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DNA kann erstmals auf die Base genau erkannt werden

Der Aufbau eines DNA-Stranges kann über eine Strommessung an Mikroelektroden bestimmt werden. Neben den Mikroelektroden werden Goldnanopartikel und eine fotografische Entwicklerlösung benötigt, um Verbindungen zwischen den beiden Elektroden herzustellen. Das berichten Wissenschaftler der Northwestern University of Evanston und der University of Minnesota in der Fachzeitschrift Science.

Bislang muss ein DNA-Abschnitt zunächst millionenfach kopiert werden. Dies geschieht mit der Polymerasekettenreaktion. Erst danach können einzelne Abschnitte gelesen werden. 10 bis 100.000 Mal empfindlicher ist dagegen eine Methode, die So-Jung Park und seine Kollegen von der Northwestern University of Evanston entwickelt haben. Gleichzeitig steht das Ergebnis nach einigen Minuten fest und dauert nicht mehr Tage.

Grundlage der Methode ist ein DNA-„Köderstrang“ auf einer Glasplatte, der an ein Paar Elektroden angeschlossen wird. Taucht man diese Platte in eine Lösung, die das passende DNA-Gegenstück- das zu untersuchende Zielmolekül – enthält, so heftet sich dieses an den Köderstrang. Weil am Ende des DNA-Zielmoleküls zudem ein Goldnanopartikel verankert ist, kann über dieses Metallteilchen eine Brücke zwischen den beiden Elektroden gebildet werden. Dazu bedarf es allerdings zusätzlich einer Art Fotoentwicklerlösung, die dafür sorgt, dass sich Silber auf dem Goldteilchen abscheidet. Eine Silberbrücke, sprich eine Stromverbindung wächst heran.

Dieser Vorgang genügt im Prinzip, um die Basenabfolge einer DNA abzulesen: Der Aufbau der Köderstränge ist bekannt. Bindet einer von ihnen an unbekannte DNA, so muss dieser das exakte Gegenstück zum Köderstrang sein, um sich daran anzuheften. Der Aufbau der DNA leitet sich folglich aus dem Köderstrang ab.

Doch oft funktioniert die Paarbildung zwischen zwei Strängen nicht optimal: Auch ähnliche, aber nicht perfekt passende Gegenstücke binden. Daher konnte bisher die DNA nicht auf die Base genau abgelesen werden. Dieses Problem konnten die Wissenschaftler beheben, indem sie die nicht optimal passenden Bindungen in einer Salzlösung aufzubrechen vermochten. Daher ist es nun möglich jede einzelne Base der DNA zu erkennen. „Und weil das Messsystem auf gängigen Mikroelektroden beruht, belaufen sich die Kosten einer Messung auf einen Bruchteil der Ausgaben der konventionellen Methode“, wirbt der Institutsdirektor Chad Mirkin.

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Susanne Donner
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