Gel-Elektrophorese

Jeder, der schon einmal CSI oder eine andere moderne Krimiserie gesehen hat, hat wohl auch schon mal ein Elektropherogramm gesehen. Es handelt sich dabei um die Kästen mit Linienmuster, die auf der Laborbank liegen oder eingescannt auf dem Computer, zum Beispiel einem iMac refurbished, gezeigt werden. Die Technologie der Gel-Elektrophorese, welche manchmal auch noch Kataphorese genannt wird, ist eine der grundlegenden Arbeitsmethoden in jedem Life-Science-Labor und wird dazu verwendet, Proteine, DNS-Fragmente oder andere Moleküle nach ihrer Größe und/oder Ladung aufzutrennen. Dies geschieht durch das Anlegen eines elektrischen Felds, in welchem die einzelnen Substanzen unterschiedliche Strecken zurücklegen.

DNS-Fingerabdruck

Auch bei den berühmten sogenannten DNS-Fingerabdrücken handelt es sich meist um Elektropherogramme. Die zu untersuchende DNS wird zuerst mit einer Polymerase-Kettenreaktion vervielfältigt, damit genügend Material zur Untersuchung zur Verfügung steht. Anschließend wird die DNS in Fragmente „zerschnitten“, alternativ kann aber auch eine Version der Polymerase-Kettenreaktion verwendet werden, die direkt Fragmente liefert. Egal welche Technik verwendet wird, die entstandenen Fragmente werden sich von Person zu Person unterscheiden.

Um einen identifizierbaren „Fingerabdruck“ zu erhalten, werden die Fragmente mittels Gel-Elektrophorese aufgetrennt. Dabei entsteht ein für jede Probe charakteristisches Muster. In der Praxis vergleicht man so zum Beispiel eine Probe vom Tatort mit einer anderen, die man vom vermeintlichen Täter genommen hat. Ergeben diese bei der Gel-Elektrophorese die gleichen Muster, dann kann man mit hoher Sicherheit sagen, dass die Probe vom Tatort vom Tatverdächtigen stammt.

Western Blot

Der Western Blot ist eine Gel-Elektrophorese-Technik, welche man weniger im Kriminallabor, dafür sehr häufig in medizinischen Laboren findet. Die Technik dient der Trennung und Identifikation von Proteinen. Auch hier verwendet man in der Regel eine Referenzprobe, die man mit der Probe auf dem Elektrophorese-Gel laufen lässt. Zusätzlich benötigt man aber in der Regel noch mehr oder weniger spezifische Proteindetektionsmethoden, die das gewünschte Protein sichtbar machen. Besonders spezifisch ist die Immundetektion einzelner Proteine. Sie verwendet Antikörper, die sich an ein bestimmtes Protein binden und dieses so sichtbar machen. Durch die Wahl des richtigen Antikörpers kann man den Western Blot so sehr selektiv machen.

Kapillarelektrophorese

Die meisten Elektrophoresemethoden, dazu gehören auch diejenigen die man in CSI sieht, verwenden ein Gel als Matrix. Sie eignen sich sehr gut zur Auftrennung, haben jedoch den Nachteil, dass man relativ viel Proben benötigt und eine einzelne Analyse relativ lange dauert. Benötigt man kürzere Analysezeiten oder hat man nur sehr wenig Proben zur Verfügung, dann kann man auf die Kapillarelektrophorese ausweichen, die Analysezeiten von weniger als zehn Minuten bietet und für die Probenmengen von nur rund zehn Nanoliter benötigt werden.

Das grundlegende Funktionsprinzip der Kapillarelektrophorese ist mit dem der anderen Elektrophoresetechniken identisch. Auch hier wird ein elektrischen Feld verwendet, das die Substanzen nach Größe, Gewicht und Ladung auftrennt. Allerdings findet der Prozess hier in einem flüssigen Medium, welches sich in der Kapillare befindet, statt.