DNA-Isolation, Amplifizierung und Agarosegelelektrophorese – für die Erstsemesterstudierenden im Studiengang Physician Assistant sind diese Begriffe nun keine Fremdwörter mehr: Der Laborkurs „Genetik“, der in diesem Semester zum zweiten Mal stattfand, macht die Teilnehmenden fit in grundlegenden Labortechniken, darunter auch Methoden zur Aufteilung und Sortierung von DNA- oder RNA-Strängen.
PCR: hinter den Kulissen einer Technik mit Zukunft
Ein Highlight des Kurses: die Polymerase-Chain-Reaction (PCR); eine Technik, mit der ausgewählte DNA-Abschnitte schnell vervielfältigt werden können. Seit der Coronapandemie ist der Begriff in aller Munde – die Physician-Assistant-Studierenden durften nun hinter die Kulissen dieses Vorgangs blicken, und zwar mittels eines Thermocyclers. Was zunächst als ein relativ unspektakulärer Heizblock anmutet, ist ein Gerät, das große Temperaturunterschiede in kürzester Zeit realisieren kann. Damit wird die PCR „quasi zum Kinderspiel“, wie Daniel Eitel, Labormanager am Institut DigiHealth, erklärt. „Die PCR gilt als eine Technik, die aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken ist und die unsere Zukunft nachhaltig mitgestalten wird – deshalb ist es uns wichtig, sie den Studierenden nahezubringen.“
In drei Schritten zur vervielfältigten DNA
Er hat die drei Schritte einer PCR mit den Studierenden in kleineren Gruppen erprobt: „Zunächst haben wir ein bereits vorhandenes, doppelsträngiges DNA-Molekül bei 100 Grad Celsius einzelsträngig gemacht. Im zweiten Schritt lagern sich 45 Grad Celsius die sogenannten Primer an. Diese stellen ein kurzes Stück DNA dar, das auf den beiden Einzelsträngen an die jeweilige Zielregion bindet – das kann zum Beispiel ein Gen sein. Im dritten Schritt wird das Paar aus Einzelstrang und Primer mithilfe eines Enzyms, der Polymerase, bei etwa 70 Grad Celsius vervollständigt. Damit haben wir aus einem DNA-Molekül schlussendlich zwei geschaffen.“ Der Vorgang entspricht einem Zyklus, von dem in der Regel pro Versuch um die 70 durchgeführt werden, und das bei einer exponentiellen Vervielfältigung.
Erfahrbare Molekularbiologie: Studierende dürfen selbst Proben analysieren
Nach dieser Erfahrung durften die Kursteilnehmenden diesen Vorgang selbst ganz praktisch durchführen: In Anlehnung an den Pferdefleischskandal in Europa 2013 erhielten sie Aufgabe, eine ihnen unbekannte Fleischprobe zu identifizieren. Dabei wurde einer Gruppe eine Rinder-, einer anderen eine Pferdefleischprobe zugeteilt. Nach erfolgreicher PCR und Elektrophorese ging es an die Auswertung unter UV-Licht. Die zuvor vervielfältigte DNA wurde mit einem Fluoreszenzfarbstoff eingefärbt, sodass die Studierenden sogenannte Banden leuchten sehen konnten. In Abhängigkeit der Höhe der Bande sprach dies dann im Vergleich mit der Positivkontrolle entweder für Rind oder Pferd.
Zum Einsatz kam dabei das Bentolab des GM-Labs (Gesundheitsmanagement-Labor der HNU); eine kleine Einheit bestehend aus Zentrifuge, UV-Kammer, Elektrophoresekammer und Thermocycler, die gerade einmal so groß wie ein Drucker und überall einsetzbar ist.
Ansprechpartner
Prof. Dr. Walter Swoboda
Daniel Eitel
