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AHO Aktuell - 19.06.2001
Bald Viren-Diagnostik per Chip?
(idw) - In der Lebensmittelkontrolle und der medizinischen Diagnostik
möchte man Proben zuverlässig aber mit hohem Durchsatz auf viele
Krankheitserreger untersuchen. Dazu wird an der Entwicklung von DNA-Chips
gearbeitet, die Keime anhand ihres Erbgutes entlarven. Die Schwierigkeit
dabei: Die Analytik muss auf einer festen Oberfläche ablaufen, braucht
wegen der winzigen Konzentrationen einen Verstärkungsschritt und eine
Übersetzung in ein einfach messbares Signal - und soll möglichst eine
Quantifizierung zulassen.
Israelische Forscher um Itamar Willner und Moshe Kotler haben eine
pfiffige Methode entwickelt, mit der die Anwesenheit von Viren als
elektrisches Signal angezeigt wird. "Unser neuer Ansatz ist für eine
breite Anwendung in Biochip-Techniken geeignet," zeigt sich Willner
optimistisch.
Herz der Detektionseinheit ist ein elektrischer Signalwandler - eine
winzige Elektrode oder ein piezoelektrischer Kristall - mit
Goldoberfläche, auf der kurze Nukleinsäurestränge verankert werden. Die
Stränge sind das Gegenstück zu einer spezifischen Sequenz, die nur in
der Nukleinsäure der jeweils gesuchten Virenspezies auftritt. Sind diese
Viren in einer Probe, bleiben ihre Nukleinsäuren an den Strängen kleben
wie an einer Leimrute. Nun wird ein Enzym in Aktion gesetzt, das die
kurzen "Leimruten" entlang der Virus-Nukleinsäure wie an einer
Blaupause zu einem fast kompletten Gegenstück vervollständigt. Ein Teil
der dazu verwendeten Bausteine wurde zuvor mit einer zusätzlichen
molekularen "Anhängerkupplung" versehen. Im nächsten Schritt dockt der
passende "Anhänger" an. Aber auch er kommt nicht allein, sondern wurde
voher mit dem Enzym Alkalische Phosphatase zusammengeschweißt. Auf diese
Weise hängen nun viele Phosphatasen an der Detektionseinheit (erster
Verstärkungsschritt). Als Substrat für die Phosphatase haben die
Forscher eine lösliche Indigo-Verbindung gewählt. Sobald die Phosphatase
zur Tat schreitet und eine Phosphatgruppe abspaltet, wird das Indigo
unlöslich und schlägt sich auf dem Detektor nieder (zweiter
Verstärkungsschritt).
Nun folgt die Signalwandlung. Zwei Alternativen haben sich die Chemiker
überlegt: Basiert der Mini-Detektor auf einer Mikroelektrode, kann man
messen, wie die entstehende Schicht den Elektronentransfer behindert.
Wählt man dagegen einen piezoelektrischen Kristall als Träger, lässt
sich die Massenzunahme der Schicht registrieren, da die
Schwingungsfrequenz des Kristalls massenabhängig ist. Dicke und Masse
der Schicht wiederum sind abhängig von der Virenkonzentration der Probe,
so ist eine quantitative Bestimmung möglich. Die kleinste auf diese
Weise registrierte Konzentration waren 60 Viren in einem
10-µl-Tröpfchen.
Kontakt:
Prof. I. Willner
Institute of Chemistry
The Hebrew University
of Jerusalem
Jerusalem 91904
Israel
Fax: (+972) 2-6527715
E-mail: willnea@vms.huji.ac.il
Quelle: Angewandte Chemie 2001, 113 (12), 2321 - 2325
Hrsg.: Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh)
Informationsdienst Wissenschaft (idw) - Pressemitteilung
Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V., 18.06.2001
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