Der DNA auf der Spur- Analyse per Voltammetrie und Enzym (mit Video)

Dr. Stephan Reher erklärt die Voltammetriemethode an einem Modell


Jährlich länger wird die Liste gentechnisch erzeugter Medikamente wie beispielsweise das Insulin oder Interferon. Zum Schutze der Gesundheit soll allerdings möglichst wenig DNA oder RNA in den biologisch hergestellten Präparaten enthalten sein. Eine quantitative Analysemethode, die diese Erbgutbausteine einfach und kostengünstig aufspürt, hat Dr. Stephan Reher im Rahmen seiner Promotion an der TU Clausthal entwickelt. Veröffentlicht wurden die Ergebnisse in der neusten Ausgabe des „Fresenius’ Journal of Analytical Chemistry". (mit Video-Beitrag)

„Die Voltammetrie ist eine elektrochemische Analysemethode, die mittels Strom-Spannungs-Kurven Aussagen über Art und Menge von gelösten Stoffen in einer Probe erlaubt,“ erklärt Dr. Stephan Reher. Der Clou bei seiner Untersuchungsmethode ist der Brückenschlag zur Biochemie, indem dem Probenansatz ein Enzym hinzu gefügt wird. Dieser als extrazelluläre Endonuklease Serratia marcescens bezeichnete Katalysator zerteilt vorhandene DNA und RNA in viele kleine Bruchstücke, die an der Messelektrode absorbiert werden und ein ganz spezifisches Signal erzeugen. „Da viele kleine Stücke ein größeres Signal ergeben als wenige große, wird die Analyse deutlich sensitiver,“ erläutert Reher. Durch diesen Ansatz gelang es nicht nur die von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfohlene Nachweisgrenze von 100 pg pro Dosis zu erreichen, sondern auch die von der amerikanischen Federal Drug Administration (FDA) empfohlenen 10 pg pro Dosis.

„Ohne das Enzym in der Probenvorbereitung wäre es nicht gegangen; diese Empfindlichkeit hätten wir sonst nie erreicht,“ betont Professor Georg Schwedt, in dessen Arbeitskreis die vom BMBF geförderte Promotionsarbeit von Dr. Stephan Reher entstand. Im Vergleich zu anderen Verfahren, die ähnlich sensitiv DNA/RNA nachweisen können, besticht diese Form der Voltammetrie sowohl in punkto Durchführung, Kosten wie auch Zeit: „Das Verfahren ist wirklich einfach zu handhaben, man kann es in einen Koffer packen und mitnehmen und es ist von jedem Diplomand durchführbar.“ In Zahlen ausgedrückt liegen die Gerätekosten für den voltammetrischen Weg bei rund 20.000 Mark, während Massenspektrometrie mit 100.000 oder das Treshhold-System mit 1 Millionen Mark zu Buche schlagen. Die Einzelmessung per Voltammetrie dauert etwa 20 Minuten, ist damit vergleichsweise auch schnell gegenüber den anderen derzeit üblichen Methoden und ob der einfachen Handhabung entfallen Kosten für besonders geschultes Personal. „Der einzige kleine Nachteil ist augenblicklich noch, dass die Voltammetrie noch nicht automatisierbar ist. Aber in zwei, bis drei Jahren wird das auch kein Problem mehr sein und ähnlich wie in der Gaschromatographie hunderte von Proben gleichzeitig automatisch messbar,“ ergänzt Reher .

Video-Beitrag zu dieser Pressemitteilung unter
http://www.tu-clausthal.de/presse/video/pm-voltammetrie-112000.ram

MPEG-Download unter
http://www.tu-clausthal.de/presse/video/pm-voltammetrie-112000.mpg

Veröffentlichung in Fresenius’ Journal of Analytical Chemistry
Abstract Volume 368 Issue 7 (2000) pp 720-726
http://link.springer.de/link/service/journals/00216/bibs/0368007/03680720.htm

Kurzfassung der Dissertation von Dr. Stephan Reher
http://www.iaac.tu-clausthal.de/abtb/dissabs/str1.htm

Druckversion der Dissertation „DNA-/RNA-Analytik mit voltammetrischen, potentiometrischen und optischen Methoden unter Einsatz der extrazellulären Endonuklease Serratia marcescens“ ISBN 3-89825-030-X

Kontaktperson:

Dr.Stephan Reher
Fraunhofer Institut für Umweltchemie und Ökotoxikologie
Auf dem Aberg 1
57392 Schmallenberg
Tel.: 02972-302-208
Fax: 02972-302-319
E-Mail: stephan.reher@gmx.de

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Kirsten Lindloff idw

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