Neues Biochip-Verfahren fängt Moleküle wie Klettverschluss ein
LUFA-Erfindung vereinfacht Nachweis gentechnisch veränderter Organismen

Zwei Wissenschaftler der Landwirtschaftlichen Untersuchungs- und Forschungsanstalt (LUFA) in Speyer haben ein Biochip-Verfahren entwickelt, das den Nachweis gentechnisch veränderter Organismen, zum Beispiel in Futtermitteln oder Saatgut, vereinfacht. Das Europäische Patentamt hat die Erfindung inzwischen anerkannt. LUFA-Direktor Prof. Dr. Franz Wiesler ist begeistert: „Das Verfahren schlägt eine völlig neuartige Nutzung von Biochips vor. Die LUFA kann sehr stolz darauf sein, dass die Idee dazu hier geboren wurde." Mit dem neuen Biochip-Verfahren ließen sich, erläutert Wiesler, bestimmte Gensequenzen nachweisen und Rückschlüsse auf ihre genaue Anzahl in dem untersuchten Stoff ziehen. Es sei auf alle biologischen Materialien anwendbar, also sowohl auf pflanzliche, tierische als auch auf menschliche Proben.

Nicht nur die LUFA könnte beim Nachweis gentechnisch veränderter Organismen davon profitieren. Erfinder Dr. Gerhard Strauß, Leiter des Referats Mikrobiologie, und Dr. Diana Hormisch, die das Referat Molekularbiologie und Mikroskopie leitete und kürzlich in die Schweiz wechselte, stellten dar, dass das Verfahren auch für andere Wissenschaftszweige nützlich sein könnte. „Es wäre denkbar, dass Mediziner unsere Erfindung nutzen, um Bakterien, Viren oder Krebszellen aufzuspüren beziehungsweise deren Dichte in dem getesteten Material einzuschätzen", so Hormisch.

Vor dem Einsatz in der Diagnostik müssen die Wissenschaftler zunächst den Chip für das gewünschte Nachweisverfahren vorbereiten. Dazu bringen sie auf dem Chip winzige Sonden an, die die jeweils gesuchten Genfänger-Moleküle praktisch wie ein Klettverschluss spezifisch aus dem Testansatz herausfiltern können. Vor einer Untersuchung isolieren sie das zu testende genetische Material aus der gewünschten Probe und versetzen es mit einem überschuss an Genfänger-Molekülen, die sich mit den gesuchten Genen aus der Probe verbinden. Diese Mischung wird anschließend durch feinste Kanäle geschickt, die sich über den nur einen Quadratzentimeter großen Biochip ziehen. Die Auswertung des Chips verrät, wie sich sein Gewicht verändert hat und zeigt auch, welche Menge des eingesetzten Genfängermaterials die Sonden auf dem Chip gefangen haben. Das Gewicht des gefangenen Materials lässt Rückschlüsse auf das Vorhandensein und die Anzahl der gesuchten Genstücke in der Probe zu – also beispielsweise gentechnisch veränderte Moleküle oder bestimmte Krankheitserreger. „Sobald sich ein Fängermolekül auf dem Chip mit einer Sonde verbindet, ist dies messbar", sagt Strauß. Ein solcher Test dauere nur wenige Minuten, dafür sei allerdings ein Biochip-Gerät notwendig, das mehrere hunderttausend Euro koste. Schon 2001, als die LUFA ein solches Gerät zu Testzwecken ausgeliehen hatte, haben Strauß und Hormisch die nun patentierte Idee entwickelt. Kurz darauf stellte die LUFA den Antrag beim Europäischen Patentamt, und nach einem langen Prüfungsprozess hat die Behörde jetzt das Patent für die Erfindung der beiden Forscher erteilt. Der Bezirksverband Pfalz, der als Träger der LUFA das Patent besitzt, hat bereits die Phase der Nationalisierung für Deutschland, Frankreich und England eingeleitet.

Die Forscher freuen sich und sind positiv überrascht, dass die Erfindung umfassend, und nicht nur teilweise patentiert wurde. Um die Idee angemessen zu nutzen, wäre es sinnvoll, im Rahmen eines Forschungsprojekts weitere Daten in Versuchen mit diesem Biochip-Verfahren zu sammeln, nicht zuletzt um zusätzliche Einsatzmöglichkeiten der Idee zu ermitteln, merkt Wiesler an. Gerade für die molekularbiologische Analyse wäre ein solches Verfahren hilfreich. Da nicht in der EU zugelassene gentechnisch veränderte Organismen in der jüngsten Vergangenheit verstärkt in Futtermitteln und Saatgut zu finden sind, hätten Untersuchungen in diesem Bereich erheblich zugenommen. Seit 2001 führt die LUFA molekularbiologische Untersuchungen durch: So untersucht sie im Auftrag des Landes, aber auch für Hersteller und Landwirte, Saatgut und Futtermittel, ob diese gentechnisch veränderte Organismen enthalten. Zudem überwacht die LUFA das Gentechnikgesetz, indem sie auch Obst und Gemüse aus rheinland-pfälzischem Anbau testet.

Seit einem Jahr steht den Naturwissenschaftlern der LUFA ein neues molekularbiologisches Labor für ihre Aufgabenstellungen zur Verfügung: Es bietet, den hohen Anforderungen für solche Laboratorien entsprechend, neueste Technik sowie genügend Platz für die Mitarbeiter und ihre Analysengeräte, also optimale Rahmenbedingungen, um die hauptsächlich staatlichen Aufträge auf hohem Niveau zu bearbeiten.