Forschungsgesellschaft für Messtechnik,
Sensorik und Medizintechnik e.V. Dresden

On-Chip-Nachweis von phytopathogenen RNA-Viren mittels Oberflächenplasmonenresonanz

In diesem Projekt wurde ein Schnelltest für phytopathogene RNA-Viren entwickelt, mit dem sich vireninfizierte Pflanzen von nichtinfizierten Pflanzen schnell und eindeutig unterscheiden lassen. Ziel war es dabei, durch die Übertragung des biologischen Nachweissystems (DNA-RNA-Hybridisierung) auf die Surface Plasmon Resonance (SPR)-Plattform ein Lab-on-a-Chip-System für einen RNA-Viren-Schnelltest zu etablieren. Diese vom IWS bereits erfolgreich zur DNA-DNA-Hybridisierung eingesetzte Plattform wurde dazu so auf die DNA-RNA-Hybridisierung adaptiert, dass ein schneller und eindeutiger Nachweis von Virus-RNA möglich ist, ohne dass zusätzliche zeit- und kostenintensive Nukleinsäureamplifikationsschritte angewandt werden müssen. Biologische Komponente war dabei die DNA, mit der sich durch die auf dem SPR-Chip ablaufende DNA-RNA-Hybridisierung virale RNA detektieren lässt. Die Etablierung und Optimierung des Lab-on-a-Chip-Systems erfolgte zunächst am Beispiel des Barley Stripe Mosaic Virus (BSMV) bzw. mit den von ihm infizierten Weizenpflanzen. Anhand der erhaltenen Parameter konnten anschließend Eignung und Einsatzgebiete des Lab-on-a-Chip-Systems definiert werden. Parallel dazu wurde der an das Untersuchungsobjekt Virus angepasste "Molecular Beacon" Test erfolgreich als Vergleichsmethode eingesetzt. Basierend auf diesen Ergebnissen kann nun das auf der SPR-Plattform arbeitende Lab-on-a-Chip-System durch Veränderung der DNA-Sequenz der biologischen Komponente als RNA-Viren-Schnelltest für die Detektion jedes anderen RNA-Virus eingesetzt werden. Hierzu wurde am Beispiel des Potato Virus Y der Kartoffel sowohl die Funktionstüchtigkeit des Lab-on-a-Chip-Systems als auch die des als Vergleichsmethode dienenden Molecular Beacon" Tests bestätigt. Anhand der Messungen konnten so virusinfizierte Kartoffeln von nichtinfizierten Kartoffeln getrennt werden. 

Bearbeitet wurde das Forschungsthema vom 06/08 bis 03/11 von dem Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (Corrensstraße 3, 06466 Gatersleben, Tel.: 039482-5247) unter der Leitung von Prof. Dr. G. Kunze (Leiter der Forschungsstelle Prof. Dr. A. Graner) und der Fraunhofer-Gesellschaft e.V., Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS (Winterbergstraße 28, 01277 Dresden, Tel. 0351/2583-259) unter der Leitung von Dipl.-Ing. F. Sonntag (Leiter der Forschungsstelle Prof. Dr. E. Beyer).

Siehe auch IGF-Projekt 16816 BR "Multiplexer Schnellnachweis von Pflanzenpathogenen mittels Immunosensoren"