pdf lesen - Rahel-Varnhagen

Spannende Einblicke in die Arbeitswelt der Biotechnologie
„Das war fantastisch“, urteilten die Studierenden des RahelVarnhagen-Kollegs einhellig nach dem Besuch der mobilen
Erlebniswelt BIOTechnikum, die am 25. und 26. November in
Hagen Station machte. Die Idee dazu entstand im Rahmen des
Projektkurses „Präsentationstechniken“, in dem auf verschiedenen
Wegen primär Themen aus dem Bereich der MINT-Fächer
aufgearbeitet werden sollen. Während die Teilnehmer dieses
Kurses sich neben der praktischen Arbeit von DNA-Extraktion aus
Mundschleimhautzellen, deren Vervielfältigung und der Analyse
eines genetischen Fingerabdrucks auch noch mit der
Dokumentation der Praktika befassten, hatten auch andere Studierende der Stufen E2FH, H1v/H1, H2v/H2,
H3v/H3 Hemer Gelegenheit, selbst mit der Ausstattung eines modernen Biotechnologie-Labors zu hantieren und
so einen Einblick in die Arbeitswelt der Biotechnologie zu erhalten. Der imposante Truck der Initiative
„BIOTechnikum: Erlebnis Forschung – Gesundheit, Ernährung Umwelt“
des Bundesministeriums für Bildung und Forschung bietet einen
Überblick über die verschiedensten
Aspekte aktueller Forschung. Auch
der Hagener Bundestagsabgeordnete René Röspel (SPD),
Forschungsexperte seiner Fraktion
und von Hause aus Molekularbiologe, nahm sich die Zeit, vorbei
zu schauen. Er machte in seiner
Begrüßungsansprache auf die Wachstumspotentiale der Zukunftstechnik
aufmerksam. Dann wurde es ernst: Mit Hilfe einer Schritt für Schritt-Anleitung
wurden die Proben aufgearbeitet. Dabei war es schon recht praktisch, nicht nur
die beiden Wissenschaftlerinnen Dr. Anne Wiekenberg und Dr. Aline Anton,
die die Ausstellung begleiten, um Rat fragen zu
können, sondern auch von Herrn Röspel
Hilfestellung beim Hantieren mit den
ungewohnten Eppendorf-Pipetten zu bekommen.
Gelernt ist eben gelernt. In mehreren Schritten wurde die eigene DNA extrahiert
und aufgearbeitet, zwischendurch abzentrifugiert. Am Ende stand eine wasserklare
Flüssigkeit, in der die winzigen DNA-Spuren kaum auszumachen waren. Das war
schon anders als im größer dimensionierten Versuch,
den einige Studierende bereits im Unterricht mit
Zwiebel-DNA gemacht hatten und bei dem die
riesige Menge sichtbar ausgefällt wurde. Daher
musste nun im nächsten Schritt diese winzige
Ausgangsmenge vermehrt werden. Dabei wird die
DNA erwärmt, um die Wasserstoffbrückenbindungen zu lösen, die die beiden
Einzelstränge zusammenhalten. Nach dem Abkühlen kann dann mit Hilfe von
Nukleotidbausteinen in der Lösung komplementär der Gegenstrang synthetisiert
werden, so dass am Ende die DNA-Menge verdoppelt ist. Der Thermocycler führt
mehrere dieser Heiz- und Abkühlvorgänge aus, bis dass genug Material vorliegt,
mit dem dann in anderen Verfahren weitergearbeitet werden kann. Während die
PCR lief, wurden im oberen Stockwerk des Trucks kurze Filme gezeigt, die die
vielfältigen Anwendungsgebiete der Ergebnisse biotechnologischer Forschung
zeigten. Beispiele waren der Ersatz zerstörten Knorpels im Kniegelenk, der aus patienteneigenen Zellen gezüchtet
und konstruiert wird, die Weiterentwicklung von Stents, Drahtgeflechten, die bei der Verengung von
Blutgefäßen diese wieder gangbar machen und deren Beschichtung mit Wirkstoffen verhindert, dass ein zu
heftiges Zellwachstum die Adern wieder verlegt oder die Anwendung von Nanopartikeln bei der Behandlung
eines Prostata-Tumors, der eine wesentlich schonendere Behandlung ermöglicht, als die herkömmliche
Bestrahlung mit einer Cobalt-Kanone. Alles sehr spannende und wichtige Themen, die großes Interesse weckten.
