Gelelektrophorese ist eine Technik, bei der biologische Moleküle voneinander getrennt und in der biologischen Forschung oder medizinischen Diagnostik identifiziert werden. Seit ihrer Entwicklung in den 1970er Jahren sind diese Techniken von unschätzbarem Wert bei der Identifizierung von Genen (DNA) und Genprodukten (RNA und Protein) von Forschungsinteresse. In den letzten Jahren sind neuere Techniken aufgetaucht, die mehr Spezifität und Details darüber liefern, was in lebenden Systemen passiert. Obwohl diese Elektrophoresetechniken nicht ersetzt haben und fortgeschrittene Manipulationen die Lebensfähigkeit der Technik erweitern können, ist es wichtig zu erkennen, was Gelelektrophorese kann und was nicht.
Elektrophorese hat begrenzte Probenanalyse
Die Elektrophorese ist spezifisch für jedes Gewebe, das Sie entnommen haben. Wenn Sie beispielsweise einen Southern Blot (eine Art Elektrophorese) auf einem Wangenabstrich durchführen, sehen Sie sich Gene aus den Epithelzellen Ihrer Wange und nirgendwo sonst in Ihrem Körper an. Dies kann manchmal von Vorteil sein, aber Forscher sind häufig an weiterreichenden Effekten interessiert.
Techniken wie die in-situ-Hybridisierung (ISH) können einen Gewebeschnitt entnehmen und die Genexpression in jedem kleinen Bereich dieser Probe analysieren. So können Forscher mit ISH jeden Gehirnbereich einer Probe untersuchen, während Elektrophoresetechniken nur wenige Bereiche gleichzeitig betrachten können.
Elektrophoresemessungen sind nicht genau
Gelelektrophorese kann ähnliche Proteine mit unterschiedlichen Gewichten effektiv trennen (dies ist eine Technik, die als Western Blotting bezeichnet wird). Es kann sie durch eine Technik, die als 2D-Elektrophorese bekannt ist, genauer trennen; Dies ist in der Proteomik üblich.
Leider sind alle mit dieser Technik durchgeführten Messungen bestenfalls halbquantitativ. Um die genaue Masse (Gewicht) von Proteinen zu erhalten, muss Massenspektroskopie verwendet werden, nachdem das Protein durch Elektrophorese gereinigt wurde. Darüber hinaus beruht der Vergleich der relativen Mengen verschiedener Moleküle auf der Bandendichte (Dunkelheit) verschiedener Flecken auf dem Gel. Diese Methode weist einen gewissen Fehlergrad auf, und Proben werden normalerweise mehrmals ausgeführt, um saubere Ergebnisse zu erhalten.
Umfangreiche Startprobe ist erforderlich
Elektrophorese ist eine Technik zur Isolierung und visuellen Identifizierung verschiedener Biomoleküle. Dies geschieht, indem ein elektrischer Strom durch das Gel geleitet wird, um geladene Moleküle unterschiedlichen Gewichts zu trennen. Wenn das Molekül, an dem Sie interessiert sind, nicht häufig genug ist, ist seine Bande praktisch unsichtbar und schwer zu messen.
DNA und RNA können vor der Elektrophorese etwas amplifiziert werden, dies ist jedoch mit Proteinen nicht praktikabel. Daher wird eine große Gewebeprobe benötigt, um diese Assays durchzuführen. Dies kann die Nützlichkeit der Technik einschränken, insbesondere in der medizinischen Analyse. Es ist praktisch unmöglich, eine Elektrophorese an Proben aus einer einzelnen Zelle durchzuführen; Durchflusszytometrie und Immunhistochemie werden häufiger verwendet, um die zellweise Expression von Proteinen zu beurteilen. Eine Technik namens PCR eignet sich hervorragend zur präzisen Messung kleinster RNA-Mengen.
Nur bestimmte Moleküle können visualisiert werden
Die Elektrophorese eignet sich hervorragend zum Trennen und Identifizieren von mittleren bis großen Biomolekülen. Viele der Moleküle, die Forscher untersuchen möchten, sind jedoch kleiner; kleine Hormone, Neurotransmitter und Ionen können nicht durch Elektrophorese gemessen werden. Dies hat zwei Gründe: Sie reagieren nicht richtig mit dem Elektrophoresepräparat (normalerweise eine Technik) SDS PAGE genannt) und selbst wenn sie es täten, sind sie zu klein, um sich richtig zu trennen, und würden aus dem Boden herausschnellen das Gel. Diese Moleküle werden stattdessen durch Techniken wie RIAAs (Radioimmunoassays) und ELISAs (enzyme-linked immunosorbant assay) gemessen.
Elektrophorese ist geringer Durchsatz
Die Gelelektrophorese hat im Allgemeinen einen geringen Durchsatz, was bedeutet, dass Daten nicht besonders schnell produziert werden. Vergleichen Sie die Elektrophorese, bei der Sie eine kleine Handvoll RNA-Moleküle gleichzeitig betrachten können, mit der PCR (Polymerase-Kettenreaktion), die Tausende von Proben gleichzeitig auswerten kann. In ähnlicher Weise kann die Durchflusszytometrie Messungen von Tausenden einzelner Zellen vornehmen und komplexe Korrelationen, während die Elektrophorese Zellen en masse betrachtet und nicht so fein machen kann Diskriminierungen. PCR und Durchflusszytometrie stellen massiv parallele bzw. serielle Prozesse dar und übertreffen beide die Möglichkeiten der Elektrophorese zur Generierung von Forschungsdaten bei weitem.