Eine wunderbare Reise durch die Laborwelten.

Transkript

1 Eine wunderbare Reise durch die Laborwelten. DNA-Chip-Technologie in der Molekularbiologie medi Zentrum für medizinische Bildung Biomedizinische Analytik Max-Daetwyler-Platz Bern Tel Fax bma@medi.ch

2 Carmen Brand

3 Welches Buch haben Sie als letztes gelesen? Abb. 1 The Garden of Eden (Quelle: Wikipedia [Stand ]) Abb. 2 Ernest Hemingway (Quelle: Wikipedia [Stand ])

4 DNA Abb. 3 Die DNA-Doppelhelix (Quelle: Campbell et al., 2011: S. 201) Abb. 4 Aufbau des Chromatins eukaryotischer Chromosomen (Quelle: Campbell et al., 2011: S )

5 Das Dogma der Molekularbiologie Protein Translation Reife mrna Prä-mRNA Transkription DNA Abb. 5 Das Dogma der Molekularbiologie

6 Abb.6 Prozessierung eukaryotischer mrna (Quelle: Clark et al., 2009: S.48) RNA-Prozessierung

7 Abb.7 RNA-Interferenz (Quelle: Focus [Stand ]) RNA-Interferenz

8 Signaltransduktionskaskaden Abb.8 Antwort des Zellkerns auf ein Signal (Quelle: Campbell et al., 2011: S. 144)

9 Wie erkennt man das grosse Ganze? DNA-Chip-Technologie Abb.9 FoodExpert-ID (Quelle: cite-sciences [Stand ])

10 Aktuelle Einsatzbereiche: Diagnostik Krebs Infektionskrankheiten (Quelle: Buhlmannlabs [Stand ])

11 Aktuelle Einsatzbereiche: Diagnostik Genetische Erkrankungen Pharmakogenetik (Quelle: Buhlmannlabs [Stand ])

12 Aktuelle Einsatzbereiche: Forschung Wasserqualität Nahrungsmittelindustrie Zoll Abb.10 GeneChip (Quelle: americanlaboratory Stand [ ])

13 Programm 1. Einführung 2. Grundlagen DNA-Chip (=DNA-Microarrays) 3. Übersicht DNA-Microarrays 4. cdna-microarrays 5. Oligonucleotid-Microarrays 6. ENCODE-Projekt 7. Big Power, Big Responsability

14 2. Grundlagen DNA-Chip Genom Transkriptom Proteom Metabolom

15 Abb.11 GeneChip array (Quelle: Affymetrix [Stand ]

16 Abb.12 GeneChip array (Quelle: Affymetrix [Stand ]

17 Abb.13 RNA fragment hybridizes with DNA on GeneChip array (Quelle: Affymetrix [Stand ]

18 2 -Desoxyribonucleinsäure (DNA) Hybridisierung Abb.14 Struktur von Nucleinsäuren (Quelle: Clark et al., 2009: S.6)

19 Ribonucleinsäure (RNA) Abb.14 Struktur von Nucleinsäuren (Quelle: Clark et al., 2009: S.6)

20 3. Übersicht DNA-Microarrays cdna-microarrays Oligonucleotid-Microarrays cdna-fragmente (RNA, RT-PCR) 600 bis 2400 Nucleotide Jede Sonde wird einzeln ausgewählt und vervielfältigt (PCR) Genexpression Vergleich Tumorgewebe - Normalgewebe Oligonecleotide Nucleotide lang Synthese direkt auf dem Träger u.a. durch Photolithographie Genexpression Mutationen Bsp. p53 GeneChip (Affymetrix) Bsp. P450 GeneChip (Affymetrix) CYP2D6 Genvariationen SNP (Single Nucleotide Polymorphism) Bsp. HuSNP Array (Affymetrix) Genotypisierung

21 4. cdna-microarrays cdna-fragmente (RNA, RT-PCR) 600 bis 2400 Nucleotide Jede Sonde wird einzeln ausgewählt und vervielfältigt (PCR) Genexpression Vergleich Tumorgewebe - Normalgewebe

22 5. Oligonucleotid-Microarray Oligonecleotide Nucleotide lang Synthese direkt auf dem Träger u.a. durch Photolithographie Genexpression Mutationen Bsp. p53 GeneChip (Affymetrix) Bsp. P450 GeneChip (Affymetrix) CYP2D6 Genvariationen SNP (Single Nucleotide Polymorphism) Bsp. HuSNP Array (Affymetrix) Genotypisierung

23 Photolithographie Abb.15 Oligonucleotidsynthese direkt auf dem Chip (Quelle: Clark et al., 2009: S.252)

24 Photolithographie Abb.15 Oligonucleotidsynthese direkt auf dem Chip (Quelle: Clark et al., 2009: S.252)

25 Abb.6 Prozessierung eukaryotischer mrna (Quelle: Clark et al., 2009: S.48)

26 Abb.16 Genomweite Arrays (Quelle: Clark et al., 2009: S.254)

27 Abb.16 Genomweite Arrays (Quelle: Clark et al., 2009: S.254)

28 6. ENCODE-Projekt Encyclopedia Of DNA Elements

29 7. Big Power, Big Responsability

30 Abbildungsverzeichnis Abb. 1 Wikipedia [Stand ] The Garden of Eden. Abb. 2 Wikipedia [Stand ] Ernest Hemingway Abb. 3 Campbell, N., Reece J. (2011) Campbell Biologie: S.201. München, Pearson Schule Abb. 4 Campbell, N., Reece J. (2011) Campbell Biologie: S München, Pearson Schule Abb. 5 Brand, C. (2010) Das Dogma der Molekularbiologie. Bern, eigene Abbildung Abb. 6 Clark, D., Pazdernik N. (2009) Molekulare Biotechnologie: S.48. Heidelberg, Spektrum Akademischer Verlag GmbH Abb. 7 Focus [Stand ] Abb. 8 Campbell, N., Reece J. (2011) Campbell Biologie: S.144. München, Pearson Schule Abb. 9 cite-sciences [Stand ] Abb.10 americanlaboratory Stand [ ]) Clinical-Research-Applications/ Abb.11 Affymetrix [Stand ] Abb.12 Affymetrix [Stand ] Abb.13 Affymetrix [Stand ] Abb.14 Clark, D., Pazdernik N. (2009) Molekulare Biotechnologie: S.6. Heidelberg, Spektrum Akademischer Verlag GmbH Abb.15 Clark, D., Pazdernik N. (2009) Molekulare Biotechnologie: S.252. Heidelberg, Spektrum Akademischer Verlag GmbH Abb.16 Clark, D., Pazdernik N. (2009) Molekulare Biotechnologie: S.254. Heidelberg, Spektrum Akademischer Verlag GmbH

31 Literaturverzeichnis Affymetrix [Stand ] Buhlmannlabs [Stand ] Autogenomics Campbell, N., Reece J. (2011) Campbell Biologie. München, Pearson Schule Clark, D., Pazdernik N. (2009) Molekulare Biotechnologie. Heidelberg, Spektrum Akademischer Verlag GmbH

32 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!???