Um die Abfolge der Nukleotide A, T, C und G in der DNA zu entschlüsseln, verwendete man bis vor Kurzem fast ausschließlich ein in den 1970er-Jahren von Frederick Sanger entwickeltes Verfahren (siehe „Basiswissen Zelle” ab Seite 30). Die Sequenzierverfahren der nächsten Generation, die seit einigen Jahren den Markt beherrschen, sind jedoch sehr viel empfindlicher und preisgünstiger. Es haben sich vor allem drei Varianten etabliert:
· Die Pyrosequenzierung, entwickelt vom Unternehmen 454 Life Sciences: Dabei werden bis zu eine Million DNA-Stücke gleichzeitig kopiert. Dank eines speziellen Reaktionscocktails entsteht jedes Mal, wenn ein Baustein korrekt eingefügt wird, ein Lichtblitz. Das Muster dieser Blitze verrät die Sequenz.
· Das Illumina-System: Auch hier werden viele DNA-Fragmente gleichzeitig kopiert. Die Bausteine sind jedoch mit bestimmten Farben markiert und zudem so modifiziert, dass der Kopiervorgang nach jedem Schritt stoppt. So lässt sich nach jeder Runde per Laser die Farbe jedes DNA-Stücks feststellen. Anschließend werden Markierung und Stopp-Signal entfernt, und es geht in die nächste Runde.
· Das SOLiD-System von Applied Biosystems: Es setzt statt auf einzelne DNA-Bausteine auf Achterketten, sogenannte Oligonukleotide, die ebenfalls mit fluoreszierenden Farbstoffen versehen sind. Sie geben nur dann ein Signal ab, wenn die Sequenz eines dieser Oligos exakt zur vorliegenden DNA passt. Es ist das schnellste System, benötigt jedoch auch die größte Rechnerkapazität.
Noch eleganter sind die Methoden der sogenannten dritten Generation, die gerade Einzug in die Labore halten: Sie können das Entstehen eines DNA-Moleküls fast in Echtzeit abbilden. Für die Sequenzbestimmung mithilfe von Nanoporen benötigt man nur eine einzelne Kopie eines DNA-Stranges: Dieser Strang wird durch eine feine Pore innerhalb einer Membran geleitet, die unter Spannung steht. Wenn ein Nukleotid die Porenöffnung verschließt, ändert sich kurzzeitig die Leitfähigkeit der Membran – und das dauert je nach Art des Nukleotids unterschiedlich lange. ILB
