EU fördert an der TU Dortmund die Entwicklung molekularer Sonden für die DNA-Analytik

Mit einem ERC Proof of Concept Grant fördert der Europäische Forschungsrat die Entwicklung von Verfahren der DNA-Analytik durch neuartige molekulare Sonden an der TU Dortmund.

Prof. Daniel Summerer von der Fakultät für Chemie und Chemische Biologie erhält 150.000 Euro, um die Lücke zwischen den Ergebnissen seiner Pionierforschung und der frühen Phase der Vermarktung zu schließen. Das Konzept für die neuen Sonden hatte Summerer zuvor im Rahmen eines millionenschweren ERC Consolidator Grants entwickelt.

Summerer forscht zur DNA-Analytik. Anfang des Jahres hatte seine Arbeitsgruppe bereits einen wichtigen Fortschritt auf dem Gebiet erzielt: Das Team beschrieb erstmals molekulare Sonden, mit denen neue Kombinationen bestimmter DNA-Bausteine, die epigenetisch modifiziert sind, in den beiden Strängen der gleichen DNA-Doppelhelix ausgelesen werden können. Epigenetisch modifizierte DNA-Bausteine regulieren zentrale biologische Prozesse im Menschen wie zum Beispiel die Embryonalentwicklung und die Entstehung von Krebs – und sind daher für Forscher interessant.

Mit dem ERC Proof of Concept Grant kann Summerer diese Sonden nun einsetzen, um neue Analyseverfahren für die Diagnostik zu entwickeln und zu vermarkten. Dafür testet sein Team zunächst den Einsatz der Sonden für Genomanreicherungen aus embryonalen Stammzellen der Maus sowie aus Krebszellen. Am Ende der Entwicklung soll ein einfaches Testkit stehen.

Gleichzeitige Analyse beider DNA-Stränge

Die neuen Sonden sollen künftig für die Erstellung genomischer Landkarten einer speziellen Doppelhelix-Modifikation eingesetzt werden. Solche Modifikationen können maßgeblich steuern, welche Gene einer Zelle ein- oder ausgeschaltet sind, und sind daher an der Bildung unterschiedlicher Zelltypen beteiligt – etwa von Nervenzellen oder weißen Blutkörperchen. Es ist schon lange bekannt, dass außerplanmäßig eingefügte oder fehlende Modifikationen von DNA-Bausteinen das Zellwachstum stören und eine gesunde Zelle in eine wuchernde Krebszelle verwandeln können. Aus diesem Grunde versuchen Wissenschaftler herausfinden, wo genau diese Modifikationen im Genom auftreten.

Im aktuellen Projekt untersucht das Team um Summerer die DNA-Base C, die unterschiedlich modifiziert sein kann, wenn sie in der Doppelhelix in der Basenabfolge CG auftritt. Diese Basenabfolge tritt in beiden Strängen der Doppelhelix genau gegenüber auf und die DNA-Base C kann auch in beiden Strängen modifiziert sein. Während bereits routinemäßig alle möglichen dieser Modifikationen positionsgenau in einem DNA-Strang detektiert werden können, ist ihre gleichzeitige Analyse in beiden Strängen der gleichen DNA-Doppelhelix eine schwierige analytische Herausforderung. Die Arbeitsgruppe von Summerer entwickelte daher durch sogenannte gerichtete Evolution neue Proteinsonden, die selektiv eine bestimmte Kombination zweier unterschiedlicher Modifikationen in beiden Strängen der CG-Abfolge erkennen können.