Erbsenzähler für Zellen

Ein Team von Forschern des Karolinska-Instituts Stockholm und der Universität Helsinki scheint ein Problem der Genforschung gelöst zu haben, an dem auch die besten Hochdurchsatzsequenziergeräte scheiterten. Die Forscher fanden eine Methode, die Anzahl von Molekülen des Erbguts genau zu zählen, die nur in geringer Zahl vorkommen. Um genetische Eigenschaften von gesundem und krankem Gewebe vergleichen zu können, ist es notwendig, das Erbmaterial aus den Proben zu vermehren. Die extrahierten Moleküle werden jedoch ungleichmäßig kopiert. Dabei geht die wichtige Information verloren, wie viele Moleküle ursprünglich vorhanden waren. Für die Ärzte ist es jedoch wichtig, nicht nur zu wissen, welche DNA- und RNA-Moleküle vorhanden sind, sondern auch wie viele.

Bei der neuen Methode wird allen Molekülen zu Beginn des Vermehrungsprozesses eine sogenannte UMI-Kennung angehängt. Kommt ein bestimmtes Molekül bereits mehrfach in einer Probe vor, sind die einzelnen Kopien dank dieser Kennung unterscheidbar. Werden bei der Vermehrung Moleküle überdurchschnittlich gut angereichert, ist es nach Bestimmung der Abfolge der Molekülbausteine möglich, ein gehäuftes Auftreten der zugehörigen Kennungen festzustellen. Die Häufigkeit einer UMI-Kennung ist somit ein Maß für die Effizienz des Vermehrungsschrittes.

Wie die Forscher um Jussi Taipale und Sten Linnarsson im Fachjournal »Nature Methods« (DOI: 101038/NMETH.1778) berichten, lieferte ihre Methode bei der Boten-RNA von Taufliegen genaue Ergebnisse und erreichte auch bei einer Mischung von Erbmaterial eines Jungen mit Down-Syndrom und seiner gesunden Mutter Messwerte, die auf eine Trisomie 21 hinwiesen. Anders als bei herkömmlichen Methoden, wo entweder nur wenige Moleküle verschiedener Proben oder viele Moleküle einer Probe untersucht werden können, erlaubt die neue Methode, die Moleküle einer kleinen Anzahl von Zellen zu untersuchen. Ziel der Forscher ist es, die Technik so weit zu verfeinern, dass sie auch für einzelne Zellen verlässliche Daten liefert.

Hauptanwendungsgebiete der Zählmethode sind nach Angaben der Wissenschaftler Krebsforschung und genetische Diagnostik. Mit dem Markierungsverfahren können Ärzte schneller Aufschluss darüber erhalten, wie weit fortgeschritten die Krankheit ist und ihre Therapie entsprechend auswählen.