Detektion und Quantifizierung von Nukleinsäuren auf der Basis von Metallmarkierung (MeNAQ - Metal based Nucleic Acid Quantification)

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Linscheid
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 188751584

Ziel des Projektes ist die Entwicklung sensitiver Analysenverfahren die erlauben, Konzentrationen und Absolutmengen von Nukleinsäuren (DNA, RNA) sequenzspezifisch, hochempfindlich (bis in den attomol-Bereich) und multisimultan nachzuweisen. Diese Fragestellung ist u.a. in der Lebensmittelindustrie (Überwachung der Kontamination mit Krankheitserregern; Nachweis der Verwendung von gentechnisch veränderten Organismen, GVO), der klinischen Diagnostik (Nachweis von Infektionskrankheiten) bis hin zum Nachweis von Einzelnukleotidpolymorphismen (SNP) von herausragender Bedeutung. Momentan werden für diese Aufgabenstellungen fast ausschließlich die PCR (polymerase chain reaction) für den qualitativen und die qPCR (quantitative polymerase chain reaction) bzw. chipbasierte Hybridisierungsverfahren auf Farbstoffbasis für die Quantifizierung angewendet. Die Verwendung dieser Methoden bringt einige schwerwiegende Nachteile mit sich. So sind diese Techniken sehr zeitintensiv (bis zu mehreren Stunden Analysezeit) und erlauben nur eine sehr ungenaue Quantifizierung der Nukleinsäuren. Zusätzlich ist eine quantitative Bestimmung mit Hilfe dieser Methoden lediglich bezogen auf einen strukturell sehr ähnlichen bzw. gleichen Standard möglich. Die simultane Quantifizierung von mehreren Nukleinsäuren (Multiplexing) ist ebenfalls nur bedingt möglich. Mit dem von uns vorgeschlagenen Vorgehen auf der Basis der Metalldetektion sollen alle diese Einschränkungen erheblich reduziert oder gar aufgehoben werden. Grundlage für diese neue Nachweis- und Quantifizierungsmethode ist die Metallmarkierung von speziellen Sonden, die mit den Ziel-Nukleinsäuren spezifisch wechselwirken und nur dann ein Elementsignal in der Elementmassenspektrometrie (ICP-MS) auslösen, wenn eine Duplexstruktur gebildet wird. Ausgehend von dem von uns entwickelten MeCAT-Verfahren (Metal-coded Affinity Tag) für Proteine soll ein analoges System zur Analytik von Oligonukleotiden, DNA und RNA entwickelt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen