Kombinatorische Chemie in Emulsionströpfchen: Die Entwicklung einer mikrofluidischen Anlage zur präzisen Kontrolle gerichteter in-vitro-Evolution

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Mit Methoden der kombinatorischen Chemie sollen im Labor wirkungsvolle Enzyme erzeugt und dadurch grundlegende Erkenntnisse zum Vorgang der Evolution erlangt werden. Dazu soll eine Anlage entwickelt werden, in der die gerichtete in vitro-Evolution einzelner, mutierter Gene ausgeführt werden kann, die nicht wie in der Natur in Zellen, sondern in Emulsionströpfchen eingeschlossen sind. Durch Transkription lassen sich aus den genetischen Codes Enzyme zur Katalyse von Reaktionen erzeugen, deren Produkte fluoreszierend sind. Kodierende DNA, Enzym und Reaktionsprodukt sind dabei im selben Tröpfchen kompartmentalisiert. Somit kann die Enzymaktivität durch Messung der Fluoreszenz quantifiziert und als Selektionskriterium verwendet werden. Ziel dieses Vorhabens ist es, eine solche in vitro-Kompartmentalisierung in einem Mikrokanalsystem mit neuen Methoden der Mikrofluidik auszuführen. In mikrofluidischen Anlagen können bis zu 10000 monodisperse, elektrisch geladene Tröpfchen pro Sekunde erzeugt, mit anderen, Reaktanden enthaltenden Tröpfchen verschmolzen und sortiert werden. Die Verbindung der in vitro-Kompartmentalisierung mit der präzisen, tröpfchenweisen Kontrolle mikrofluidischer Anlagen verspricht eine deutlich verbesserte Güte und Geschwindigkeit der Untersuchung der gerichteten Evolution.