Markierungsfreie Online-Detektion der Hybridisierung auf einem DNA-Chip : Detektionsmethode für den Gensensor

Abstract

Die Genomforschung hat sich in den letzten Jahren verstärkt in Richtung neuer analytischer Methoden orientiert, um der großen Anzahl an notwendigen Experimenten durch parallele Ansätze zu begegnen. Der größte Entwicklungsschritt ist hierbei die Verwendung von sogenannten DNA-Chips, womit flächige Arrays aus immobilisierten DNA-Fragmenten beschrieben werden, die zu Anwendungen von der Expressionsanalytik (high density arrays) bis hin zu diagnostischen Chips (low density arrays) herangezogen werden. Die Detektion auf Arrays erfolgt in kommerziellen Geräten in der Regel fast ausschließlich durch Fluoreszenzemission von farbstoffmarkierten Oligonukleotiden an der Oberfläche. In mehreren Beispielen wurde bereits die Detektion der Hybridisierung auf markierungsfreien Biosensoren, jedoch nur in Einkanalmessungen, gezeigt, wie z.B. auf SPR (Biacore), Gitterkoppler oder RIfS (Reflektometrische Interferenzspektroskopie). Diese oberflächenbasierten Detektionsmethoden erfordern keinerlei Markierung der zu detektierenden Komponenten, d.h. es kann im Einzelfall direkt mit Extrakten oder Amplifikaten aus komplexen Matrices heraus gearbeitet werden. Der Schritt der Farbstoffmarkierung entfällt und damit entfällt auch die mögliche Beeinflussung der Wechselwirkung durch die Markierung, genauso wie die Beeinflussung der Fluoreszenzintensität an der Oberfläche durch unspezifische Quenchingefffekte oder auch Photobleaching. Im Bremer Forschungs- und Entwicklungsverbund Gensensorik wird mit dem Ziel einer industriellen Umsetzung des Gensensorik Konzeptes an einer Integration der DNA-Chiptechnologie in ein Gesamtkonzept aus Bioinformatik, biochemischer Fragestellung, Oberflächenchemie, Chipproduktion, Detektion und Datenauswertung/-bewertung gearbeitet. Im Rahmen dieses FuE Verbundeses wird die parallele und zeitaufgelöste Detektion von Hybridisierungsreaktionen an der Oberfläche mittels Reflektometrischer Interferenzspektroskopie auf das Chipformat übertragen.