KIRAS Sicherheitsforschung

2006

dnatox

Die Kopplung der Flüssigkeitschromatographie mit der Massenspektrometrie als Werkzeug für die Toxin- und DNA-Analytik.

Infrastrukturen haben in unseren Gesellschaften die Funktion von Lebensadern und stellen daher Angriffsziele für kriminelle Handlungen dar. Die Reduzierung der Verwundbarkeit kritischer Infrastrukturen gegenüber natürlichen Ereignissen und Unfällen sowie gegenüber terroristischen Anschlägen und der Schutz der Bevölkerung vor dieser Bedrohung erfordert daher die besondere Aufmerksamkeit der Sicherheitsbehörden.

Im Rahmen des Projekts "dnatox" sollen neue Methoden zum Schutz der kritischen Infrastruktursektoren "Wasser" und "Lebensmittel" und zur Terrorismusbekämpfung entwickelt werden. Es sollen Verfahren etabliert und weiterentwickelt werden, die basierend auf der Kopplung der Flüssigkeitschromatographie mit der Massenspektrometrie (LC-MS) einerseits zur raschen und sicheren Identifizierung von Toxinen in Wasser und Lebensmitteln und andererseits zur raschen Personenidentifizierung mittels DNA-Profilen dienen. Das technologieorientierte Projekt hat zum Ziel die methodischen Ansätze so weiterzuentwickeln, dass sie in der Routineanalytik Anwendung finden. Im Vorfeld konnte bereits in durchgeführten Machbarkeitsstudien das große Potential dieser Techniken gezeigt werden. Die Optimierung der Probenvorbereitung ist für beide Anwendungsbereiche, Toxin-Identifizierung in Wasser und Lebensmitteln und  Personenidentifizierung von großer Bedeutung. Für die toxikologische Analyse müssen effiziente Extraktionsverfahren für die Aufreinigung und Aufkonzentrierung der Toxine erprobt werden.

Im Bereich der DNA-Analytik müssen so genannte Multiplex-Polymerasekettenreaktionsansätze entwickelt werden, bei denen selektiv mehrere Loci gleichzeitig vervielfältigt werden. Während das chromatographische Trennsystem für die effiziente DNA-Analytik bereits besteht, ist eine Entwicklung bzw. Optimierung dessen (monolithische Kapillarsäule, Laufmittel) für die toxikologische Analytik noch zwingend notwendig. Zur effizienten Charakterisierung bzw. Identifizierung von Substanzen und DNA-Sequenzvarianten kommt die "Hochleistungs-Massenspektrometrie" zur Anwendung. Besonders die Entwicklung einer universell einsetzbaren, zwischen Instrumenten transferierbaren MS/MS-Spektrenbibliothek von toxikologischen Substanzen würde einen Meilenstein im Bereich der massenspektrometrischen Identifizierung von chemischen Verbindungen darstellen.

Eine besondere Bedeutung kommt der EDV-technischen Verarbeitung der massenspektrometrischen Daten zu. Im Rahmen des Projektes soll daher ein Softwarepaket erstellt werden, das es ermöglicht, auf einfache Art und Weise ein Spektrum mit einer Referenzdatenbank abzugleichen. Dem Endanwender soll sowohl ein spezifisches Programm, das möglichst transparent in die vorgegebene Auswertesoftware integriert wird, als auch ein generisches Webinterface zur Verfügung gestellt werden. Eine ebenfalls zu erstellende Serverapplikation übernimmt dann den Abgleich des Spektrums mit einerseits einer im Projektverlauf erstellten, zentrale Toxin-Referenzdatenbank zur Identifizierung von Substanzen, andererseits mit verschiedenen, vom Endanwender definierten Markersets zur Gewinnung eines DNA-Profils.

Die rasche und sichere Identifizierung des "Unbekannten mit Gefährdungspotential" (z.B. Gifte in Trinkwasser und Lebensmittel; Verbrecher) ist von großer sicherheitspolitischer Bedeutung, denn nur dadurch kann sichergestellt werden, dass deren schädliche Auswirkungen auf einzelne Personen bzw. auf die gesamte Gesellschaft frühzeitig unterbunden werden können. Beide Verfahren haben daher großes Potential, eine Steigerung der objektiven inneren Sicherheit zu bewirken und somit auch eine Steigerung des subjektiven Sicherheitsempfindens in der Bevölkerung. Das Projekt kann einen enormen Mehrwert an Sicherheit generieren, da potentielle künftige Anwender der zu entwickelnden Technologien, Umweltbundesamt GmbH und Bundesministerium für Inneres von Beginn an am FuE-Prozess beteiligt sind und die Anforderungen der öffentlichen Bedarfsträger somit berücksichtigt werden können.

Projektleitung:
Institut für Gerichtliche Medizin der Medizinischen Universität Innsbruck
Prof. Dr. Richard Scheithauer, Institutsdirektor


Weitere Projektpartner:
Iplexx IT Solutions KG 
Ing. Martin Pircher, Innsbruck

CEMIT Center of Excellence in Medicine and IT 
Dipl.Inf. Patricia Schirmer, Innsbruck

Umweltbundesamt GmbH 
Gerhard Thanner, Wien

Bundesministerium für Inneres,
Bundeskriminalamt 
Dr. Reinhard Schmid, Wien

Applera Austria Handels GmbH
Dr. Karin Wihsböck, Brunn am Gebirge

Projektleitung:
Medizinische Universität Innsbruck
Institut für Gerichtliche Medizin
Müllerstrasse 44
A-6020 Innsbruck
Tel. +43.512.9003-70600
Fax. +43.512.9003-73600

Ansprechperson:
Prof. Dr. Richard Scheithauer
richard.scheithauer@i-med.ac.at
Web: www.gerichtsmedizin.at

Projektmanagement:
CEMIT Center of Excellence in Medicine and IT
Leopoldstrasse 1
A-6020 Innsbruck 

Ansprechperson:
Dipl.Inf. Patricia Schirmer
Programm- und Projektmanagement
Tel. +43.512.576523-233
Fax. +43.512.576523-301
patricia.schirmer@cemit.at
Web: www.cemit.at

Homepage zum Projekt: Web: http://www.cemit.at/folgeseite.cfm?id=266

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