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Gene Bridges: Präzision ist gefragt - neues Verfahren zur DNA-Manipulation

Klonierung, Subklonierung und Modifikation von DNA beliebiger Größe ist nun an jeder Position möglich. Das neue Verfahren der Gene Bridges GmbH heißt Red/ET-Rekombination und erweist sich gegenüber herkömmlichen Techniken auch hinsichtlich seiner Genauigkeit und schnellen Durchführbarkeit als vorteilhaft.

Mit Hilfe der Red/ET-Rekombinationstechnologie ist der Anwender bei der DNA-Modifizierung nicht mehr an bestimmte Restriktionsschnittstellen gebunden. Auch ist der Gebrauch nicht auf DNA-Längen bis zu 15000 Basenpaaren begrenzt.
Bereits 1997 ließen sich die Molekularbiologen Prof. Dr. A. Francis Stewart und Dr. Youming Zhang vom EMBL Heidelberg diese Technologie weltweit patentieren. Im Jahr 2000 gründeten sie zusammen mit dem Betriebswirt Gary Stevens das Spin-off-Unternehmen Gene Bridges GmbH. Dessen Hauptsitz befindet sich im BioInnovationsZentrum Dresden, wo Zhang in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Dresden an weiteren Optimierungen der Technologie forscht. Seit Mai 2004 ist das selbstfinanzierte Unternehmen auch im Technologiepark Heidelberg vertreten. Dort stehen Gary Stevens und sein Team aus acht Mitarbeitern als Ansprechpartner für den Erwerb von Nutzungsrechten und zur Durchführung von Auftrags-DNA-Manipulationen zur Verfügung. Weltweit ansässige Distributoren versorgen Universitäten und öffentliche Forschungseinrichtungen mit den Red/ET-Kits.

Wie funktioniert Red/ET

Grundlage dieser Technologie ist das Expressionsplasmid Red/ET, mit dessen Hilfe sich DNA-Abschnitte basengenau an jeder beliebigen Stelle im Genom von E. coli einfügen lassen. Einzige Bedingung: Die beiden zu rekombinierenden DNA-Moleküle müssen Homologiearme von jeweils 50 Basenpaaren tragen. Diese lassen sich als Oligonucleotide synthetisieren und über eine PCR-Reaktion an ein lineares Fragment anhängen. Da mit der Oligonucleotid-Synthese die Herstellung beliebiger Sequenzen als Homologiearme möglich ist, lässt sich jede Stelle im Genom modifizieren. Das Red/ET-Plasmid enthält einen temperatursensitiven Replikationsstartpunkt, sodass der Anwender das Plasmid nach Ablauf der Reaktion schnell und leicht wieder entfernen kann.

Eine schematische Darstellung des Vektor-Konstruktes. (Abbildung: Gene Bridges)

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Red/ET-Technologie. Zum Vergrößern bitte anklicken. (© Gene Bridges)

Die Red/ET-Rekombination beginnt mit einem Crossover zwischen dem einzufügenden DNA-Abschnitt mit seinen Homologiearmen (hm) und dem Zielvektor. Das Red/ET-Plasmid sorgt als „Katalysator“ für den Austausch der DNA-Abschnitte. Das Produkt ist ein modifizierter Vektor.

Durch geschickte Auswahl der linearen Fragmente kann der Anwender sowohl Gene aus dem E.-coli-Chromosom durch Insertion eines Resistenzgens ausschalten als auch gezielt entfernen oder einfügen. Weiterhin können Selektionsmarker zum Einsatz kommen, die zusätzlich mit Erkennungsstellen für eine sequenzspezifische Rekombinase flankiert sind. Diese lassen sich anschließend durch kurze Expression des entsprechenden Enzyms schnell und zuverlässig entfernen. Somit kann der Anwender mehrere Gene nacheinander modifizieren.

Die Produktpalette von Gene Bridges

Zum kommerziellen Gebrauch bietet Gene Bridges die Nutzungsrechte der Red/ET-Rekombinationstechnologie an. Die Anwender erhalten zusammen mit der Lizenz eine Grundausstattung der dazu erforderlichen Reagenzien. Kunden können aber auch Gene Bridges direkt beauftragen, gewünschte DNA-Modifikationen für sie durchzuführen. Damit können sie diese Technologie erst einmal kennenlernen und auf Eignung für ihre Projekte überprüfen, bevor sie einen Lizenzvertrag eingehen. Für Forscher in nicht kommerziellen Einrichtungen bietet Gene Bridges verschiedene Kits für die Red/ET-Rekombinationstechnologie (inklusive Reagenzien zur Durchführung von Kontrollexperimenten) zu handelsüblichen Preisen an. Die Kits enthalten alle das gleiche Red/ET-Plasmid. Das Angebot umfasst weiterhin Hilfsmittel für ein erweitertes Anwendungsspektrum, z.B. bestimmte Plasmide und Stämme.

Anwendungsgebiete

Die neue Technik kann insbesondere in der „Weißen Biotechnologie“ von Nutzen sein. Dieser Bereich ist zur Produktion von bestimmten Substanzen auf unkomplizierte Modifikation des E.-coli-Genoms angewiesen. Somit lassen sich nicht nur maßgeschneiderte Produktionsstämme für bereits bestehende biotechnologische Produkte herstellen, sondern auch neue Produkte durch Verknüpfung von DNA-Abschnitten aus verschiedenen Organismen planen. (Literatur: Tim Zeppenfeld und Harald Kranz: Manipulation des E.coli-Chromosoms zur Optimierung von Produktionsstämmen. Laborwelt 5/2006, pp. 25-27).

Geschäftsführer Gary Stevens (links) und Laborleiter Dr. Harald Kranz präsentieren die Red/ET-Rekombinationstechnologie auf der BIO 2006 in Philadelphia. (© Gene Bridges)

„Die neue Rekombinationstechnologie steigert die Effizienz der DNA-Modifizierung,“ sagt Geschäftsführer Gary Stevens, „wenn man sich zum Beispiel den Weg der Arzneistoffentwicklung bis zum Gewinn wie einen Flaschenhals mit einem langen Korken vorstellt, so lässt sich mit Hilfe der neuen Rekombinationstechnologie ein durchaus größeres Stück von dem Korken herausziehen, als es bisher möglich war.“

RK – 25.10.06
© BIOPRO Baden-Württemberg GmbH

Weitere Informationen zum Beitrag:
Dr. Harald Kranz
Gene Bridges GmbH
Im Neuenheimer Feld 584
69120 Heidelberg
Tel.: (06221) 13 708 22
Fax: (06221) 13 708 29
E-Mail: harald.kranz@genebridges.com