Ludwig-Maximilians-Universität München
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Nano-Heizplatten für DNA -

Turbo-Analyse von Gendefekten

München, 29.01.2008

In der medizinischen Forschung ist der Nachweis von DNA-Defekten ein wichtiges Thema, etwa bei der Erforschung von Erbkrankheiten. Die bisher verwendeten Untersuchungsmethoden sind allerdings sehr zeitaufwändig. Dem Physiker Joachim Stehr und seinen Kollegen in der Arbeitsgruppe von Professor Jochen Feldmann an der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München ist es nun im Rahmen der Nanosystems Initiative Munich (NIM) und in Zusammenarbeit mit der Firma Roche Diagnostics sowie Professor Thomas Klar von der Technischen Universität Ilmenau gelungen, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem sich Gen-Defekte in einer tausendstel Sekunde nachweisen lassen – so schnell wie nie zuvor. Der Trick: die DNA wird mit Gold-Nanoteilchen verbunden, die mittels eines Laserpulses zu winzigen Heizplatten werden. Eine Schmelzkurve wird aufgenommen, aus der sich ablesen lässt, ob die DNA in Ordnung ist oder nicht. Die Arbeit wurde in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Nano Letters“ veröffentlicht.

Viele Krankheiten hängen mit fehlerhaften Sequenzen in der DNA zusammen. Diese Defekte führen als Nebeneffekt zu einer herabgesetzten Schmelztemperatur der DNA. An den Fehlstellen passen nämlich die beiden DNA-Stränge nicht genau zusammen. Daher trennen sie sich schon bei niedrigeren Temperaturen voneinander als bei einer intakten DNA. Diesen Effekt kann man zum Nachweis von DNA-Defekten nutzen, indem man die Schmelzkurve misst. Dazu isoliert man zunächst den maßgeblichen DNA-Abschnitt und vervielfältigt ihn dann in einer Polymerase-Kettenreaktion. Die DNA-Stücke werden anschließend mit Gold-Nanopartikeln verbunden. Dadurch bildet sich ein Knäuel aus DNA und Gold-Partikeln. Für die eigentliche Messung erhitzt man beim bisher üblichen Verfahren das Knäuel langsam in einem Wasserbad. Währenddessen misst man mit einem Laser die optische Absorption, das heißt die Abschwächung des Lichts. Schmilzt die DNA, lockert sich das Knäuel, und die Absorption sinkt. Ein großer Nachteil der bisherigen Methode: eine einzige Messung dauert etwa 30 Minuten. Für einen hohen Probendurchsatz ist das Verfahren nicht geeignet.

Pressemitteilung

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