Mikro-Kopierer für Genomanalysen

Neues Verfahren verspricht Fortschritte in der personalisierten Medizin

IMTEK

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

02.08.2012: 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

    Nano-Maßband klärt Organisation der Zellmembran auf

    Prof. Dr. Michael Reth vom Institut für Biologie III der Universität Freiburg und vom Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik hat nach mehr als zehn Jahren Suche eine Methode gefunden, um die Organisation von Zellmembranen im Bereich weniger Nanometer zu untersuchen. Sie erlaub ... mehr

    Maßgeschneiderte Mikrokapseln

    Aus organischen Molekülen und Metallen lassen sich Mikrokapseln mit einem breiten Anwendungsspektrum in Medizin, chemischer Katalyse und Technik herstellen wie ein Forscherteam von der University of Melbourne, dem Baker IDI Heart and Diabetes Institute (Melbourne, Australien) und dem Univer ... mehr

    Geschärfter Blick ins Gehirn

    Tief im menschlichen Gehirn liegen zwei kleine, aber wichtige Strukturen dicht zusammen: Die Amygdala spielt eine entscheidende Rolle, wenn es um Gefühle geht, der Hippocampus ist eine Schaltzentrale für das Gedächtnis. Wegen ihrer geringen Größe waren bislang diese Hirnbereiche beim lebend ... mehr

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