Enzymmarkierte DNA an elektrisch geheizten Elektroden

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Neben der herkömmlichen optischen Detektion von Hybridisierungsvorgängen der Nukleinsäuren auf DNA-Chips werden seit über 10 Jahren auch vielversprechende neuartige elektrochemische Analysemethoden entwickelt, die sich als leistungsfähige, preiswerte und einfach zu handhabende Alternativen für einen Einsatz in Medizin und Forschung anbieten. Im geplanten Projekt soll die zeitaufwändige, teure und fehleranfällige Polymerase-Kettenreaktion (PCR) zur Vervielfachung und damit zur Erhöhung der zu bestimmenden DNA-Konzentration durch eine neue hochempfindliche Detektionsmethode ersetzt oder zumindest unterstützt werden. Dazu sollen enzymmarkierte DNA-Stränge an geheizten Elektroden zum Einsatz kommen. Die katalytische Wirkung des Enzymmoleküls erzeugt bei der elektrochemischen Detektion große Mengen redoxaktiver Substanzen und führt daher zu einer um Größenordnungen höheren Empfindlichkeit als bei den herkömmlichen Redoxmarkern. Gewöhnliche Enzymmarker sind jedoch hitzeempfindlich und würden die bei einer stringenten Hybridisierung auftretenden hohen Temperaturen nicht vertragen. Alternativ in Frage kommende hitzebeständige Enzyme (z.B. aus thermophilen Organismen) sind jedoch erst bei hohen Temperaturen voll aktiv. Erste Untersuchungen in unserer Gruppe mit geheizten Elektroden zeigten, dass sich die Hybridisierung der Nukleinsäuren an geheizten Elektroden stark beschleunigen lässt und damit eine erhebliche Verbesserung der Hybridisierungsdetektion möglich ist. Daher sollen im geplanten Projekt geheizte Elektroden zur Durchführung und Detektierung der Hybridisierung sowie zu einer optimalen Einstellung der Elektrodentemperatur für eine maximale Aktivität des Enzymmarkers zum Einsatz kommen..