Auf der Suche nach dem Nichts

Da findet man zum Beispiel in der Luft über einer Großstadt wie hier Leipzig anstelle von hundertfünfzig Komponenten, die wir bis jetzt gefunden haben, über vierhundert im extremen Spurenbereich. Also das ist jetzt nichts Beunruhigendes. Sondern man hat die einfach noch nicht gesehen. Das ist ei ne Weiterentwicklung der Chromatographie, die es in den letzten fünf, sechs Jahren gab und die auch noch anhält.

Mit zunehmender Leistungsfähigkeit der Chromatographie lassen sich immer komplexere Gemische auftrennen. So ist Professor Friedrich Lottspeich vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried zuversichtlich, daß

... die Chromatographie eine Schlüsseltechnologie für die funktionelle Aufklärung des Genoms sein wird.

Das Erbgut des Menschen ist bereits seit zwei Jahren entziffert, die Sequenz seiner rund dreißigtausend Gene aufgeklärt. Nun geht es den Forschern darum, die Funktion der Gene zu erkunden. Dazu müssen sie die von den Genen gebildeten Produkte analysieren, die Proteine. Eine sehr viel kompliziertere Aufgabe als die Genomsequenzierung. Denn das Genom eines Organismus ist praktisch immer gleich. Das Proteom aber, die Summe aller Proteine, die zu einem bestimmten Zeitpunkt gebildet werden, verändert sich ständig.

In einzelnen Zellen zu gewissen Zeiten wird immer ein ganz unterschiedlicher Satz von Proteinen hergestellt aus dieser Information, und das ist eben ein sehr dynamisches System, das verändert sich dauernd, wenn die Zelle irgendwas braucht, dann sendet sie ein Signal aus, und dann verändert sich ihr ganzes Proteinnetzwerk und dann reagiert darauf eine andere Zelle und und und....

Das Geschehen in einer Zelle gleicht damit einem Film. Und den zerlegen die Forscher in einzelne Momentaufnahmen. Immer wieder analysieren sie das Proteom einer Zelle, dann ändern sie einen Faktor – geben beispielsweise ein Medikament zu – und fertigen erneut einen Schnappschuß des Proteinmusters an. Dies geschieht zumeist mit der sogenannten zweidimensionalen Gelelektrophorese. Die Proteine werden dabei nach Größe und elektrischer Ladung getrennt und erscheinen auf einer rechteckigen Platte als eine Unmenge winziger Flecke. Doch das Verfahren stellt die Forscher nicht mehr zufrieden. Denn jede Zelle kann bis zu fünfzigtausend verschiedene Proteine enthalten, die auf diesem Wege unmöglich zu trennen sind. Unter einem Fleck können dutzende bis hunderte verschiedener Zellproteine verborgen sein. Wichtig werden daher die sogenannten multidimensionalen Trennungen, die nicht nur zwei, sondern noch mehr Parameter dazu verwenden, einen Zellextrakt in seine Bestandteile zu zerlegen.

Es gibt sehr viel verschiedene Trennverfahren, die Sie chromatographisch einsetzen können. Sie können etwas nach Ladung trennen, nach Hydrophobizität trennen, Sie können etwas nach Größe trennen ... Deswegen sage ich multidimensional, also mehrere möglichst unabhängige Trenntechniken miteinander zu koppeln ...

Erst wenn verschiedene chromatographische Trenngänge nacheinander geschaltet werden, ist die Auflösung befriedigend. Dann können die Forscher daran gehen, unzählige Schnappschüsse von Proteinmustern anzufertigen und miteinander zu vergleichen, um so dem Geschehen in der Zelle auf die Spur zu kommen. Friedrich Lottspeich:

Das Werkzeug haben wir eigentlich, [... ] und ich würde sagen: in meinen Augen explodiert gerade die Chromatographie im Moment. In dem Bereich wird das jetzt als die Zukunftstechnologie gesehen und es gibt kaum eine Gruppe die nicht daran arbeitet, die multidimensionalen chromatographischen Trennungen in ihr Portfolio aufzunehmen.

von Uta Bilow

Links:

24. Internationales Symposium zur Chromatographie (englisch)

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