Der DNA elektronisch auf der Spur

Manchmal sind es nur einzelne Basenpaare, in denen sich ein krankes von einem gesunden Gen unterscheidet. Für eine systematische Erforschung solcher Variationen sowie für die Diagnostik erblicher Erkrankungen besteht ein Bedarf an möglichst einfachen und kostengünstigen Sequenzierungsmethoden.

Die neue Methode arbeitet mit einem Chip, der mehrere Feldeffekttransistoren (FET) trägt. Ein FET ist ein Halbleiterbauteil, das ein elektrisches Feld an seiner Oberfläche "spürt". Auf eine Änderung des Feldes reagiert es mit einer Änderung des Stromflusses durch seinen leitenden Kanal. Die Oberfläche eines solchen FET bestücken die Forscher mit kurzen einsträngigen DNA-Stückchen. Diese Sonden sind die genau passenden Gegenstücke zur Anfangssequenz des zu untersuchenden DNA-Abschnitts. Wird eine Probe aufgegeben, die die Ziel-DNA enthält, bindet diese an die Sonden.

Mit Hilfe des Enzyms Polymerase könnte nun die Sonde zu einem vollständigen Gegenstück der Ziel-DNA ergänzt werden, wenn die vier Bausteine Adenosin, Cytidin, Thymidin und Guanosin in der Lösung vorhanden wären. Hier der besondere Trick: Der Chip wird abwechselnd in vier verschiedene Lösungen getunkt, die jeweils nur einen einzigen der Bausteine enthalten. Nach jedem Eintunken werden die elektrischen Charakteristika des FET gemessen.

Immer dann, wenn ein Baustein an die wachsende Kette angeknüpft wurde, ist eine Änderung zu verzeichnen. Auf diese Weise lassen sich DNA-Ketten bis zu einer Länge von etwa zehn Bausteinen präzise sequenzieren. Fehlende, zusätzliche oder variierte Nucleotide lassen sich rasch und eindeutig identifizieren. Miniaturisierte Anordnungen, die mehrere FETs mit verschiedenen Sonden enthalten, lassen die parallele Analyse verschiedener Genabschnitte zu.

COMPAMED.de; Quelle: Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.