Genetische Barcodes im Dienste der Wissenschaft

Barcodes können mehr als viele denken. Nicht nur in Handel, Industrie und Logistik erweisen sie sich als äußerst praktisch, um Waren automatisch zu identifizieren. Auch Naturwissenschaftler machen sich diese Form der Kennzeichnung zunutze: Sie verwenden Strichcodes zur Artenbestimmung von Tieren und Pflanzen sowie zum Aufbau von genetischen Bibliotheken.

Beim sogenannten DNA-Barcoding werden aus Probenmaterial bestimmte kurze Genabschnitte isoliert, die für die jeweilige Art einzigartig sind. Die Abfolge der DNA-Bausteine sieht aus wie ein Strichcode.

Die so entstandenen Barcode-Sequenzen werden als Referenzen in Datenbanken gespeichert. Anhand dieser Bibliotheken können auch Nicht-Spezialisten und Behörden einzelne Organismen (sowie Teile und Produkte davon) einer Art zuordnen, die ansonsten schwierig zu bestimmen bzw. sehr artenreich ist. Gebraucht werden solche Lösungen beispielsweise, um den Schmuggel geschützter Arten aufzudecken, invasive Schädlinge zu identifizieren oder die Einhaltung von Fangquoten zu überwachen.

In Deutschland beschäftigen sich u.a. Projekte wie German Barcode of Life (GBOL) oder AutoMAt für die Fischereiforschung mit der Inventarisierung und genetischen Charakterisierung über DNA-Barcodes.

Chemiker übertragen das Prinzip auf Wirkstoff-Bibliotheken

Chemiker der Universität Basel nehmen sich die Natur als Vorbild, um eine riesige Datenbank zur Wirkstoffsuche auszubauen. Dabei fokussieren sie sich auf Makrozyklen, die als bioaktive Naturstoffe in der Medizin immer mehr Bedeutung gewinnen.

Neue Arzneimittel zu entwickeln ist sehr aufwendig: Beim sogenannten Wirkstoff-Screening müssen Millionen Stoffe und Stoffverbindungen daraufhin getestet werden, ob sie sich an das krankheitsauslösende Protein im Körper binden und eine heilende bzw. lindernde Wirkung entfalten. Um diesen Prozess zu vereinfachen, ist man zur „virtuellen Suche“ übergegangen: Mithilfe robotergestützter Testverfahren und Molekülbibliotheken lassen sich geeignete Leitstrukturen (die Ausgangsbasis für einen neuen Wirkstoff) schneller finden.

Für Makrozyklen standen bislang keine großen Bibliotheken für das Screening zur Verfügung. Das liegt auch daran, dass diese Verbindungsklasse nur sehr schwer im Labor hergestellt werden kann. Den Forschern des Departements Chemie der Universität Basel ist es nun aber gelungen, einen Syntheseansatz zu entwickeln, durch den eine Datenbank von mehr als einer Million verschiedener naturstoffähnlicher Verbindungen aus der Klasse der Makrozyklen erstellt werden konnte. Jeder einzelnen haftet ein spezifischer DNS-Barcode an, über den ein Treffer beim Screening zurückverfolgt werden kann.

Barcodes auch in der Industrie echte „Voranbringer“

Mittels Barcodes können Echtzeit-Betriebsdaten mit individuellen Produktaufträgen verknüpft werden. Durch die digitale Vernetzung eröffnen sich ganz neue Möglichkeiten für die Prozessoptimierung in der Produktion. Wenn Sie mehr über dieses Thema erfahren möchten, empfehlen wir Ihnen unser Whitepaper:

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Natalie Iwantschew

arbeitet seit 2016 im Fachbereich Online-Marketing bei Bluhm Systeme, wo sie unter anderem den internationalen Webauftritt www.bluhmsysteme.com betreut. Im Bluhm Blog berichtet sie über Wissenswertes zur industriellen Etikettierung, Inkjet-Kennzeichnung und Laserbeschriftung.
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