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Nur nicht den Faden verlieren
Produktübersicht: DNA-Isolierung

DNA-Isolierung

Molekularbiologen verbringen viele Stunden im Labor mit der Reinigung von Nukleinsäuren. Unzählige Kits unterstützen sie dabei.

Neben Baukästen für die Isolation von Plasmiden und RNA zählen insbesondere Kits für die Isolation genomischer DNA zu den Favoriten von Lebenswissenschaftlern. Die meisten DNA-Isolations-Kits enthalten entweder mit Silica-Partikeln gefüllte Spin-Säulen oder immobilisierte paramagnetische Kügelchen (Beads), an die DNA selektiv bindet. Nach verschiedenen Waschschritten eluiert man die DNA von den Säulen beziehungsweise den Beads und kann sie für die weiteren Arbeitsschritte einsetzen. Der Umgang mit den DNA-Extraktions-Kits ist narrensicher und verlangt nicht allzu viel Hirnschmalz. Weit mehr Kopfzerbrechen bereitet es, aus den unzähligen angebotenen Kits, den für die jeweilige Probe geeignetsten und auch kostengünstigsten auszuwählen.


DNA-Extraktions Test

Doch zum Glück gibt es fleißige Arbeitsgruppen, wie die von Birgit Gemeinholzer vom Botanischen Garten und Botanischen Museum Berlin-Dahlem (BGMB), die hier schon gute Vorarbeit geleistet haben. Gemeinholzer ist Koordinatorin des 2007 gegründeten DNA-Bank-Netzwerkes (DBN), zu dem sich vier große deutsche Forschungssammlungen zusammengeschlossen haben.

Die Mitarbeiter des Netzwerk sind rund um die Uhr damit beschäftigt DNA aus unterschiedlichen Spezies zu isolieren, zu archivieren und der Forschergemeinde zur Verfügung zu stellen. Um dabei nicht zu viel Zeit und Geld mit schlecht funktionierenden DNA-Isolations-Kits zu verplempern, hat Gemeinholzer zusammen mit ihren Kollegen von den Partnerlaboren des Netzwerks getestet, welche Kits für die Extraktion von DNA aus zwölf repräsentativen Arten (Taxa) am geeignetsten sind (Zetzsche, et al., Systematics 2008, Kongressposter). Die erzielten Resultate verglich die Gruppe mit der in vielen Laboren üblichen „hauseigenen“ CTAB-Methode. Bei dieser löst man die Proben zunächst in Cethyltriammoniumbromid-Puffer, extrahiert die DNA nachfolgend mit Phenol/Chloroform und fällt sie schließlich mit Isopropanol.

Das Hauptaugenmerk legte Gemeinholzers Team auf die Effizienz der Extraktion, die Qualität der erhaltenen DNA, die für die Präparation benötigte Zeit und die Kosten je 100 Präparationen.

Die Ergebnisse des Vergleichs sind sehr aufschlussreich und können als grobe Orientierung im Dschungel der DNA-Isolations-Kits dienen. So stellte Gemeinholzers Team fest, dass sowohl die CTAB-Extrak­tion als auch die in einigen Kits eingesetzten Aussalz- und Anionenaustausch-Methoden gute Ausbeuten lieferten, diese aber von Versuch zu Versuch sehr stark variierten.

Bei Kits, die mit Silicamembranen oder magnetischen Beads arbeiteten, war die Extraktionseffizienz zwar geringer, dafür aber gleichmäßiger. Das DNA-Bank-Netzwerk setzt deshalb ganz auf Silicamembran-basierte Kits bei Routineextraktionen und nennt auf dem Poster explizit die Kits, die es für die Isolation von DNA aus Pflanzen, Tieren und Pilzen, Prokaryoten sowie Insektenzellen jeweils bevorzugt und am geeignetsten hält.

Wer der nicht enden wollenden Pipettiererei bei der manuellen DNA Isolation überdrüssig ist und ein prall gefülltes Portemonnaie hat, kann sich auch einen blechernen Pipettierknecht zulegen, der die DNA-Extraktion automatisch ausführt. Viele Hersteller von Liquidhandlern haben speziell für die DNA Extraktion konfigurierte Pipettierroboter im Programm, die dem geplagten Laborpersonal die Kärrnerarbeit des pipettierens abnehmen. Inzwischen sind auch kleinere Benchtop-Geräte auf dem Markt, die zwar nicht den ­enormen Durchsatz eines ausgewachsenen Extraktions-Robotors haben, dafür aber deutlich weniger Platz auf dem Arbeitstisch benötigen und nur einen Bruchteil kosten.


Häufiges Waschen

Wie manuelle Kits, arbeiten auch die gängigen DNA-Extraktionsautomaten mit Silicasäulen oder magnetischen Beads. Deshalb fallen auch bei diesen ausgiebige Wasch- beziehungsweise Pipettierschritte an, die viel Zeit und Verbrauchsmaterial kosten, etwa Spitzen und Puffer.

Einen interessanten Ansatz, wie man bei der Extraktion mit magnetischen Beads auf die wiederholten Waschungen verzichten kann, präsentierte kürzlich eine amerikanische Arbeitsgruppe (David J. Beebe et al., Lab Chip, 2011, 11, 1747). Dazu entwickelte diese eine spezielle Mikrotiterplatte, bei der jeweils drei benachbarte Wells mit Mikrokanälen verbunden sind. Im ersten Well bindet die im Zelllysat schwimmende DNA an die magnetischen Beads. Das mittlere Näpfchen enthält eine nicht mit wässrigen Lösungen mischbare Öl-Phase, die das Zell-Lysat und die Beads im ersten Well von einem Nuklease-freien Elutions-Puffer im dritten Well trennt.

Die Reinigung der an die Beads anhaftenen DNA von den restlichen Zellbestandteilen ist so simpel wie genial: Ein Magnet der sich auf der Unterseite der Platte vom ersten Well in Richtung drittes Well bewegt, zieht die magnetischen Beads mit der anhaftenden DNA durch die Öl-Phase in das Näpfchen mit dem Elutions-Puffer. Die Verunreinigungen werden dabei „abgestreift“ und bleiben im ersten Well zurück. Die Prozedur dauert nur wenige Minuten und ist damit erheblich schneller als die bei dem Standardprotokoll üblichen zeitraubenden Waschschritte.


(Erstveröffentlichung: H. Zähringer, Laborjournal 11/2011, Stand: Oktober 2011, alle Angaben ohne Gewähr)


Hier erhalten Sie diese Produktübersicht als Acrobat Datei (.pdf). Da die Produktübersichten in der Print-Version aus Platzgründen stark gekürzt werden mussten, finden Sie - wie versprochen - hier die beiden ausführlichen Übersichten:

Manuelle DNA-Extraktions-Kits (A4 Format zum Ausdrucken)

Automatische DNA-Extraktions-Systeme (A4 Format zum Ausdrucken)




Letzte Änderungen: 10.11.2011


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