Slide 1Mikrosysteme – Microarrays

Grundlagen Grundlagen Mikro- und NanosystemeMikro- und Nanosysteme

Mikro- und Nanosysteme in der Umwelt, Biologie und MedizinMikro- und Nanosysteme in der Umwelt, Biologie und Medizin

MicroarraysMicroarrays

Dr. Marc R. DusseillerDr. Marc R. Dusseiller

Slide 2Mikrosysteme – Microarrays

MicroarraysMicroarrays

Das menschliche GenomDas menschliche Genom

PCRPCR

DNA microarraysDNA microarrays

AffymetrixAffymetrix

Protein microarraysProtein microarrays

Slide 3Mikrosysteme – Microarrays

Cracking the Genetic CodeCracking the Genetic Code

http://journals.plos.org/plosbiology/suppinfo/pbio.0050254/sd001.php

Slide 4Mikrosysteme – Microarrays

GenomicsGenomics

Forschung Grundlagen / PharmaForschung Grundlagen / Pharma• Genetic CodeGenetic Code• DNA ReplicationDNA Replication• Protein synthesisProtein synthesis• Gene expression Gene expression

Technische EntwicklungenTechnische Entwicklungen• PCR (Polymerase-Chain-Reaction)PCR (Polymerase-Chain-Reaction)• DNA sequencingDNA sequencing• DNA microarraysDNA microarrays• LOC devices (Lab-on-a-Chip)LOC devices (Lab-on-a-Chip)

Bioinformatik (grosse Datenmengen)Bioinformatik (grosse Datenmengen)• SpeicherungSpeicherung• AnalyseAnalyse• InterpretationInterpretation

Slide 5Mikrosysteme – Microarrays

Ein kurzer Exkurs zu DNA, RNA & PCREin kurzer Exkurs zu DNA, RNA & PCR

Slide 6Mikrosysteme – Microarrays

PCR (Polymerase-Chain-Reaction)PCR (Polymerase-Chain-Reaction)

DNA DNA in vitroin vitro vervielfältigen durch Temperaturzyklen vervielfältigen durch Temperaturzyklen• Genetischer FingerabdruckGenetischer Fingerabdruck• VaterschaftstestsVaterschaftstests• Erkennung von KrankheitenErkennung von Krankheiten

zb. Erbkrankheiten, Mutationen, SNPs oder virale Infektionenzb. Erbkrankheiten, Mutationen, SNPs oder virale Infektionen• Klonierung von GenenKlonierung von Genen• Analyse alter (fossiler) DNAAnalyse alter (fossiler) DNA

1983 von Kary Mullis erneut (!) erfunden -> Nobelpreis1983 von Kary Mullis erneut (!) erfunden -> Nobelpreis

In MikrosystemenIn MikrosystemenSiehe online Buch, Chapter 4Siehe online Buch, Chapter 4

Slide 7Mikrosysteme – Microarrays

PCR (Polymerase-Chain-Reaction)PCR (Polymerase-Chain-Reaction)

Slide 8Mikrosysteme – Microarrays

PCR (Polymerase-Chain-Reaction)PCR (Polymerase-Chain-Reaction)

Bei jedem Cycle wird die DNA verdoppeltBei jedem Cycle wird die DNA verdoppelt

Ab dem 3. Cycle gibt es reine Target DNAAb dem 3. Cycle gibt es reine Target DNA

00 11 00

11 22 00

22 44 00

33 88 22

44 1616 88

55 3232 2222

1010 1‘0241‘024 1‘0041‘004

2020 1‘048‘5661‘048‘566 1‘048‘5261‘048‘526

......

Slide 9Mikrosysteme – Microarrays

PCR - AnimationPCR - Animation

Slide 10Mikrosysteme – Microarrays

Affymetrix GeneChipAffymetrix GeneChip®®

Slide 11Mikrosysteme – Microarrays

PhotolithographiePhotolithographie

Lichtinduzierte chemische Reaktion auf der an der Oberfläche Lichtinduzierte chemische Reaktion auf der an der Oberfläche adsorbierten/gebundenen Moleküleadsorbierten/gebundenen Moleküle

Lamp

Mask Chip

Feature

Slide 12Mikrosysteme – Microarrays

Herstellung eines GeneChipHerstellung eines GeneChip®®

Slide 13Mikrosysteme – Microarrays

Fertiger GeneChipFertiger GeneChip®® Microarray Microarray

Slide 14Mikrosysteme – Microarrays

Selektive HybridisierungSelektive Hybridisierung

Slide 15Mikrosysteme – Microarrays

GeneChipsGeneChips®® für Gene Expression für Gene Expression

Slide 16Mikrosysteme – Microarrays

Beispiel Gene ExpressionBeispiel Gene Expression

Slide 17Mikrosysteme – Microarrays

Vielfache Anwendungen von MicroarraysVielfache Anwendungen von Microarrays

Agricultural biotech

Livestock diagnosticsor grading

Human diagnostics

Environmental testing

Food testing

Basic Research

Identity testing

Individualized medicine