DNA-Chips

von Sonja Kastilan (Laborjournal-Ausgabe 07, 1997)

Schon bei der Wahl des Stichwortes fangen die Schwierigkeiten an: DNA-Chips, Biochips oder Gen-Chips? Die Begriffe werden zwar synonym verwendet, wecken aber die unterschiedlichsten Assoziationen, womit gleich ein weiteres Problem angesprochen wäre. Gemeint sind kleine Silizium-Plättchen, auf deren Oberfläche sich einzelsträngige DNA-Moleküle statt Transistoren befinden. Diese Einzelstrang-DNA-Chips eignen sich hervorragend, um in vorbehandelten Proben nach bestimmten Genen zu fischen. Nach Art der Hybridisierungstechnik gehen die gesuchten Gene ins 'Netz', indem sie Chip-Moleküle, die ihrer Sequenz entsprechen, zum Doppelstrang komplettieren. Welche der vielen DNA-Stücke eines Chips nun doppelsträngig vorliegen, demnach in der Probe vorhanden waren, wird mittels Laser-Scanner abgelesen und von der passenden Hard- wie Software ausgewertet.

Beruhend auf dem Reißverschlußprinzip der DNA-Doppel-Helix, ist seine Arbeitsmethode konventionell, doch das Besondere liegt im Detail des Chips: Auf einer daumennagelgroßen Fläche haften mehrere Tausend verschiedene DNAMoleküle, die so in einem Rutsch getestet werden können. Auf dem Human 6000-Chip der amerikanischen Firma Affymetrix haften beispielsweise 65 000 Proben, und erst kürzlich stellte sie einen Chip mit 400 000 Proben vor.

Affymetrix war es auch, die den GeneChip® etablierte. Ende der 80er Jahre entwickelten vier helle Köpfe - Stephen Fodor, Michael Pirrung, Leighton Read und Lubert Str-yer die Basistechnologie dafür, ursprünglich, um auf den Chips Peptide zu bilden. Sie kombinierten Techniken der Halbleiter-Herstellung mit Methoden der Biotechnologie und synthetisierten Einzelstrang-DNA-Moleküle auf dünnen Siliziumplatten. Dabei wird die Oberfläche nach festgelegtem Muster alternierend bestrahlt und gleichzeitig mit einer Nukleotid-Lösung gewaschen. Durch Photolithographie entsteht so ein DNA-Array aus vertikalen Molekülen bekannter Sequenz.

Mehrere Firmen, darunter Hyseq, Synteni oder Nanogen, entwickeln inzwischen Gen-Chips und kooperieren dabei mit großen Pharmaunternehmen wie Merck, Hoffmann-La Roche oder Smith Kline Beecham. Denn DNA-Chips versprechen schnelle und vielseitige Anwendungmöglichkeiten beim Aufspüren und Kartieren von Genen, der Untersuchung ihrer Funktionen und Expressionsmuster, sowie in der Arzneimittelforschung und im Bereich der Diagnostik.

1996 führte Affymetrix erstmals einen Gen-Chip auf dem Markt ein - zur Untersuchung von HIV-Resistenzen. Diesen Sommer wurde aus einer Zusammenarbeit mit OncorMed ein GeneChip® p53-Assay vorgestellt. Damit kann in Gewebeproben das Tumorsupressor-Gen p53 (Exon 2-11) analysiert werden, einschließlich der mehr als 400 bereits beschriebenen Mutationen. Bei der Früherkennung von Brustkrebs bietet dieser Chip den besonderen Vorteil, daß gleichzeitig mutationsabhängige Resistenzen gegen gebräuchliche Chemotherapeutika entdeckt werden können. So gehören die vorzeitige Analyse von Veranlagungen und die genaue Abstimmung von Krankheit und Behandlung zu den zukünftigen Einsatzgebieten der Gen-Chips.



Letzte Änderungen: 19.10.2004