Bereits vor dem Besuch der mobilen Erlebniswelt hatten einige Studierende mit Berufen in diesem Bereich
geliebäugelt, nun mit dem Einblick in die Arbeit und die praktischen Anwendungen ist das Interesse noch mehr
gewachsen. Um sich in der Vielfalt der Möglichkeiten zu orientieren, gab es Informationsmaterial und die
Chance, die Wissenschaftlerinnen direkt zu fragen, die sich auch freundlicherweise für Interviews des
Projektkurses zur Verfügung stellten. Einige der Studierenden hatten sich zusätzlich zur allgemeinen Öffnungszeit
für die Öffentlichkeit die Ausstellung mit Exponaten zu den einzelnen Bereichen angesehen und sich von den
Modellen und interaktiven Medien faszinieren lassen.
Anschließend ging es an die Auswertung, ob die DNA-Extraktion und ihre Vermehrung erfolgreich abgelaufen
waren. Das lässt sich anhand von Kurven beurteilen, bei denen die Emission eines DNA-Farbstoffkomplexes
gemessen wird. Fazit: In jeder Probe konnte DNA nachgewiesen werden, die Nachwuchsforscher hatten also
sauber gearbeitet.
Im letzten Schritt erfolgt nun in der Kriminaltechnik oder bei einem Vaterschaftsnachweis die Auftrennung von
DNA-Fragmenten mittels Agarose-Gelelektrophorese. Dazu wurden die mittels PCR vermehrten DNA-Fragmente
in die Taschen eines Agarose-Gels gefüllt, dass sich in einer Kammer mit elektrisch leitfähiger Flüssigkeit befindet.
Dabei bewegen sich die negativ geladenen Fragmente in einem elektrischen Feld zum positiven Pol einer
Gelkammer. Es entsteht eine Verteilung von Fragmenten, die ein
sogenanntes Bandenmuster bilden, das ein bisschen an den Barcode auf
Verpackungen erinnert. Sichtbar gemacht wird das Bandenmuster in
diesem Fall durch die Zugabe des Stoffs Ethidiumbromid, der dem Gel
beigefügt wird. Er interkaliert zwischen die Basen der DNA-Fragmente
und fluoresziert unter UV-Licht. Die Lichtintensität ist dabei
proportional zur vorliegenden DNA/RNA-Konzentration, sowie zur
Länge der Nukleinsäure. Da das Gießen und Beschicken eines Gels
sowohl einige handwerkliche Routine als auch einen entsprechenden
Zeitaufwand erfordert, hätte es den Rahmen des Praktikums gesprengt,
wenn die Studierenden auch diesen Schritt selbst gemacht hätten. So
wurde exemplarisch ein Gel in der Elektrophoresekammer gefahren und
anschließend beurteilt. Da gleich lange DNA-Fragmente gleich weit
laufen, kann bei einem Vergleich der DNA verschiedener Personen mit
einer Referenz abgelesen werden, ob eine Übereinstimmung vorliegt. In
einem weiteren Verfahren, der Kapillarelektrophorese, könnte dann noch
die Feinabstimmung erfolgen, so dass die Aussage abgesichert werden
kann. Die einzelnen Banden könnten auch mit einem Skalpell aus dem Gel
ausgeschnitten und diese speziellen DNA-Fragmente für andere
Untersuchungen weiterverwendet werden.
Zurück im Unterricht gab es viel zu
diskutieren. Während die
Teilnehmer des Projektkurses nun
dabei sind, ihr Material zu sichten
und zu einer Präsentation zusammen
zu stellen, informieren sich die
Studierenden des Leistungskurses
der H2/on weiter über die
verschiedenen Aspekte der roten,
grünen und weißen Biotechnologie
und bereiten diese allgemeinverständlich auf, um sie dann bei einem geplanten Diskussionsabend in der Schule,
zu dem auch Herr Röspel als Sachverständiger herzlich eingeladen ist, vorzustellen und als Diskussionsgrundlage
zu nutzen. Bio- und Gentechnologie sind die Forschungsbereiche der Zukunft, mit deren Hilfe viele Probleme der
Menschheit gelöst werden können, allerdings stellen sich auch ethische Fragen, in wie weit der Mensch in die
Natur eingreifen darf.