Um Infektions-, Erb- und Krebserkrankungen schnell und sicher diagnostizieren zu können, untersuchen Ärzte immer häufiger die DNA, das Erbgut, ihrer Patienten. Die DNA wird dabei nicht nur aus Blut sondern auch aus Gewebeproben – etwa aus Tumoren – gewonnen. Einziges Problem: Für die DNA-Isolierung aus Gewebe existieren bislang noch keine standardisierten Verfahren. Um dieses Manko zu beheben, haben sich Wissenschaftler aus dem Fraunhofer-Institut für Grenzflächen und BioverfahrenstechnikIGB und dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA zusammengeschlossen. Sie entwickeln gemeinsam neue automatisierte Probenvorbereitungssysteme für die DNA-Diagnostik.

"Um DNA aus Gewebeproben zu isolieren, müssen die Proben zunächst zerkleinert und die Zellen aufgeschlossen werden", erläutert Dr. Jürgen Bernhagen vom IGB die Probenvorbereitung. Bislang werden dazu meist Chemikalien eingesetzt. Diese haben jedoch einen entscheidenden Nachteil: Sie können die nachfolgenden Reaktionen – wie etwa die Polymerasekettenreaktion PCR – stören. Die Fraunhofer-Forscher verwenden daher physikalische Methoden zum Gewebeaufschluß: In einem Einweg-Probenträger – IGA-Tube genannt – werden die Proben mechanisch zerkleinert und aufgeschlossen.

Das IGA-Tube basiert auf einem einfachen Funktionsprinzip: Die Gewebeprobe wird in das Probengefäß aus Kunststoff gegeben und mit einem Stempel zerkleinert – einer Art Mörser, an dessen Unterseite ein Reibelement befestigt ist. Dazu wird das IGA-Tube in eine Antriebseinheit eingespannt. Diese bewegt das Probengefäß, während der Stempelkopf fest fixiert ist. Durch die dabei auftretenden Scher- und Reibkräfte lösen sich Zellen aus der Probe heraus. Die aufgeschlossenen Zellbestandteile gelangen über kleine Öffnungen im Stempel in den Stempelschaft. Das Restgewebe hält ein Filter zurück. Es verbleibt im Probengefäß und wird mit dem Einweg-Tube entsorgt.

"Unser Einweg-Probenträger ermöglicht eine durchgängige Prozeßkette. Er integriert sämtliche Funktionen von der Probenaufnahme, Transport, Gewebehomogenisierung, Zellaufschluß bis hin zur Entsorgung des Probenrestes. So werden Querkontaminationen vermieden", berichtet Hannes Dobler vom IPA. Weitere Vorteile des patentierten Verfahrens: Es ist automatisierbar und hilft, die nachfolgenden Prozeßschritte – wie etwa Zentrifugationen – zu minimieren.