Gelelektrophorese: Prinzipien, Anwendungen und Vorteile

Gelelektrophorese ist ein Prozess, um DNA-Stränge zu trennen, indem man sie durch ein Gel drückt, das auf einem erhitzten (und abgedeckten) Tisch platziert ist. Die Porösität des Gels bewirkt, dass größere Fragmente zuerst getrennt werden, während kleinere Fragmente weiterhin durch das Gel wandern. Seit seiner ersten experimentellen Verwendung in den 1930er Jahren wurde die Gelelektrophorese durch den Einsatz verschiedener Gelarten verfeinert. Beginnend mit Saccharose- und dann Stärkegele, erhöhte die DNA-Trennung in der Elektrophorese mit der modernen Verwendung von Agarose- und Acrylamidgelen erheblich. Mit der Entwicklung der Kapillarelektrophorese sind für beide Methoden bestimmte Vor- und Nachteile deutlich geworden.

Agarose-Gel

Agarose-Gel lässt sich leicht zum Gebrauch gießen und Proben können leicht zurückgewonnen werden. Das Gel ist auch hochmodifizierbar, um die Trennung zwischen großen und kleinen DNA-Molekülen zu erhöhen. Da es aus einem Zucker hergestellt wird, der in Seetang vorkommt, ist Agarose billiger als Alternativen und ein sichereres Gelprodukt für die Verwendung in der Elektrophorese.

Acrylamid-Gel

Wie Agarose ist Acrylamid leicht zu modifizieren. Mit einer höheren Belastungskapazität kann es mehr Proben gleichzeitig laufen lassen. Sein Hauptvorteil gegenüber Agarose ist, dass Acrylamid kleinere Poren hat, was es besser geeignet macht, kleinere DNA-Moleküle zu trennen, die Agarose-Gel nicht trennen könnte. Allerdings ist Blasenbildung ein größeres Problem bei Acrylamid, und da Acrylamid ein Neurotoxin ist, kann es sehr gefährlich sein, damit zu arbeiten.

Kapillarelektrophorese

Da Wärme im Polymer schnell dissipiert, dauert die Kapillarelektrophorese weniger Zeit als Gele; Minuten im Vergleich zu Stunden. Darüber hinaus kann der gesamte Prozess automatisiert werden, da die Ergebnisse elektronisch überwacht werden. Allerdings kann die Kapillarelektrophorese nicht so viele Proben gleichzeitig laufen lassen wie Gele, und die Maschinen (preislich über 100.000 $ pro Einheit) und Reagenzien kosten wesentlich mehr als die Gel-Methode der Trennung, sodass die meisten Labore keinen Zugang zu der Technologie haben.