PDF Download - Laborwelt

Zielgen-Anreicherung Mikrofluidik
Kunststoff-Know how:
Basis für Lab-on-Chips zur
Zielgen-Anreicherung
Dr. Manfred Koranda, Sony DADC Austria AG, Salzburg
Bereits vor zwei Jahren berichtete RainDance Technologies Inc. von einem skalierbaren Multiplex-
PCR-Verfahren auf Basis seiner Mikrotröpfchen-Technologie, mit dem sich interessierende genomische
Regionen vor Sequenzierung gezielt anreichern lassen (vgl. LABORWELT 3/2009). Dank dem
Fertigungs-Know-how von Sony DADC steht nach zweijähriger Kooperation jetzt ein hochdurchsatzfähiger
Chip zur Verfügung, der einen wirtschaftlichen Einsatz der Next Generation-Sequenzierung
zur Untersuchung von krankheitsassoziierten Genen, SNPs, chromosomaler Hot Spots etc, ermöglicht.
Neben der Targetgen-Anreicherung soll der Chip künftig auch zur Zellsortierung eingesetzt
werden. RainDance nimmt durch die von Sony DADC produzierten „Smart Consumables” erfolgreich
am Wettbewerb um den Hochdurchsatz-Markt für Life Sciences-Instrumente teil.
Die auf Mikro-Tröpfchen basierende, „highthroughput“-fähige
Kerntechnologie von
Rain Dance, RainStorm TM , erzeugt Millionen
aufeinanderfolgender Tröpfchen, die als
distinkte Reaktionsräume fungieren und
ein einzelnes Molekül, eine Zelle oder eine
Reaktion umschließen können (Abb. 1). Bei
der Targetgen-Anreicherung fungiert jedes
Tröpfchen als Reaktionsraum, in dem genomische
DNA auf ein Primerpaar trifft und mittels
PCR amplifiziert wird. Dazu werden auf einem
Mikrofluid-Chip zunächst Tröpfchen erzeugt, je
Abb. 2: Das Herzstück der gezielten Genanreicherung
durch Mikrotröpfchen-
PCR: der HeatWave TM -Chip
ein Tröpfchen mit genomischer DNA und mit
Primer zusammengeführt, fusioniert und die
Tröpfchen in PCR-Röhrchen gesammelt. Nach
hochparalleler PCR in den Millionen Tropfen
können die gezielt angereicherten DNA-Abschnitte
sequenziert werden (vgl. Abb. 1).
Das Flagschiff von RainDance ist das RDT
ThunderStorm System – eine vollautomatisierte
Instrumenten-Plattform für das gezielte
Next-Generation-Sequenzierung, die kompatibel
mit allen marktgängigen Sequenzern ist
und eine genaue Klassifizierung potentiell aller
Abb. 1: Um interessierende genomische Loci hochparallel anzureichen, werden beim Rainstorm TM -Verfahren zunächst mit einem Netzmittel stabilisierte
Tröpfchen von je 8 pl Volumen erzeugt, die PCR-Primerpaare (a) und genomische Template-DNA (b) enthalten. Je ein Tropfen der
Bibliothek mit bis zu 4.000 Primerpaaren und je ein Tropfen mit der genomischen DNA werden in separate Kanäle eines Mikrofluidikchips
geladen, paaren sich dort und werden in einer Kammer (c) durch ein elektrisches Feld (schwarze Dreiecke = Elektroden) fusioniert. Die
PCR-Tröpchen werden außerhalb des Chips in Standard-PCR Tubes gesammelt. Die enthaltene DNA wird anschließend in handelsüblichen
Thermocyclern im Tropfen amplifiziert. Dies ermöglicht ein Multiplexing in einem PCR-Röhrchen, das mehreren hundert bis tausend Amplifikation
unter den Bedingungen einer Singleplex-Reaktion entspricht.
20 | 13. Jahrgang | Nr. 1/2012 LABORWELT