Ein neuer programmierbarer DNA-Chip

Schnelle Analyse der Erbsubstanz DNA

25.09.2001

Das 1998 gegründete Biotechnologie-Unternehmen febit GmbH hat eine neuartige Technologie entwickelt, die die DNA-Analyse und die Genomforschung beschleunigen wird. Mit dem Laborgerät Geniom® one wird die Herstellung und Analyse von DNA-Chips zur Erbgutanalyse innerhalb weniger Stunden möglich. Zur Zeit wird das Gerät erstmals vom Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg im Routineeinsatz getestet.

Dr. Jörg Funk stellte die neue Technik anlässlich der Jahrestagung Chemie der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) am 24. September der Öffentlichkeit vor. DNA-Chips sind fingernagelgroße Glas- oder Siliziumplättchen, auf denen bekannte einzelsträngige Genabschnitte - sogenannte Sonden - aufgebracht sind. Diese kurzen Gen-Sonden warten auf dem Chip nun auf ihr Gegenstück. Nachdem die mit Fluoreszenz-Farbstoff markierte, zu analysierende DNA-Probe auf den Chip gegeben wurde, finden die jeweils passenden gegengleichen Erbgutabschnitte zueinander. Nur wenn die DNA-Probe zu der auf dem Chip aufgebrachten exakt gegengleich ist, wird sie festgehalten und verbindet sich zu einem kompletten DNA-Doppelstrang.

Diesen Vorgang nennt man Hybridisierung. Eine erfolgreiche Hybridisierung auf dem Chip zeigt sich durch die Farbstoffmarkierung als Leuchtsignal. Dieses Signal wird mit Hilfe spezieller Software am Computer ausgewertet. Die zuvor gespeicherte DNA-Sequenz wird mit der Testsubstanz verglichen, woraus Rückschlüsse auf die Expression von Genen, auf das Vorhandensein von Mutationen oder auf bestimmte Erreger gezogen werden können. Mit der Entwicklung des weltweit ersten DNA-Prozessors, einem speziellen Reaktionsträger, wurde ein Durchbruch in der DNA-Chip-Technologie erzielt, der vergleichbar ist mit dem Übergang von der Schallplatte zur bespielbaren CD-ROM. Der DNA-Prozessor ist ein spezieller Reaktionsträger mit einer dreidimensionalen Mikrokanalstruktur. Die konventionellen Biochips sind passive Elemente, dass heißt, sie werden meist mit einer standardisierten Sammlung von Erbgut-Stücken geliefert. Der neu entwickelte DNA-Prozessor ist dagegen ein "bespielbarer", interaktiver Reaktionsträger und damit universell einsetzbar. Anders als bei herkömmlichen Biochips stellt sich der Nutzer seinen DNA-Chip nach eigenen Anforderungen zusammen und führt danach die Analyse seines Probenmaterials durch.

Durch die Kombination modernster DNA-Chip-Technologie mit Präzisionsoptik, Mikrofluidik und speziellen Softwareentwicklungen finden alle Prozessschritte, DNA-Aufbau, Hybridisierung und Datenerfassung, automatisiert in nur wenigen Stunden in einem einzigen Gerät, dem Geniom one, statt. Mit ihm ist ein selbstlernendes System entwickelt worden - analog der Informationsprozessierung in einem Computer, mit dem sich wertvolle Zeit sparen und die Kosten von DNA-Analysen senken lassen. Mit dieser Technologie können DNA-Analysen in Forschung und Medizin bald zur Routine werden. Insbesondere für die Krebsvorsorge oder die Individualmedizin eröffnet dies neue Perspektiven.

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