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Samstag, 16.12.2017
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Schmelzende DNA wird zum Barcode

Neues DNA-Testverfahren nutzt unterschiedliche Schmelztemperatur der Basenpaare

Eine völlig neue Methode, die individuelle DNA-Sequenz von Genen darzustellen, haben jetzt schwedische Forscher entwickelt. Die „Barcode“-Methode nutzt die Tatsache, dass die verschiedenen Basenpaar-Kombinationen der DNA bei jeweils unterschiedlichen Temperaturen schmelzen. Für den Test reicht schon ein einziges DNA-Molekül, wie die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift “Proceedings of the National Academy of Sciences” berichten. Deshalb können beispielsweise krankhafte Genveränderungen schneller und weitaus weniger aufwändig erkannt werden als bisher.
Testkammer für den neuen DNA-Test

Testkammer für den neuen DNA-Test

Für die zurzeit üblichen Gentests wird die DNA nach ihrer Isolierung aus Blut oder Gewebeproben zunächst vervielfältigt. Erst nach dieser einige Stunden dauernden Prozedur kann die eigentliche Auswertung beginnen. Doch eine neue, jetzt von Forschern der Universität Lund entwickelte Methode macht diese aufwändige Replikation überflüssig. „Die Technik ist schneller, einfacher und billiger als existierende Methoden“, erklärt Jonas Tegenfeldt, Festkörperphysiker an der Lund Universität. „Daher hoffen wir, dass sie zukünftig in Krankhäusern als Routine eingesetzt werden kann.“

Schmelztemperatur unterschiedlich


Die neue Technik basiert auf der Tatsache, dass die Basenpaare, die den Code des DNA-Moleküls bilden, bei unterschiedlicher Temperatur schmelzen. So sind die Basen Guanin (G) und Cytosin (C) fester aneinander gebunden und schmelzen daher deutlich später als Adenin (A)und Thymin (T). In einem ersten Schritt färben die Wissenschaftler die Chromosomen mit einem Fluoreszenzfarbstoff ein. Dann wird die DNA in eigens konstruierte Nanokammern eingefüllt und dort von ihrer normalen, gewundenen Helixform in eine ausgetreckte Form gedehnt.

Chromosom mit Bandenmuster


Als nächstes wird das gedehnte Molekül gezielt so erhitzt, dass nur die A-T-Paarung schmilzt. Das Schmelzen nimmt dem Farbstoff seine Leuchtkraft, so dass die geschmolzenen Bereiche der DNA deutlich als dunklere Banden sichtbar werden. Im Prinzip erscheint dadurch das gesamte Chromosom als ein Barcode aus dunklen und hellen Banden. Diese „Barcode“-Ansicht ist per se nichts Neues, wohl aber die Tatsache, dass sie mit der neuen Methode nach bereits gut einer Stunde statt wie bisher nach mindestens 24 Stunden zur Verfügung steht. Die normalerweise zeitaufwändigen DNA-Tests lassen sich daher nun extrem verkürzen. Auch Enzymatische Umwandlungen der DNA sind hier nicht nötig.


Ablauf des Verfahrens

Ablauf des Verfahrens

Keine Replikation, nur ein Molekül nötig


Und noch einen Vorteil hat das DNA-Schmelzen: Es wird nur ein einziges DNA-Molekül benötigt, zeitaufwändige Replikationen entfallen komplett. Dadurch können schon winzige Probenmengen oder aber mehrere unterschiedliche Zellen sehr leicht und schnell verglichen werden. Zwar ist der Barcode nicht so genau, dass das komplette Genom Base für Base ausgelesen werden kann, aber es gibt einen tausendfach schärferen Einblick in die Genabfolge als bisherigen Barcodes-Verfahren. Auch als Ausgangspunkt für genauere Analysen könnte sie sich eignen.

Einsatz als Schnelltest im Krankenhaus


Anwendungen sieht Tegenfeldt beispielsweise als Schnellanalyse im Krankenhaus: „Die Barcode-Technik könnte ein einfacher Weg sein um festzustellen, welche Arten von Viren und Bakterien wir vor uns haben“, erklärt der Forscher. „Wir können aber auch herausfinden, ob etwas im menschlichen Genom nicht stimmt, weil wir sehen können, ob ein Teil des Chromosoms sich beispielsweise verschoben hat. Das passiert bei bestimmten Krankheiten.“ Ob jemand die Veranlagung für eine Krankheit hat, könnte so zukünftig leichter erkannt werden. Aber auch in der Kriminalistik könnte der neue Schnelltest gute Dienste leisten.
(Lund University, 20.07.2010 - NPO)
 
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