DNA-Isolation, Amplifizierung und Agarosegelelektrophorese – für die Erstsemesterstudierenden im Studiengang Physician Assistant sind diese Begriffe nun keine Fremdwörter mehr: Im jährlichen Laborkurs Genetik erlernen die Teilnehmenden grundlegende Labortechniken, darunter Verfahren zur Trennung und Analyse von DNA- oder RNA-Strängen. „Da die Genetik aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken ist und auch in den kommenden Jahren einen immer größeren Stellenwert einnehmen wird, sollte jeder einmal mit den fundamentalen Grundlagen in Berührung kommen“, erklärt Labormanager Daniel Eitel.
PCR: hinter den Kulissen einer Technik mit Zukunft
Zu den grundlegenden Techniken gehört die Polymerase-Chain-Reaction (PCR), mit der ausgewählte DNA-Abschnitte schnell vervielfältigt werden können. Seit der Coronapandemie ist der Begriff in aller Munde, doch was genau hinter dahintersteckt, wissen die wenigsten. Die Physician-Assistant-Studierenden durften hinter die Kulissen dieses Vorgangs blicken – mittels eines Thermocyclers. Was zunächst als unspektakulärer Heizblock anmutet, ist ein Gerät, das große Temperaturunterschiede in kürzester Zeit realisieren kann. Daniel Eitel führte die Studierenden zunächst in die drei Schritte eines PCR-Zyklus, wie sie im Kurs durchgeführt werden, ein: Im Rahmen des Experiments wird zunächst ein doppelsträngiges DNA-Molekül durch Erhitzen auf etwa 100 Grad Celsius in seine Einzelstränge aufgetrennt. Im zweiten Schritt werden bei einer Temperatur von etwa 45 Grad Celsius sogenannte Primer an die Einzelstränge gebunden. Diese kurzen DNA-Stücke dienen als Startpunkte und markieren gezielt die Regionen, die vervielfältigt werden sollen, beispielsweise ein bestimmtes Gen. Anschließend wird bei etwa 70 Grad Celsius mithilfe des Enzyms Polymerase jeder Einzelstrang zu einem vollständigen Doppelstrang ergänzt. Auf diese Weise entsteht aus einem DNA-Molekül ein Duplikat.
Pferd oder doch Rind …? In Gruppen analysieren die Studierenden unbekannte Proben
Nach dieser Erfahrung durften die Kursteilnehmenden diesen Vorgang selbst durchführen: In Anlehnung an den Pferdefleischskandal in Europa 2013 erhielten sie Aufgabe, eine ihnen unbekannte Fleischprobe zu identifizieren. Dabei wurde Gruppe A eine ihr unbekannte Pferdefleischprobe, Gruppe B eine Rindfleischprobe zugeteilt. Jede Gruppe wurde anschließend in drei Untergruppen unterteilt: Gruppe I übernahm die DNA-Isolation, Gruppe II die eigentliche PCR, und Gruppe III kümmerte sich um die Gelelektrophorese und Auswertung.
Nach erfolgreicher PCR und Elektrophorese ging es an die Auswertung unter UV-Licht. Die zuvor vervielfältigte DNA wurde mit einem Fluoreszenzfarbstoff eingefärbt, sodass die Studierenden sogenannte Banden leuchten sehen konnte. In Abhängigkeit der Höhe der Bande sprach dies dann im Vergleich mit der Positivkontrolle entweder für Rind oder Pferd.
Zum Einsatz kam dabei das Bentolab des GM-Labs (Gesundheitsmanagement-Labor der HNU); eine kleine Einheit bestehend aus Zentrifuge, UV-Kammer, Elektrophoresekammer und Thermocycler, die gerade einmal so groß wie ein Drucker und überall einsetzbar ist.
Ansprechpartner
Prof. Dr. Walter Swoboda
Daniel Eitel
