Genexpression auf DNA‐Biochips: Strukturierung durch Strangverdrängungs‐Lithographie

Abstract

Die lithographische Strukturierung von DNA-Molekülen ermçglicht die räumliche Organisation von zellfreien, genetischen Schaltkreisen unter streng kontrollierten Bedingungen. Im Folgenden beschreiben wir einen biokompatiblen, DNA-basierten Chip-Photolackn amens "Bephore", der mittels Photo-und Elektronenstrahllithographie strukturiert werden kann. Das Verfahren basiert auf der Spaltung eines chemisch modifizierten, haarnadelfçrmigen DNA-Moleküls durch ultraviolettes Licht oder Elektronen, und auf einer nachfolgenden DNA-Strangverdrängungsreaktion. Hierbei werden alle Schritte in wässriger Lçsung und ohne eine chemische Entwicklung des Photolacks durchgeführt, wodurch sich der lithographische Prozess als besonders robust und biokompatibel auszeichnet. Bephore eignet sich auch füre in mehrstufiges lithographisches Verfahren und erlaubt dadurch die Immobilisierung verschiedener DNA-Moleküle mit Mikrometer-Präzision. Als Anwendung fürdas Verfahren zeigen wir die Expression dreier Gene,d ie in Kompartimenten auf einem Chip immobilisiert wurden, und die Entstehung der daraus resultierenden, räumlichen Proteinexpressions-Gradienten.