Fluoreszenz-Signal nach der Hybridisierung. Zwei Farbstoffe wurden verwendet: Emissionswellenlänge 667 nm (rot) und 565 nm (grün).

Mikroarrays: Genial einfach

Das Identifizieren eines DNA-Strangs durch Hybridisierung erscheint überschaubar. Aber kann man in einem einzigen Schritt auch eine Vielzahl von DNA-Strängen identifizieren? Hier besteht die Aufgabe darin, den Überblick über die eingesetzten bekannten DNA-Stränge (die Targets) zu behalten!

Ein Mikroarray löst diese Aufgabe elegant: In seiner einfachsten Form ist er eine Fläche mit einem Raster, das von den verschiedenen Sorten der Target-DNA gebildet wird, vergleichbar mit einem Schachbrett. Dieses Schachbrett kann allerdings auf einer Größe von einem Quadratzentimeter mehrere hunderttausend Felder haben! Wenn nun auf einem Feld eine Hybridisierung stattgefunden hat, kann zurückverfolgt werden, welche Sequenz die Target-DNA auf diesem Feld hatte; damit ist die unbekannte DNA eindeutig identifiziert!

Für den Nachweis der Hybridisierung hat sich ein optisches Verfahren etabliert: Die unbekannten DNA-Stränge (Probes oder DNA-Sonden genannt) werden vor der Hybridisierung mit einem Farbstoff präpariert, der bei Anregung mit einem Laser fluoresziert. Nach der Hybridisierung werden alle Target-DNA-Moleküle abgewaschen, die keinen Partner auf dem Chip gefunden haben. Die verbliebene gebundene Target-DNA ergibt als Signal ein Punktraster, in dem jeder Punkt eine andere DNA-Sequenz repräsentiert. Je intensiver ein Punkt leuchtet, umso mehr Target-DNA ist dort gebunden. So kann in einem Schritt bestimmt werden, welche Sequenzen vorhanden sind und wie viel davon.

Bei Verwendung von zwei Farbstoffen können auf einem Array zwei verschiedene Proben direkt verglichen werden: Das Signal ist ein mehrfarbiges Punktraster aus den Einzelfarben und ihren Mischtönen.