Spektakuläre neue Methode zur Nukleinsäureanalyse
Der revolutionäre Ansatz von READNA (Revolutionary approaches and devices for nucleic acid analysis) wird von einem multidisziplinären Konsortium aus 12 akademischen Einrichtungen und 6 Unternehmen getragen. Die beachtlichen Resultate mündeten in 20 Patentanträgen und mehr als 100 Fachbeiträgen. Die Forscher standardisierten Sequenzierungsverfahren der nächsten Generation (next-generation sequencing, NGS), etwa MegaPlex-PCR. Mit Polymerase-Kettenreaktionen vom Typ Multiplex-PCR können nun interessierende Gene und genomische Variabilität analysiert werden. READNA entwickelte einen Genotypisierungs-Array mittels DASH-Verfahren (dynamische allelspezifische Hybridisierung). Ein einfaches Resequenzierungsprotokoll für ribo-PCR-Massenspektrometrie (MS) wurde zusammen mit einem kostengünstigen hochauflösenden HLA-Typisierungsprotokoll (HLA: humanes Leukozytenantigen) entwickelt. Weitere Fortschritte wurden bei einer Sequenzierungsmethode der dritten Generation gemacht, die für die DNA-Analyse chemische Ligationsmethoden und FRET-Systeme (Fluoreszenz-Resonanzenergietransfer) verwendet. Mikrofluidik-Chips wurden zur Analyse ultralanger genomischer DNA-Fragmente eingesetzt, die aus einzelnen Zellen und Chromosomen mit verschiedenen Methoden extrahiert worden waren. READNA entwickelte Methoden für die Ermittlung der Länge von Megabasen-DNA und verglich diese mit computergestützten Karten von Referenzgenomen. Um den genomischen Kontext zu ermitteln, wurde die kartierte DNA extrahiert und amplifiziert. Die Genomorganisation wurde anschließend mittels NGS und FISH (Fluoreszenz-In-Situ-Hybridisierung) wiederhergestellt. Um alle vier Nukleotide als Einzelbasen in der DNA zu quantifizieren, wurde eine neue DNA-Sequenzierungstechnologie auf Basis von Protein-Nanoporen entwickelt und für die hochdurchsatzfähige RNA- und DNA-Analyse optimiert. Auch wurden große stabile Arrays proteinbasierter Nanoporen generiert. Mittels Nanoporenmessung konnten DNA-Methylierungen und RNA-Modifikationen nachgewiesen werden. Weiterhin wurde die Machbarkeit einer In-situ-Sequenzierung von Nukleinsäuremolekülen in Zellen und Geweben (histologischen Schnitten) demonstriert. Diese PLA-Methode (proximity ligation assay) ist inzwischen kommerziell verfügbar für die lokalisierte Mutationsdetektion in histologischen Schnitten. Die Forschungsergebnisse wurden über die Webseite , eine Broschüre, Workshops, wissenschaftliche Beiträge und Konferenzvorträge veröffentlicht. Damit können die hier entwickelten Methoden nicht nur die medizinische Versorgung und personalisierte Medizin verbessern, auch die Agrartechnik und Biotechnologie könnten davon profitieren.
