DNA-Chip-Technologie

Die DNA-Chip-Technologie nutzt Techniken aus der Halbleiterfertigung, um bekannte Gene auf einem fingernagelgroßen Plastik- oder Glasplättchen, dem Microarray, zu identifizieren und deren Aktivität zu messen.

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In dem seit Ende der 1980er Jahre von Stephen P. A. Fodor entwickelten Verfahren können über 100.000 bekannte Gene in zu untersuchenden Patientenproben aus verschiedenen Geweben identifiziert werden. Die einzelnen Felder des Arrays sind mit einzelsträngigen DNA-Stücken beschichtet. Microarrays dienen der Bestimmung relativer Änderungen der Genexpression. Durch Zugabe der mit einem roten und grünen Fluoreszenzfarbstoff markierten Untersuchungsproben binden diese bei gleicher Basenabfolge an die DNA im Chip. Die Position, Intensität und Wellenlänge der entstehenden Mischfarbe werden mit einer hochauflösenden Laserkamera detektiert und liefern Informationen über Unterschiede in der Expression der Gene zwischen den beiden Proben, z. B. in verschiedenen Organbereichen.

1994 brachte die Firma Affymetrix mit dem „HIV Gene Chip“ den ersten kommerziell erhältlichen DNA-Chip auf den Markt. Heute gibt es für einen breiten Anwendungsbereich spezielle Arrays für Genomische DNA, Plasmide, PCR-Produkte und lange Oligonukleotide.

Oberflächenchemie der Chips

Oft arbeitet man mit Aldehydslides, bei denen an der Oberfläche der Chips Aldehydgruppen angebracht sind, die die aminomodifizierten Oligos über eine Iminbildung binden (kovalente Bindung).

• Epoxymodifizierte Slides: aminomodifizierte Oligos binden an der Epoxidgruppe unter Bildung eines Amins.
• Streptavidin-modifizierte Slides: Biotin-modifizierte Oligos binden an dem Protein. (Das Tetramer Streptavidin besitzt vier Bindungsstellen, die je ein Biotin binden können)
• NHS Slides: Diese Slides sind mit NHS–Estergruppen beschichtet. Durch ein aminomodifiziertes Oligo bildet sich ein Amid. (NHS = N-Hydroxysuccinimid)
• Aminoslides: unmodifiziertes Oligo bindet an einer unbestimmten Stelle, während der Bestrahlung mit Licht, Wellenlänge λ = 254 nm (unbestimmte Reaktion).

Hersteller

• Miltenyi Biotec, Geschäftsbereich MACSmolecular.
• Agilent Life Sciences, die ursprünglich in Kooperation mit Affymetrix die Scanner bereitstellten.
• Applied Biosystems, die ein System auf den Markt gebracht haben, das aufgrund der Chemolumineszenz-Technologie Genexpressionen nachweisen kann.
• Combimatrix, die Life Science Firma der Acacia Research Holding.
• Eppendorf Biochip Systems, die das Silverquant Detektionssystem für den colorimetrischen Nachweis von Signalen entwickelt hat.
• febit biotech, eine Firma, die den weltweit ersten Random Access Genomic Analyzer (das Geniom) entwickelt hat.
• GE Healthcare (ein Geschäftsbereich von GE), entstanden aus dem Zusammenschluss von GE Medical und Amersham Life Sciences an 2004.
• Illumina, eine Firma die auf der Basis der Bead-Technologie arbeitet.
• NimbleGen, ein Serviceanbieter für DNA-Analyse mit der Lizenz für die Maskless Array Synthesizer (MAS) Technologie, entwickelt von der Wisconsin Alumni Research Foundation (WARF).

Siehe auch

• Gentechnik
• Biochip