Gen-Chips dienen einer schnelleren Gen-Diagnose und effektiveren Wirkstoffsuche, schon heute finden Zehntausende von einzelnen Proben auf ihnen Platz. Mit der atomfeinen Spitze eines Rasterkraft-Mikroskops wollen nun US-Forscher die Dichte auf diesen Analyse-Werkzeugen enorm vervielfachen. Dabei arbeitet die Mikroskops-Spitze wie eine Schreibfeder, die einzelne Erbgut-Stränge wie Tinte auf eine Oberfläche aufträgt. Jeder Probenpunkt messe dadurch nur etwa 50 Millionstel Millimeter (Nanometer) im Durchmesser, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift “Science” (Vol. 296, S. 1836).
Mit den jetzigen Spitzen der Nanolithografie können wir 100 000 DNS-Spots in dem Bereich präparieren, der auf konventionellen Gen-Chips von nur einem Spot besetzt wird, sagt Chad A. Mirkin, Direktor am Institut für Nanotechnologie der Northwestern University in Evanston.
Der Grundgedanke der Methode stammt aus einem anderen Forschungsfeld: Bisher ordneten Physiker mit den Spitzen von Kraftmikroskopen einzelne Atome in beliebigen Strukturen auf hochreinen Gold- oder Siliziumoxid-Oberflächen. Mit dieser Technologie sollen vor allem extrem kleine elektronische Schaltkreise Atom für Atom zusammengesetzt werden. Dieser “Bottom-Up”-Weg – vom Kleinen zum Großen – zeigt für die Entwicklung von Computer-Chips eine vielversprechende Alternative zum klassischen Ätzen der Schaltkreise in Siliziumkristalle (“Top-Down”). Durch die Idee mit der “Erbgut-Tinte” könnten nun auch Molekular-Biologen von dieser Technologie profitieren.
Die gewünschten DNS-Stränge können nun von den Wissenschaftlern in ihrer Größe, Struktur und Position auf dem Gen-Chip variiert werden. Dazu müssen die Forscher lediglich die Feuchtigkeit und den “Schreibweg” der Mikroskop-Spitze kontrollieren. Einmal auf einen Gen-Chip positioniert, können die einzelnen DNS-Stücke spezifische Bestandteile einer Patienten- oder Wirkstoff-Probe an sich binden. Bestimmen die Forscher danach, welche DNS-Spots auf die Probe reagiert haben, können sie auf die genetischen Eigenschaften der Probe zurückschließen.
Jan Oliver Löfken
