Im Zuge der Lernpartnertage am 23. und 24 Januar besuchte der Biologie-LK der Q1, in der Begleitung Herrn Querbachs, das Institut für Mikrobiologie der RWTH Aachen. Als Ziel des Besuches galt es, die theoretischen Konzepte der Gentechnik, die zuvor im Unterricht erarbeitet worden waren, praxisorientiert
zu erleben. Speziell auf das Verfahren des Gentransfers über bakterielle Plasmide wurde in den zweitägigen Experimenten eingegangen.
Um den Schülern den Stoff näher zu bringen und einen sicheren Umgang mit den erforderlichen Methoden zu gewährleisten, wurden diese durch ein speziell angefertigtes Skript auf die Versuche vorbereitet. Auch während der praktischen Arbeit fungierte dieses Skript als Anleitung. Vor Ort standen den Schülern zwei Mitarbeiter des Institutes zur Verfügung, die im Notfall Hilfestellung gaben und über die zu Grunde liegenden Vorgänge aufklärten. Den Schülern wurde somit direkte Einsicht in die praktischen Vorgänge der Laborarbeit, aber auch in die aktuelle Forschung der Gentechnik geboten.
Insgesamt erstreckte sich der Besuch über zwei Vormittage, jeweils von 9:00 bis etwa 14:00 Uhr. Inkubations- und andere Wartezeiten, die ebenfalls Teil der Laborarbeit sind, ließen einige kürzere Pausen zu, sowie ein größere Mittagspause, in der die Schüler die Möglichkeit besaßen, in der Mensa Vita der RWTH zu Mittag zu essen. Dies erlaubte einen Einblick auf das gesamte Leben innerhalb der Universität, der über das Institut und die Laborarbeit hinausging.
Der erste Tag des Besuches begann mit einer kurzweiligen Einführung in die Thematik des Gentransfers und einer kurzen Besprechung der ersten Arbeitsschritte. Es wurde eine Aufteilung in Zweier- und Dreiergruppen vorgenommen, die an bereits fertig eingerichteten Laborplätzen mit dem Experimentieren begannen. Im ersten Schritt wurde ein sogenannter Vektor erstellt, also ein Medium zum Transport genetischen Materials. Im Sinne der Transformation wurde hierbei ein bakterielles Plasmid verwendet. In dieses Plasmid, das Gene zur Antibiotikaresistenz und zur β-Galactosidase-Synthese enthält, wurde eine gewünschte DNA-Sequenz insertiert. Die Insertionsstelle des Plasmids weist dabei die Besonderheit auf, dass bei erfolgreicher Einführung des Transgens die Synthese der β-Galactosidase unterdrückt wird. Auf die Insertion in das Plasmid folgte im nächsten Schritt die Transformation in behandelte E. coli Bakterien. Die Kultur wurde über die Nacht inkubiert. Das Medium war für die Blau-Weiß-Selektion vorbereitet, also sowohl mit X-Gal als auch Bakterien besetzt, die durch das Antibiotikum unterdrückt werden sollten. Bei blauen Kulturen ist von der Fähigkeit auszugehen, dass X-Gal abgebaut werden kann und das Antibiotikum synthetisiert wird. Demnach war bei ihnen die Transformation erfolgreich, nicht aber die Insertion des Transgens in das ursprüngliche Plasmid, da X-Gal nur durch β-Galactosidase in einen blauen Farbstoff gespalten werden kann. Dahingegen war das Experiment bei weißen Kolonien erfolgreich, sowohl die Antibiotikaresistenz, also das transgene Plasmid, war vorhanden als auch das durch Insertion eingefügte Gen.
Am zweiten Tag beschäftigte sich der LK mit der Gelelektrophorese. Hierzu wurde DNA, die durch die sogenannte PCR (Polymerase Chain Reaction) am voherigen Tag vervielfältigt wurde, in ein Filtrat gegeben, dass an einer Spannungsquelle angeschlossen ist. Die negativ geladenen DNA-Fragmente bewegen sich durch diese Spannungsanlage, je nach Größe, mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. So bleibt abschließend ein Muster zurück, dass Aufschluss über die Längen der DNA-Fragmente gibt und deren Separation ermöglicht. Des Weiteren wurde die körpereigene DNA aus Mundschleimhautzellen extrahiert und gereinigt. Zu guter Letzt bekamen die Schüler die Möglichkeit an einer kurzen Führung durch das Institut teilzunehmen und etwas mehr über die dortigen Projekte zu erfahren. Dies bildete einen gelungenen Abschluss des zweiten Tages und beendete somit die Lernpartnertage.
Text: Alexander Becker, Yannick Bergs und Frederik Waberski
