Die Silica-Membran-Methode ist die für Spurenuntersuchungen am besten geeignete Methode, da sie saubere DNA liefert, einen schonenden Umgang mit dem Material erlaubt und bei hohem Arbeitsaufkommen auch von einem Roboter durchgeführt werden kann. Sie beruht darauf, daß DNA in Gegenwart von hoch konzentrierten chaotropen Salzen reversibel an Silica (= Siliziumdioxid, SiO2) bindet. Die Zellen aus der Spur werden zunächst chemisch und durch Zugabe von Proteinase K, einem proteinspaltenden Enzym, aufgebrochen. Das Gemisch wird dann mit chaotropen Salzen versetzt und auf eine unbewegliche Silica-Membran gegeben, an die die DNA-Moleküle dann fest binden. Jetzt kann man den Zellschrott und sonstige Moleküle (unter Beibehaltung der Salzkonzentration) wegwaschen, bis am Ende nur noch die DNA an der Membran „klebt”. Indem man zum Schluß mit einer Lösung spült, die keine chaotropen Salze mehr enthält, löst sich die Bindung der DNA an der Membran, sie wird freigesetzt und ist nun schön sauber für die nächsten Schritte verfügbar. Fast alle kommerziell erhältlichen Kits verwenden eine Modifikation der Silica-Methode, die zum Teil sehr stark abgewandelt wird.
Ein Beispiel dafür sind Magnetkügelchen („magnetic beads”), die bei den forensischen Kits sehr beliebt sind, weil sie sehr saubere DNA hervorbringen.
Dabei werden winzige magnetische Kügelchen (braun) mit Silica oder einer anderen stark DNA bindenden Substanz (teilweise haben die Hersteller da ihr eigenes Geheimrezept) beschichtet. Im Verlauf der Extraktion binden dann die Kügelchen die DNA-Moleküle (grün). Dann wird das Extraktionsgefäß in ein starkes Magnetfeld gesetzt und die Kügelchen werden rein mechanisch im Gefäß festgehalten, während man den Zellschrott und anderes Material (rot und blau) aus der Präparation entfernen und danach mit sehr stringenten Bedingungen die DNA waschen kann. Am Schluß löst man chemisch die DNA wieder von den Kügelchen ab und trennt diese, wieder mit einem Magneten, von der sauberen DNA.
Manche Spuren bedürfen zusätzlich noch einer speziellen Anpassung und/oder Vorbehandlung für die Extraktion. Z.B. ist es oft nötig, vor der DNA-Extraktion aus Blutspuren die Erythrozyten zu entfernen, weil der Blutfarbstoff Hämoglobin ein bekannter PCR-Hemmstoff ist.
Ein anderer Problemfall sind Mischspuren z.B. aus Sperma und Vaginalsekret, wie sie oft bei der Spurensicherung nach Sexualdelikten auftreten. Solche Mischungen bestehen häufig aus 10 mal mehr Vaginalsekret als Sperma und daher besteht die Gefahr, daß das weibliche DNA-Profil (also das des Opfers) das männliche (das des Täters) „unterdrückt”, obwohl man ja gerade das des Täters unbedingt benötigt. Bei solchen Spuren bedarf es daher einer sogenannten „Differentiellen Lyse”. Hierfür macht man sich die unterschiedliche Stabilität von weiblichen und männlichen Spurenbestandteilen zunutze. Die weiblichen Zellen sind meist (Vaginal)Epithelzellen, die eine dünne und leicht zu brechende Zellmembran aufweisen, wohingegen die männlichen Zellen Spermien sind, die eine recht derbe, stabile Hülle haben. Man wählt zu Beginn der Extraktion Lysebedingungen (mit SDS und Proteinase K), die nur die Epithelzellen aufbrechen, nicht aber die Spermien. Aus dem Gemisch entfernt man dann die Nicht-Spermien-DNA und setzt anschließend härtere Lysebedingungen ein (wie oben aber zusätzlich noch DTT) , die selbst die Spermien aufknacken können. Danach kann man aus dem Gemisch gezielt die Spermien-DNA isolieren, die nun, ohne Überlagerung von weiblicher DNA, analysiert werden kann.
Am Ende des Extraktionsprozesses sollte man also ausreichende, halbwegs intakte und saubere DNA haben, die man dann als Grundlage für die Erstellung eines DNA-Profils einsetzen kann. SOLLTE. Leider läuft aber bei der Extraktion, ganz besonders bei schwierigem Spurenmaterial, nicht immer alles glatt und es kann passieren, daß nicht genug DNA gewonnen wurde oder die extrahierte DNA noch immer mit Inhibitoren verunreinigt ist. Man sollte also, bevor es weitergeht, herausfinden, wieviel DNA man denn nun hat und ob sie ausreichend sauber und intakt ist. Und wie das geht, erfahren Sie im nächsten Teil unserer beliebten Serie 😉
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