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Gentest per CD

Chemie. - Gute Forschung hat ihren Preis. Denn Laborgeräte müssen teuer sein, um verlässliche Ergebnisse zu liefern. Stimmt nicht, sagte sich ein Chemiker aus San Diego und bastelte ein recht preiswertes Analysensystem, mit dem er bestimmte Eiweißmoleküle nachweisen kann. Herzstück des Eigenbaus: ein alter CD-Player, das wahrscheinlich preiswerteste Laborgerät der Welt.

    Von Frank Grotelüschen

    Ich arbeitete an einem Projekt, bei dem ich, um bestimmte Moleküle nachzuweisen, ein 300.000 Dollar teures Gerät benutzen musste. Einmal verschüttete ich aus Versehen ein wenig von der Moleküllösung über einer CD, die da neben meinem Computer herumlag. Später wollte ich diese CD dann auf dem Computer abspielen, um nebenbei ein bisschen Musik zu hören. Doch die Musik klang plötzlich nicht mehr so, wie es sein sollte. Ich nahm die CD aus dem Computer - und da wurde mir klar, dass die Moleküle, die ich vorher mit dem 300.000 Dollar teuren Laborgerät analysiert hatte, genauso schnell von meinem sechs Jahre alten CD-Player für 150 Dollar detektiert worden waren.

    Nicht der geniale Geistesblitz, nicht beharrliches Brüten und Tüfteln - nein, zuweilen ist es der pure Zufall, der einem Forscher auf die Sprünge hilft. So jedenfalls erging es dem Chemiker Jim La Clair. Ihn brachte die versehentlich mit Molekülen befleckte CD auf eine völlig neue Idee. Vielleicht könnte man die von den Molekülen hervorgerufenen Störsignale ja nutzen, um damit eben diese Moleküle nachzuweisen. Zusammen mit seinem Kollegen Michael Burkart von der Universität von Kalifornien in San Diego machte sich La Clair an die Arbeit. Nun präsentieren die beiden einen ersten Prototypen des CD-Sensors. "Eine CD besteht aus drei Schichten", sagt Burkart:

    Zuerst eine Plastikschicht, in der Mitte eine Schicht etwa aus Aluminium und dann die Rückseite mit der Aufschrift drauf. Die mittlere Schicht enthält die Pits, die Vertiefungen. In ihnen steckt die digitale Information. Diese Pits werden von einem Laserstrahl abgetastet und in einen digitalen Datenstrom umgesetzt. Ist da nun ein Staubkörnchen oder ein Kratzer auf der CD-Oberfläche, so wird dieser digitale Datenstrom gestört, und es entstehen Fehler.

    Fehler, die sich dann wie ein Kratzen anhören. Für den Musikfreund sind diese Knackser und Hängenbleiber ein Gräuel. Burkart und La Clair hingegen benutzen sie, um gezielt nach Biomolekülen zu fahnden, etwa nach einem bestimmten Eiweiß. Als erstes spritzen sie mit einem Tintenstrahldrucker so genannte Fängermoleküle auf die Unterseite der CD. Diese Fänger binden nur an ein bestimmtes Eiweiß, das Zielmolekül. Würde man diese CD abspielen, dann sind die Störungen verschwunden. Dann wird die CD mit der zu testenden Lösung benetzt. Sollte die Lösung das gesuchte Eiweiß enthalten, so wird dies vom Fängermolekül geschnappt, bleibt also auf der CD-Oberfläche haften. Nun muss man die CD nur noch in das CD-Laufwerk seines Rechners schieben, und hört einen Ton mit Störungen. Die Knackser stammen von den eingefangenen Eiweißmolekülen. Eine Spezialsoftware analysiert diese Knackser und spuckt als Ergebnis aus, wie stark das Eiweiß in der Lösung konzentriert ist. Nun lassen sich auf der Oberfläche einer CD viele verschiedene Fängermoleküle gleichzeitig unterbringen - wodurch sich dann viele verschiedene Biomoleküle auf einen Schlag nachweisen lassen. Mit der Empfindlichkeit teurer Laborgeräte kann der kalifornische 50-Dollar-Sensor zwar noch nicht mithalten. Dafür aber kommt er ohne die sonst übliche Farbstoffmarkierung aus.

    Wir wollen die existierenden Laborgeräte ja gar nicht ersetzen, sagt Burkart. Aber wir hoffen, dass wir etwas Nützliches auf die Beine stellen für Labors, die sich die teuren Geräte nicht leisten können. Und vielleicht können wir die Sache ja eines Tages auch einer breiten Öffentlichkeit zugänglich machen.

    Einen Rechner mit CD-Laufwerk haben ja viele, so das Kalkül. Und so sei es denkbar, dass ein Patient manch aufwändigen medizinischen Test bald in Eigenregie machen kann - und zwar am heimischen Computer.

    Wenn man was herausbekommen will über sein Erbgut, dann muss man heute zum Blutabnehmen zum Arzt gehen, sagt Burkart. Der Arzt schickt die Probe an ein Labor oder ein Krankenhaus, und das macht dann einen Gentest. Das Testergebnis, also die Information über Ihre DNA, gehört dann aber nicht Ihnen, sondern dem Krankenhaus. Zumindest ist das so in den USA. Die Leute würden diese Informationen aber natürlich lieber für sich behalten. Und wir können uns vorstellen, dass das mit unsere Methode machbar ist.

    Link zum Thema

    Mehr zum CD-Sensor kann man unter discode.ucsd.edu nachlesen.