DNA-Analyse mit Nanotechnologie
Das Human-Genom-Projekt wurde nach 13 Jahren gemeinsamer Forschung im Jahr 2003 beendet und war eine der ehrgeizigsten Forschungsunternehmungen der letzten 50 Jahre. Wissenschaftler entschlüsselten hierbei das gesamte menschliche Genom, indem sie alle Gene auf der menschlichen Desoxyribonukleinsäure (DNA) identifizierten. Dank des Projekts konnten eine genetische Datenbank und wissenschaftliche Analysewerkzeuge erstellt werden, die die Genom-Revolution der Biowissenschaften vorantrieb und eine Vielzahl medizinischer Fortschritte ermöglichte. Eines der aktuellsten Werkzeuge der Genforscher ist der DNA-Chip. Dieser besteht aus einer soliden Oberfläche, die mit tausenden verschiedenen DNA-Sequenzen (Sonden) in Form von DNA-"Flecken" bestückt ist. Zur Bestimmung wird Genmaterial aus einer Probe auf diesen DNA-Chip zugegeben. Nur komplementäre Formen derselben Sequenzen (Zielsequenzen) gehen starke Bindungen ein, ähnlich dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. Mit dem DNA-Chip kann festgestellt werden, welche Gensequenzen in der Probe in welchem Maße vorhanden sind. Europäische Wissenschaftler riefen das Projekt "Nano-biotechnical components of an advanced bioanalytical microarray system" (Gensensor-Nanoparts) ins Leben, um die DNA-Chip-Techniken robuster und zuverlässiger zu machen.Zu den vielen Errungenschaften der Wissenschaftler gehörte auch die Verwendung von Computersimulationen zur Identifikation einzelner DNA-Sequenzen, die nur in fünf verschiedenen Mikroorganismen wie Salmonellen- oder Staphylokokkensträngen auftreten und zu gesundheitlichen Problemen beim Menschen führen können. Locked-Nukleinsäuren (LNA) – so genannt weil sie als Nukleinsäuren mit fixierter Struktur auftreten – werden oft genutzt, um die Empfindlichkeit und Spezifität in Experimenten mit DNA-Chips zu erhöhen.Die Projektwissenschaftler entwickelten mit der Nanotechnologie LNA-gekoppelte magnetische Nanobeads zur selektiven Extraktion von Ziel-DNA-Sequenzen. Damit verbesserten die Gensensor-Nanoparts-Forscher die Selektivität und Robustheit der DNA-Chip-Technologie im Bereich der Identifikation von Salmonellen- und Staphylokokkensträngen. Diese Technologie sollte sich nicht nur bei der Bestimmung spezifischer Organismen sondern auch bei der Genexpressionsanalyse nützlich erweisen.
