Biochips. Uni Wien und TU München (TUM) haben einen vereinfachten Weg zur Herstellung von RNA-Chips entwickelt. Sie helfen bei neuen Methoden zur Diagnose und Behandlung von Erkrankungen wie Krebs u.a.
Biochips sind laut den Forschern von Uni Wien und TU München „moderne Analysewerkzeuge“, die es erlauben, in einer „geringen Menge von Probenmaterial gleichzeitig tausende von Einzelnachweisen durchzuführen“. Ein Team um Mark Somoza von der Fakultät für Chemie der Uni Wien hat nun eine neue Methode in der Fachzeitschrift Nature Communications vorgestellt.
Mit dieser sollen sich kommerziell erhältliche DNA-Chips schnell und einfach in sonst deutlich schwerer herzustellende RNA-Chips umwandeln lassen. Solche RNA-Microarrays tragen laut den Angaben dazu bei, die noch unbekannten Funktionen von RNA-Molekülen in Zellen zu ergründen. Dies sei eine wichtige Voraussetzung, um die Diagnose und Behandlung von Krankheiten wie Krebs voranzutreiben, heißt es von den Forschern.
Die Hintergründe
DNA und RNA sind Nukleinsäuren. Ihre wohl bekanntesten Aufgaben in unseren Zellen sind die Langzeitspeicherung der Erbinformation in Form von DNA, sowie RNA als Zwischenprodukt der Biosynthese von Proteinen. Kommerziell erhältliche DNA-Microarrays dienen standardmäßig dazu, Genomanalysen im Hochdurchsatz durchzuführen. Sie finden zum Beispiel regelmäßig Anwendung in der Diagnostik von verschiedenen Erbkrankheiten und Krebs.
Sie bestehen aus einem festen Träger, beispielsweise einer kleinen Glasplatte, auf der eine große Anzahl verschiedener DNA-Moleküle gebunden ist. Die Besonderheit liegt einerseits darin, dass für jede dieser Varianten ihre exakte Position auf der Oberfläche bekannt ist. Andererseits können sie extrem dicht gepackt sein, sodass hunderttausende von unterschiedlichen DNA-Strängen auf der Fläche eines Daumennagels Platz finden.
RNA-Chip-Produktion bisher schwierig
Die kommerzielle Produktion von DNA-Chips basiert auf der schrittweisen Verkettung einzelner DNA-Bausteine. Obwohl diese Herstellungsmethode längst etabliert ist, lässt sie sich laut Uni Wien nur bedingt auf die Synthese von RNA-Microarrays übertragen. Denn RNA-Moleküle sind deutlich instabiler. Ebenso binden die einzelnen RNA-Bausteine beim Aufbau des RNA-Strangs mit einer geringeren Effizienz aneinander als ihre DNA-Äquivalente.
Dieser Effekt limitiere die mögliche Länge des RNA-Strangs. „Um insbesondere die noch unbekannten Aufgaben von zellulären RNA-Molekülen zu untersuchen, sind jedoch Chips mit deutlich längeren RNA-Strängen erforderlich, als sie bisher mit der chemischen Synthese von RNA-Microarrays erreichbar waren. Unsere neue Methode löst nun dieses Problem“, so Erstautorin Erika Schaudy vom Institut für Anorganische Chemie der Uni Wien.
Gezielter Einsatz von Enzymen
Wie das Wiener Forschungsteam herausgefunden hat, lassen sich die auf kommerziellen Chips vorhandenen DNA-Sequenzen durch den gezielten Einsatz von Enzymen längenunabhängig in ihre komplementären RNA-Stränge umschreiben. Weitere Enzyme sollen dann die DNA-Vorlagen selektiv abbauen, sodass schließlich ein RNA-Chip entsteht.
„Das Herausragende ist, dass die von uns entwickelte Herstellungsmethode allein auf kommerziell erhältlichen Materialien und Reagenzien basiert. Eine spezialisierte Laborausstattung ist nicht nötig. Dies ermöglicht nun Forschenden unterschiedlichster Disziplinen selbst RNA-Microarrays herzustellen, die genau auf ihre wissenschaftlichen Fragestellungen zugeschnitten sind“, so Schaudy.
