geschwindigkeiten von bis zu 100 nm/min befördern. Derartige Motoren bieten vielversprechendes Einsatzpotenzial für Biosensoren, molekulare Computer, die Erzeugung synthetischer Zellen und nun auch für die systematische Prüfung von Struktur-Funktions-Beziehungen im Nanomaßstab.

Die Forschungsgruppe aus Atlanta ging noch einen Schritt weiter und nutzte SARS-CoV-2 als Testobjekt für ihre Idee. Mithilfe von Motoren aus DNA entwickelte das Team eine mechanisch basierte virale Sensorplattform mit der Bezeichnung Rolosense. Sie bietet diverse Vorteile, da sie sowohl Kosten einspart als auch die für die Auslesung erforderliche Messausrüstung reduziert. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit gelang ihnen der Nachweis von SARS-CoV-2. Die Signaltransduktion erfolgte in Echtzeit und mit GPS-Koordinaten über ein Mobiltelefon. Die nächsten Schritte der Forschungsgruppe bei der Entwicklung des Systems, das sich derzeit noch in einem sehr frühen Stadium befindet, umfassen das Screening und die Identifizierung von Liganden mit hoher Affinität und hoher Spezifität für die Bindung von Viren. Diese werden gegen ein Spektrum an Krankheitserregern geprüft. Ebenfalls getestet und zum Einsatz gebracht werden mikrofluidische Chips, die Tröpfchen aus der Luft einfangen sollen.

Khalid Salaita (44) nahm 2009 als Assistenzprofessor für Chemie an der Emory University die Forschung zu den Themen auf, für die er heute ausgezeichnet wurde. Seine Promotion absolvierte er von 2001 bis 2006 an der Northwestern University in Evanston im US-Bundesstaat Illinois. Anschließend war er von 2006 bis 2009 als Postdoctoral Fellow an der Fakultät für Chemie der University of California in Berkeley (USA) tätig.

Der Future Insight Prize entwirft eine Zukunftsvision basierend auf ambitionierten, bisher nicht existierenden „Dream Products“. Er soll weltweit Neugier wecken und Impulse für kreative Lösungen zur Verwirklichung dieser visionären Produkte geben. Das Siegerprojekt wird von einer Jury aus mehr als 80 renommierten, teils mit einem Nobelpreis dekorierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedener Forschungsfelder ausgewählt. Merck lobte den Future Insight Prize erstmalig im Jahr 2018 aus. Im kommenden Jahr soll der Future Insight Prize für Forschung zur Bekämpfung künftiger Pandemien mithilfe künstlicher Intelligenz vergeben werden.