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Thermocycler Moderne Thermocycler erlauben auch komplexe PCR-Applikationen

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Die Polymerase-Kettenreaktion ist heute etablierte Methode zur In-Vitro-Amplifikation doppelsträngiger DNA. Ihre Anwendungen sind schier unendlich. Moderne Thermocycler müssen vor allem schnell und reproduzierbar arbeiten und flexibel auf unterschiedliche Probenaufkommen reagieren können.

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Abb.1: Geschwindigkeit, Präzision, Flexibilität – an moderne Themocycler stellen sich verschiedenste Anforderungen. (Bild: Biometra)
Abb.1: Geschwindigkeit, Präzision, Flexibilität – an moderne Themocycler stellen sich verschiedenste Anforderungen. (Bild: Biometra)

Denaturierung, Primer-Annealing, Elongation – zyklisch wiederholt ermöglichen diese drei, durch bestimmte Temperaturen definierten, Schritte die spezifische und exponentielle In-Vitro-Amplifikation auch kleinster Mengen doppelsträngiger DNA. Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist heute in nahezu allen molekularbiologisch arbeitenden Laboren unabdingbar – Thermo- cycler gehören somit zur Grundausstattung derselben. Neben grundsätzlichen Anforderungen wie hohe Heiz- und Kühlraten, Temperaturstabilität bzw. Regelgenauigkeit sowie die Temperatur-Homogenität der Heizblöcke sind je nach Anwendung auch Geräteeigenschaften wie Flexibilität, Hochdurchsatz und erweiterte Funktionen gefragt. PCR-Anforderungen von Laboren können mitunter sehr dynamisch sein – ausreichende Speicherkapazitäten sind dabei ebenso hilfreich wie die Möglichkeit, Formate und Durchsätze flexibel anpassen zu können. In den meisten modernen Thermocyclern können die Proben wahlweise in PCR-Platten, Strips oder Einzelgefäßen eingesetzt werden. Doppelblocksysteme wie im Peqstar 2x von Peqlab oder Wechselblocksysteme wie im Flexcycler von Analytik Jena ermöglichen je nach Anforderung hohe Flexibilität. Der Flexcycler bietet beispielsweise acht unterschiedliche Themoblöcke mit automatischer Blockerkennung. Neben den üblichen Reaktionsgefäßen und Platten können in diesem System auch Objektträger eingesetzt werden.

Gradienten, Speicherplatz und Garantien

Beide Systeme – Peqstar 2x und Flexcycler – bieten für die schnelle Optimierung von PCR-Protokollen mit schwierigen oder unbekannten Templates eine Gradienten-Funktion. Beim Peqstar 2x deckt der Gradient einen Temperaturbereich von 35 bis 105 °C ab, bei einem maximalen Gradienten von ±15 °C. Das System besitzt einen internen Speicher für 500 000 PCR-Programme und es können beliebig viele über USB-Stick oder Netzwerk-Rechner gespeichert werden. Die Peltiertechnologie der Heizblöcke ist heute so ausgereift, dass viele Hersteller mehrjährige Gerätegarantien gewährleisten. So bietet beispielsweise Biostep, deutscher Vertriebspartner von Techne, für den TC-Plus vier Jahre Garantie auf Gerät und Block, allerdings bei maximal 100 000 Zyklen.

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Von Hochdurchsatz bis Real-Time-PCR

Die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit von PCR-Amplifikationen hängt neben der Temperaturstabilität und -homogenität der Blöcke auch davon ab, ob das System einer Verdunstung der Proben effektiv entgegenwirken und so verhindern kann, dass sich Konzentrationsverhältnisse in den Proben entscheidend verändern. Speziell für einen effektiven Verdunstungsschutz hat Eppendorf für seinen Mastercycler pro die Vapo-Protect-Heizdeckeltechnologie entwickelt. Auf diese Weise werden beispielsweise durch Verdunstung bedingte unspezifische Primer-Bindungen verhindert.

Für Labore die PCRs im Hochdurchsatz durchführen müssen ist die Möglichkeit einer Robotereinbindung sinnvoll wie sie der DNA Engine Tetrad 2 von Bio-Rad bietet. Neben der High-Throughput- und Standard-PCR eignet sich das System darüber hinaus unter anderem auch zur Touchdown-, Gradienten- und Long-PCR sowie zur Erstellung von siRNA-Konstrukten.

Darüber hinaus ist es für viele Anwender entscheidend, ob sich der Thermocycler auch für Real-Time-PCR-Anwendungen aufrüsten lässt. Der Mastercycler pro von Eppendorf bietet diese Möglichkeit und auch Analytik Jena hat kürzlich ein neues Modul in den Markt eingeführt mit dem sich bestehende Thermocycler zu einem kompletten Real-Time-PCR-Instrument nachrüsten lassen. Auch die T-professional-Systeme von Biometra lassen sich mit dem Toptical-Modul für die Real-Time-PCR umrüsten. Das neue System kann mit bis zu sechs Anregungs- und Emissionsfiltern nach Wahl ausgestattet werden. Die Anregung der Fluorophore erfolgt durch langlebige LED-Technologie. Zudem ermöglicht die hohe Wärmeleitfähigkeit des Silberblocks des neuen Toptical Thermocyclers sehr gute Temperaturuniformität sowie hohe Heiz- und Kühl-raten.

* *Dr. I. Ottleben: Redaktion LABORPRAXIS, E-Mail: ilka.ottleben@vogel.de

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