Labor für Molekularbiologie

Barmherzige Schwestern

Unsere Fachbereiche

Genetische Analysen sind in der modernen Medizin ein wesentlicher Bestandteil der Diagnostik.

Im Labor für Molekularbiologie und Tumorzytogenetik (LMT)werden Fragestellungen aus der Onkologie und Humangenetik bearbeitet.

Die Übergänge sind dabei oft fließend – viele Tumore haben einen erblichen Hintergrund.

Fachlich-methodisch besteht das LMT aus zwei großen Teilbereichen, der Molekularbiologie sowie der Tumorzytogenetik. Die Molekularbiologie analysiert Veränderungen auf Gen-Niveau und arbeitet mit isolierter Erbsubstanz (DNA bzw. RNA). Die Tumorzytogenetik arbeitet klassischerweise an Zellen (DNA in Zellkernen, Chromosomen), aber auch hier sind die Übergänge fließend.

Allgemeines zu unserem Labor

Genetische Analysen sind in der modernen Medizin ein wesentlicher Bestandteil der Diagnostik. Im Labor für Molekularbiologie und Tumorzytogenetik (LMT) werden Fragestellungen aus der Onkologie und Humangenetik bearbeitet. Die Übergänge sind dabei oft fließend – viele Tumore haben einen erblichen Hintergrund.

Fachlich-methodisch besteht das LMT aus zwei großen Teilbereichen, der Molekularbiologie sowie der Tumorzytogenetik.
 Die Molekularbiologie analysiert Veränderungen auf Gen-Niveau und arbeitet mit isolierter Erbsubstanz (DNA bzw. RNA). Die Tumorzytogenetik arbeitet klassischerweise an Zellen (DNA in Zellkernen, Chromosomen), aber auch hier sind die Übergänge fließend.

 

 MOLEKULARBIOLOGIE

Nukleinsäurepräparation
Aus verschiedenen Patientenproben (peripheres Blut, Knochenmark, Körperzellen, Gewebe) wird in diesem Laborbereich automatisiert DNA oder RNA gewonnen. Diese Nukleinsäuren dienen als Ausgangsmaterial für alle weiteren molekularen Analysen. Sie können jahrelang bei -20°C oder -70°C gelagert werden, um bei künftigen neuen Entwicklungen in der Medizin für PatientInnen wichtige Tests gegebenenfalls am Archivmaterial zu erlauben.

PCR
 Die PCR ist der Ausgangspunkt für die meisten molekularbiologischen Analysen, da sie Abschnitte der DNA milliardenfach vermehren kann und damit in den „sichtbaren“ Bereich bringt. Durch die hohe Empfindlichkeit (1 Tumorzelle kann in 1 Million normalen Zellen nachgewiesen werden!) müssen die Arbeitsbereiche vor und nach der PCR streng getrennt werden. Mittels PCR und anschließender Elektrophorese können Genveränderungen bei Tumoren oder in der Humangenetik direkt nachgewiesen werden.

Real Time PCR
 Real Time PCR ist eine Sonderform der PCR, bei der mittels Floureszenz-Sonden eine genaue Messung der in der PCR gebildeten Produkte erfolgt. Damit ist sie ein ideales Mittel, um hochempfindlich das Ansprechen eines Patienten auf verschiedene Tumortherapien zu testen. Auch Mutationsnachweise sind damit möglich.

Elektrophorese
 Mittels Elektrophorese werden PCR-Produkte im elektrischen Feld der Größe nach aufgetrennt und sichtbar gemacht. Sie dient auch der Überprüfung von PCR-Produkten, die als Zwischenstufe (z.B. für eine Sequenzierung) verwendet werden.

DHPLC
 Die „denaturierende Flüssigkeits-Chromatographie“ (DHPLC) wird zur Überprüfung von PCR-Produkten eingesetzt und kann teilweise die Elektrophorese ersetzten. Mit ihr lassen sich aber auch einfach und kostengünstig Mutationen suchen; sie ist daher eine ideale Ergänzung zur Sequenzierung.

Next Generation Sequencing
Next-Generation Sequencing (NGS) ermöglicht die simultane Sequenzierung von vielen Targets (Genen) bis zu einem gesamten Exom oder Genom. Damit können sehr effizient Fragestellungen bearbeitet werden, bei denen Mutationen in verschiedenen Genen auftreten können.

Sequenzierung
Die Sequenzierung erlaubt die genaueste Untersuchung von DNA Nukleotid für Nukleotid, daher Buchstabe für Buchstabe. Sie wird zum Nachweis von kleinsten (Punkt-) Mutationen verwendet. Mit dem Sequencer können jedoch auch Fluoreszenz-markierte PCR-Produkte oder andere DNA aufgetrennt werden.

 

 ZYTOGENETIK

 Zellkultur
 Kultivierte Zellen werden im Labor häufig benötigt. Kurzzeitkulturen von Patientenmaterialien (Knochenmark, peripheres Blut) sind beispielsweise der Startpunkt der meisten zytogenetischen Untersuchungen. Referenzzelllinien dienen als Kontrollen und für Sensitivitätstests in der Molekularbiologie. Solche Zelllinien können in flüssigem Stickstoff jahrelang gelagert und bei Bedarf wieder aufgetaut und „reaktiviert“ werden.

Konventionelle Zytogenetik
 In der konventionellen Zytogenetik kann das gesamte Genom, wenn auch nur auf größere Veränderungen hin, untersucht werden. Dazu werden Zellen kultiviert, aus denen Chromosomen präpariert und gefärbt werden. Die gefärbten Chromosomen werden automatisch auf Objektträgern gesucht und nach einer Beurteilung aufgenommen. Mittels Computerprogrammen werden durch erfahrene MitarbeiterInnen die Chromosomen sortiert und auf mikroskopisch sichtbare genetische Veränderungen hin untersucht. Im LMT werden nur Tumore zytogenetisch analysiert.

FISH (Fluoreszenz in situ Hybridisierung)
Die Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) untersucht mittels Gensonden genetische Veränderungen an Chromosomen oder Zellkernen. Mittels solchen Sonden können einzelne Gene, Chromosomenabschnitte, ganze Chromosomen oder sogar alle Chromosomen auf einmal (jedes in einer eigenen Farbe) analysiert werden. FISH wird oft ergänzend zur konventionellen Zytogenetik durchgeführt, um unklare Situationen aufzuklären. Auch an fixierten Geweben, z.B. von Tumoren, kann FISH angewendet werden.

Array CGH
 Array CGH (comparative genomic hybridization) ist die molekulare hochauflösende Fortführung der Zytogenetik. Auf dem Microarray sind bis zu 2,7 Millionen Gensonden gebunden, mit denen Verluste oder Zugewinne von Genmaterial an Patientenproben festgestellt werden können. Array CGH wird meist eingesetzt, wenn ein dringender Verdacht auf eine genetische Veränderung vorliegt, die konventionelle Zytogenetik jedoch unauffällig war. Speziell in der Humangenetik spielt sie eine bedeutende Rolle.