Mikro-Kopierer für Genomanalysen

Neues Verfahren verspricht Fortschritte in der personalisierten Medizin

02.08.2012

IMTEK

Die DNA-Sequenzen werden in Picowell Arrays (unten) biochemisch vervielfältigt und auf Objektträger (oben) übertragen

Die Wissenschaftler Jochen Hoffmann, Dr. Günter Roth und Prof. Dr. Roland Zengerle haben am Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Universität Freiburg ein Verfahren entwickelt, mit dem gleichzeitig hunderttausend verschiedene DNA-Sequenzen in einem so genannten Picowell Array von der Größe eines Ein-Cent-Stücks kopiert werden können.

Das Picowell Array ist ein Chip mit 100.000 Vertiefungen, in die DNA-Sequenzen so verteilt werden, dass statistisch eine Sequenz in eine Vertiefung kommt. Alle Vertiefungen des Arrays werden mit einem einzigen Mikroskop-Objektträger verschlossen und die DNA-Sequenzen mittels Polymerase-Kettenreaktion vervielfältigt. Die dabei entstehenden DNA-Kopien binden an genau der Stelle, die der Position der ursprünglichen Sequenz entspricht, an den Objektträger. Die DNA-Kopien können in den Vertiefungen mit „Next-Generation-Sequenziersystemen“ entschlüsselt werden. Der Objektträger wiederum kann, ähnlich wie ein DNA-Mikroarray, zur schnellen und kostengünstigen Analyse kompletter Genome eingesetzt werden – ohne Spezialgeräte oder zusätzliche Übertragungsschritte.

Solche Analysen ermöglichen einen weitreichenden Einblick in die Regelsysteme eines Organismus. Die Analyse einer Tumorzelle kann beispielsweise Aufschluss darüber geben, welche Signalwege in der Zelle fehlerhaft sind. Dieses Wissen ist in der personalisierten Medizin hilfreich, um Medikamente zielgerichtet auf eine Patientengruppe maßzuschneidern.

Das Projekt wurde im Rahmen eines Promotionsstipendiums der Hans L. Merkle-Stiftung aus dem „Program for Excellency in Science and Technology“ gefördert. Die Robert Bosch GmbH und der Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft begleiteten das Vorhaben. Die Thematik wird nun in den Lab-on-a-Chip-Forschungsgruppen „Arrays“ von Jochen Hoffmann und „Assays“ von Günter Roth fortgeführt. Lab-on-a-Chip – das Labor auf einem Chip – ist ein großer Forschungsschwerpunkt, der in enger Kooperation zwischen dem Lehrstuhl für Anwendungsentwicklung und dem Institut für Mikro- und Informationstechnik der Hahn-Schickard-Gesellschaft (HSG-IMIT) auf dem Campus der Technischen Fakultät angesiedelt ist.

Originalveröffentlichung:

J. Hoffmann, H.M. Trotter, F. von Stetten, R.Zengerle and G.Roth: Solid-phase PCR in a picowell array for immobilizing and arraying 100,000 PCR products to a microscope slide, Lab Chip, 2012

Fakten, Hintergründe, Dossiers
  • Uni Freiburg
  • Next-Generation-Seq…
  • Lab-on-a-Chip
Mehr über Uni Freiburg
  • News

    Evolution der Zellkraftwerke

    In menschlichen Zellen übernehmen Mitochondrien die Rolle von Kraftwerken. Die freiwerdende Energie treibt den Stoffwechsel der Zellen an. Doch woher stammen diese Kraftwerke und wie werden sie aufgebaut? Freiburger Forscherinnen und Forscher haben untersucht, welche Rolle die so genannte O ... mehr

    Krebs bei der Schmetterlingskrankheit verhindern

    Verletzliche Haut, die oft Blasen bildet: 90 Prozent der Menschen, die an der Hautkrankheit rezessive Epidermolysis bullosa dystrophica (RDEB) leiden, erkranken bis zu ihrem 55. Lebensjahr an Stachelzellkrebs, einer Art von Hautkrebs. 80 Prozent von ihnen sterben innerhalb von fünf Jahren. ... mehr

    Mikrosensoren für die personalisierte Krebstherapie

    Das Land Baden-Württemberg fördert im Programm „Entwicklung von Ersatz- und Ergänzungsmethoden zum Tierversuch“ ein gemeinsames Projekt der Arbeitsgruppe Sensoren von Prof. Dr. Gerald Urban, Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Albert-Ludwigs-Universität, und der Arbeitsgruppe Moleku ... mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.