Tarnkappe für Fluoreszenzlicht

Ein „Patentrezept“, wie sich das Budget vieler Forschungslabore künftig erheblich schonen ließe, haben Chemiker der Friedrich-Schiller-Universität Jena entwickelt: Das Team um Prof. Dr. Rainer Beckert hat eine neue organische Verbindung synthetisiert, die Fluoreszenzlicht auslöschen (engl: „quenchen“) kann. Der sogenannte „Dark Quencher“ ist das Ergebnis einer Kooperation mit dem Pharma-Unternehmen „Roche Diagnostics“ und mittlerweile zum europäischen Patent angemeldet.

„Bei dem Patent handelt es sich um heterocyclische Chinonderivate“, erläutert Prof. Beckert. „Diese Verbindungen sind relativ einfach herstellbar und stabil gegenüber verschiedenen Chemikalien.“ „Als wesentliche Voraussetzung für die Fluoreszenzlöschung – das ,Quenching' – zeigen sie intensive und langwellige Absorptionen im sichtbaren Spektrum“, ergänzt Thomas Welzel. Der Nachwuchs-Chemiker aus Beckerts Labor hat die Synthese des Dark Quenchers maßgeblich vorangebracht und gerade seine Doktorarbeit zu diesem Thema verteidigt. Die neuen Verbindungen werden, sobald sie die Marktreife erlangt haben, eine kostengünstige Alternative zu den auf dem Markt befindlichen Produkten darstellen, erwarten die Jenaer Chemiker.

Zum Einsatz kommen Fluoreszenzlicht-Löscher in Forschungslaboren, in denen die Erbgut-Substanz DNA für Untersuchungszwecke vervielfältigt wird. „Das reicht von der biologischen Grundlagenforschung über die Forensik bis zur molekularen Medizin“, so Prof. Beckert. Sie arbeiten nach dem gleichen Prinzip: Aus einer Gewebeprobe wird DNA isoliert. Für wissenschaftliche Untersuchungen reicht die so gewonnene Menge jedoch in der Regel nicht aus, weshalb die DNA vervielfältigt werden muss.

Dies geschieht heute vollautomatisch: Das Strickleiter-förmige DNA-Molekül wird in der Mitte der „Sprossen“ getrennt, so dass zwei Einzelstränge übrig bleiben. Beide Molekül-Stränge dienen anschließend als „Bau-Anleitung“ und werden durch jeweils einen neuen Strang zu einem kompletten DNA-Molekül ergänzt. „Innerhalb dieses Vervielfältigungsprozesses fungiert der Dark Quencher praktisch als molekulares Maßband“, veranschaulicht Prof. Beckert. Der Vorlage-Strang ist mit einem fluoreszierenden Farbstoff markiert. „Der andere – neu synthetisierte – Strang enthält den Quencher“. Je weiter die Synthese voranschreitet, umso weiter nähern sich Farbstoff und Quencher einander an. Ab einem bestimmten Abstand löscht der Quencher das Fluoreszenz-Signal aus, was das Ende des Vervielfältigungsprozesses anzeigt. Auf diese Weise lassen sich Molekülabstände von wenigen Nanometern „messen“.

Wann die Jenaer Neuentwicklung in den Laboralltag Einzug halten wird, ist noch offen. Dass sie es tun wird, davon sind Prof. Beckert und sein Team überzeugt. Die Chemiker von der Uni Jena arbeiten bereits seit Anfang der 1990er Jahre regelmäßig mit „Roche Diagnostics“ (bis 1998 Böhringer Mannheim) zusammen. „Aus dieser Kooperation ist nicht nur eine Vielzahl von gemeinsamen Forschungsprojekten hervorgegangen“, so Beckert. Auch zwei Patente zeugen von der konstruktiven Zusammenarbeit. Daneben unterstütze man sich in Sachen Weiterbildung bzw. betreue gemeinsame Doktorarbeiten. Auch das nächste Kooperationsprojekt ist bereits in Arbeit.

Kontakt:
Prof. Dr. Rainer Beckert, Thomas Welzel
Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie
Humboldtstr. 10
07743 Jena
Tel.: 03641 / 948211 (Sekr.)
E-Mail: c6bera[at]uni-jena.de, thomas.welzel[at]uni-jena.de