Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit Biochip-Readern den Genen auf der Spur

20.09.2001


Ob Lebensmittel auf gentechnisch veränderte Inhaltstoffe, Blutkonserven auf HIV, Menschen auf bestimmte Krankheiten oder Gene auf ihre Funktion hin untersucht werden - immer häufiger kommen Biochips zum Einsatz. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg entwickeln optische Lesegeräte für die Chips. Mit kompakten Readern soll die Biochip-Technologie beispielsweise Einzug in der Arztpraxis halten, mit dem Ziel Infektionskrankheiten zuverlässig zu diagnostizieren. Der neueste Reader BCR 401, ein komplexes Gerät für die Forschung, trägt dazu bei, dass die Biochips bei der Herstellung optimiert werden. Auf der Biotechnica in Hannover (09.-11. Oktober) wird das Gerät vorgestellt.

Die Entschlüsselung des menschlichen Erbguts macht das Jahr 2001 zum »Jahr der Lebenswissenschaften«. Für die Forscher geht nun die Suche nach der Wirkung der einzelnen Gene erst richtig los. Sie setzen die neuesten Erkenntnisse ein, um Krankheiten auf die Spur zu kommen. Neben der Medizin spielt die DNA-Analytik in der Lebensmittel- und der Umweltkontrolle eine bedeutende Rolle. Mit Biochips - das sind besonders bearbeitete Objektträger - ist es möglich, eine große Zahl von DNA-Sequenzen schnell zu bestimmen.

Das Prinzip einer Biochip-Analyse ist einfach: Will man beispielsweise überprüfen, ob Lebensmittel Bestandteile von gentechnisch veränderten Tomaten enthalten, werden typische Gensequenzen auf der Oberfläche des Chips verankert. Sie dienen als Sonden. Danach werden die mit Fluoreszenzfarbstoff markierten Proben eines Lebensmittels auf den Chip gegeben. Ein DNA-Strang aus der Probe bleibt nur haften, wenn sich seine Erbinformation mit der DNA-Sonde ergänzt. Passen Sonde und Proben-DNA zueinander, verbinden sie sich fest miteinander. Der Biochip-Reader wertet dann die Chips aus. Über den an der Proben-DNA haftenden Fluoreszenzfarbstoff kann die Verbindung sichtbar gemacht werden. Dazu regt ein in dem Reader integrierter Laser die Farbstoffe zum Leuchten an. Eine Kamera nimmt dann diese Lichtpunkte auf. Je größer die Konzentration der gesuchten Erbsubstanz in der Probe war, desto intensiver ist auch die Strahlung. Das bedeutet in unserem Fall, der Biochip-Reader ermittelt, ob und in welcher Konzentration das Lebensmittel genmanipulierte Tomaten enthält.

Wird diese Technik auf die Medizin übertragen, eröffnen sich neue Visionen: Der behandelnde Arzt untersucht direkt vor Ort mit einem Biochip eine Blutprobe auf bestimmte Viren oder Bakterien und kann sofort eine genaue und umfassende Diagnose erstellen. Um diese Vision Wirklichkeit werden zu lassen, arbeiten Fraunhofer Forscher daran, einfache aber zuverlässige Reader-Systeme noch kompakter zu fertigen. Beim Einsatz in der Arztpraxis müssen die Ergebnisse sehr verlässlich sein, da eine Fehldiagnose möglicherweise weitreichende Folgen hat. Auch wenn das Prinzip für die Analyse mit Biochips einfach ist, ist noch ein langer Weg zurückzulegen, bis die praktischen Glasplättchen ein Großraumlabor tatsächlich ersetzen können.

Die Verbindung von Proben-DNA und Sonden-DNA gelingt am besten bei einer bestimmten Temperatur. Auch die Lösung, in der die Probe auf den Biochip gebracht wird, hat entscheidenden Einfluss darauf, wie zuverlässig die gesuchte Erbsubstanz auf dem Biochip haftet. Mit dem vom Fraunhofer IPM entwickelten Biochip-Reader BCR 401 lässt sich die Bindungs- und Ablösungsreaktion zwischen Sonden- und Proben-DNA direkt verfolgen. So ermöglicht das Gerät, für jeden Biochip-Typ die optimale »Arbeits-Temperatur« zu ermitteln. Darüber hinaus kann mit dem Gerät das Rezept für die Lösungsflüssigkeit so abgestimmt werden, dass die Ergebnisse im Anwendungsfall aussagekräftig sind. »Mit unseren Readern machen wir möglich, dass die Biochip-Technologie Eingang in die Arztpraxis findet und dort für eine noch verlässlichere Diagnostik sorgt«, so Dr. Albrecht Brandenburg, Leiter der Abteilung Biophotonik und Integrierte Optik bei Fraunhofer IPM.

Auf der Biotechnica in Hannover finden Sie die Fraunhofer-Institute in Halle 2, A 18 unter anderem mit folgenden Themen: Molekulares Farming, Produktion rekombinanter Proteine, Molekulare Biotechnologie, Gen- und Proteinexpression in tierischem und menschlichem Gewebe, individualisierte Arzneimitteltherapie und Tumortherapie.

Dr. Annette Braun | Presseinformation

Weitere Berichte zu: Biochip Gen Probe Proben-DNA

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mikro-U-Boote für den Magen
24.01.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Echoortung - Lernen, den Raum zu hören
24.01.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Scientists spin artificial silk from whey protein

X-ray study throws light on key process for production

A Swedish-German team of researchers has cleared up a key process for the artificial production of silk. With the help of the intense X-rays from DESY's...

Im Focus: Forscher spinnen künstliche Seide aus Kuhmolke

Ein schwedisch-deutsches Forscherteam hat bei DESY einen zentralen Prozess für die künstliche Produktion von Seide entschlüsselt. Mit Hilfe von intensivem Röntgenlicht konnten die Wissenschaftler beobachten, wie sich kleine Proteinstückchen – sogenannte Fibrillen – zu einem Faden verhaken. Dabei zeigte sich, dass die längsten Proteinfibrillen überraschenderweise als Ausgangsmaterial schlechter geeignet sind als Proteinfibrillen minderer Qualität. Das Team um Dr. Christofer Lendel und Dr. Fredrik Lundell von der Königlich-Technischen Hochschule (KTH) Stockholm stellt seine Ergebnisse in den „Proceedings“ der US-Akademie der Wissenschaften vor.

Seide ist ein begehrtes Material mit vielen erstaunlichen Eigenschaften: Sie ist ultraleicht, belastbarer als manches Metall und kann extrem elastisch sein....

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Neuer Algorithmus in der Künstlichen Intelligenz

24.01.2017 | Veranstaltungen

Gehirn und Immunsystem beim Schlaganfall – Neueste Erkenntnisse zur Interaktion zweier Supersysteme

24.01.2017 | Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Interview mit Harald Holzer, Geschäftsführer der vitaliberty GmbH

24.01.2017 | Unternehmensmeldung

MAIUS-1 – erste Experimente mit ultrakalten Atomen im All

24.01.2017 | Physik Astronomie

European XFEL: Forscher können erste Vorschläge für Experimente einreichen

24.01.2017 | Physik Astronomie