1. Slide 1Mikrosysteme – Microarrays
GrundlagenGrundlagen
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

2. Slide 2Mikrosysteme – Microarrays
MicroarraysMicroarrays
Das menschliche GenomDas menschliche Genom
PCRPCR
DNA microarraysDNA microarrays
AffymetrixAffymetrix
Protein microarraysProtein microarrays

3. Slide 3Mikrosysteme – Microarrays
Cracking the Genetic CodeCracking the Genetic Code
http://journals.plos.org/plosbiology/suppinfo/pbio.0050254/sd001.php

4. Slide 4Mikrosysteme – Microarrays
GenomicsGenomics
Forschung Grundlagen / PharmaForschung Grundlagen / Pharma
• Genetic CodeGenetic Code
• DNA ReplicationDNA Replication
• Protein synthesisProtein synthesis
• Gene expressionGene 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

5. Slide 5Mikrosysteme – Microarrays
Ein kurzer Exkurs zu DNA, RNA & PCREin kurzer Exkurs zu DNA, RNA & PCR

6. Slide 6Mikrosysteme – Microarrays
PCR (Polymerase-Chain-Reaction)PCR (Polymerase-Chain-Reaction)
DNADNA in vitroin vitro vervielfältigen durch Temperaturzyklenvervielfältigen 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 Mikrosystemen
Siehe online Buch, Chapter 4Siehe online Buch, Chapter 4

7. Slide 7Mikrosysteme – Microarrays
PCR (Polymerase-Chain-Reaction)PCR (Polymerase-Chain-Reaction)

8. 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
......

9. Slide 9Mikrosysteme – Microarrays
PCR - AnimationPCR - Animation

10. Slide 10Mikrosysteme – Microarrays
Affymetrix GeneChipAffymetrix GeneChip®®

11. Slide 11Mikrosysteme – Microarrays
PhotolithographiePhotolithographie
Lichtinduzierte chemische Reaktion auf der an der OberflächeLichtinduzierte chemische Reaktion auf der an der Oberfläche
adsorbierten/gebundenen Moleküleadsorbierten/gebundenen Moleküle
Lamp
Mask Chip
Feature

12. Slide 12Mikrosysteme – Microarrays
Herstellung eines GeneChipHerstellung eines GeneChip®®

13. Slide 13Mikrosysteme – Microarrays
Fertiger GeneChipFertiger GeneChip®®
MicroarrayMicroarray

14. Slide 14Mikrosysteme – Microarrays
Selektive HybridisierungSelektive Hybridisierung

15. Slide 15Mikrosysteme – Microarrays
GeneChipsGeneChips®®
für Gene Expressionfür Gene Expression

16. Slide 16Mikrosysteme – Microarrays
Beispiel Gene ExpressionBeispiel Gene Expression

17. Slide 17Mikrosysteme – Microarrays
Vielfache Anwendungen von MicroarraysVielfache Anwendungen von Microarrays
Agricultural biotech
Livestock diagnostics
or grading
Human diagnostics
Environmental testing
Food testing
Basic Research
Identity testing
Individualized medicine