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Dehnung von DNA-Strängen für Bildgebung

Multiresistente Erreger (Methicillin-resistente Staphylococcus aureus, MRSA) sind besonders in Krankenhäusern ein enormes medizinisches Problem. Um hier schnell und effektiv handeln zu können, sind schnelle und zuverlässige MRSA-Nachweismethoden gefragt.
Dehnung von DNA-Strängen für Bildgebung
Schwerpunkt des Projekts DNAMAP (Nanofluidic methods for mapping epigenetic and genomic variation) war daher die optische Darstellung gefärbter, denaturierter DNA. Bei dieser vor kurzem entwickelten Methode wird die DNA des MRSA-Erregers mit einem nanofluidischen System analysiert. Über anschließende Manipulation und Darstellung wird eine Karte erstellt und dann mit einem Referenzgenom verglichen.

Untersucht wurde, wie mikro- und nanofluidische Systeme für die Kartierung genutzt werden können, die nach weiterer Automatisierung wesentlich schneller und kostengünstiger aussagefähige Ergebnisse liefern.

Die Forscher untersuchten, wie sich die Größe der Nanokanäle auswirkt und verwendeten zunächst Nanokanäle mit einem Durchmesser von 150nm für die DNA-Analysen. Eine Reduzierung auf 50 nm führte dazu, dass die DNA statt von bisher 50 % auf 85 % der ursprünglichen Länge gedehnt wurde, was die Auflösung und Darstellungsgenauigkeit der DNA deutlich verbesserte.

Zudem wurden intelligente Einlassstrukturen verwendet, um die DNA aus dem Mikrokanal (in eingerolltem Zustand) in den Nanokanal zu transferieren, in dem sie gedehnt wird. Indem elektrische Spannung an die Nanokanäle angelegt wurde, konnte die Bewegung der DNA beschleunigt werden.

Die Forscher beschäftigten sich mit neuen Ansätzen in der Mikro- und Nanofertigung, u.a. der Charakterisierung mittels Rasterelektronenmikroskopie. Um bessere Systeme für Reinräume zu entwickeln, wurden Geräteplanung und Prozessdesign integriert. Weiterhin wurde mit Trocken- und Nassätzverfahren, Elektronenstrahllithographie und Bondern gearbeitet.

Alle Herstellungsprozesse stellte DNAMAP in einem Schulungsprogramm vor, wobei auch Probleme geklärt wurden, etwa im Zusammenhang mit der Verknäuelung von DNA, die aus Einzelzellen isoliert wurde.

DNAMAP lieferte eine umfangreiche Wissensplattform für den schnelleren Nachweis multiresistenter Keime. Die Forschungsergebnisse lassen sich auch auf viele andere Verfahren erweitern, etwa um spezifische DNA identifizieren.

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Schlüsselwörter

DNA, MRSA, Identifizierung, nanofluidische Systeme, Bildgebung
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