title: Nanogenomik und Nanoproteomik zur Ermöglichung personalisierter, voraussagender und präventiver Medizin
title: Nanogenomics and Nanoproteomics Enabling Personalized, Predictive and Preventive Medicine
Creators: name: Bragazzi, Nicola Luigi
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2014
Subjects: subject: Nanomedicine
subject: Nanomedizin
subject: Bioinformatics
subject: FOS: Computer and information sciences
subject: Chemie
subject: Nanoconductometry
subject: Nanonephrology
subject: Massenspektrometrie
subject: Bioinformatik
subject: DNAser
subject: NAPPA
subject: Quarzmikrowaage

description: Seit der Entdeckung der
      Nukleinsäuren hat die Molekularbiologie enorme Fortschritte
      gemacht und vieles erreicht. Trotz all dem besteht immer noch
      eine Lücke zwischen dem klassich-traditionellen medizinischen
      Ansatz und der molekularen Welt. Inspiriert durch die
      riesigen Datenmengen, die durch die "omics"-geführten
      Techniken und die "high-throughput" Techniken (HTTs)
      entstanden sind, habe ich versucht ein Protokoll zu
      entwickeln, welches die Hürde zwischen der phänomenlogischen
      Medizin und der Molekularmedizin überbrücken soll und somit
      das Labor dem Patientenbett etwas näher bringen wird.
      Außerdem finde ich, dass es dringend nötig ist die
      wichtigsten "omics" Wissenschaften - Genomics und Proteomics
      - miteinander zu integrieren. Nucleic Acid Programmable
      Protein Arrays (NAPPA) können dies erreichen, durch die
      Verwendung eines "complex mammalian cell free expression"
      Systems um die Proteine in situ zu erzeugen. Als Alternative
      zu Ansätzen, die mit floureszenmarkierungen arbeiten, kann
      eine neue kennzeichnungsfreie Methode, die durch den
      kombinierten Einsatz von drei unabhängigen und komplementären
      nanobiotechnologischen Ansätzen entsteht, verwendet werden.
      Diese Methode mag fähig sein das Zusammenspiel von Gen- und
      Proteinfunktionen, Gen-Protein, Gen-Medikament,
      Protein-Protein und Protein-Medikament zu analysieren. Dies
      wäre sehr vorteilhaft für die personalisierte Medizin. Quartz
      Micro Circuit Nanogravimetry (QCM), basierend auf Frequenz-
      und Dissipationsfaktoren, Massenspektrometrie (MS) und
      anodisches poröses Aluminiumoxid (anodic porous alumina, APA)
      überwinden fürwahr die Grenzen der "correlated fluorescence
      detection", welche darunter leidet, dass es trotz gründlichen
      Waschens im Hintergrund weiterhin detektiert werden kann.
      Ausserdem wird momentan daran gearbeitet ein "homogeneous and
      well defined bacterial cell free expression system" weiter zu
      optimieren, welches die ambitionierten Ziele der
      Quantifizierung der bestimmenden Gen- und Protein-Netzwerke
      im menschlichen Körper verwirklichen kann. Implikationen für
      die personalisierte Medizin der oben erwähnten
      kennzeichnungsfreien Protein Arrays mit dem Einsatz
      verschiedener Test- Gene und Proteine werden in dieser Arbeit
      besprochen.
description: Since the discovery of the nucleic
      acid, molecular biology has made tremendous progresses,
      achieving a lot of results. Despite this, there is still a
      gap between the classical and traditional medical approach
      and the molecular world. Inspired by the incredible wealth of
      data generated by the "omics"-driven techniques and the
      “high-trouhgput technologies” (HTTs), I have tried to develop
      a protocol that could reduce the actually extant barrier
      between the phenomenological medicine and the molecular
      medicine, facilitating a translational shift from the lab to
      the patient bedside. I also felt the urgent need to integrate
      the most important omics sciences, that is to say genomics
      and proteomics. Nucleic Acid Programmable Protein Arrays
      (NAPPA) can do this, by utilizing a complex mammalian cell
      free expression system to produce proteins in situ. In
      alternative to fluorescent-labeled approaches a new label
      free method, emerging from the combined utilization of three
      independent and complementary nanobiotechnological
      approaches, appears capable to analyze gene and protein
      function, gene-protein, gene-drug, protein-protein and
      protein-drug interactions in studies promising for
      personalized medicine. Quartz Micro Circuit nanogravimetry
      (QCM), based on frequency and dissipation factor, mass
      spectrometry (MS) and anodic porous alumina (APA) overcomes
      indeed the limits of correlated fluorescence detection
      plagued by the background still present after extensive
      washes. Work is in progress to further optimize this approach
      a homogeneous and well defined bacterial cell free expression
      system able to realize the ambitious objective to quantify
      the regulatory gene and protein networks in humans.
      Implications for personalized medicine of the above label
      free protein array using different test genes and proteins
      are reported in this PhD thesis.