Isotopemarkierung

Isotopemarkierung bezeichnet das Einbringen von Isotopen in chemische Verbindungen oder biologische Systeme, um deren Verteilung, Stoffwechselwege oder Struktur nachverfolgen zu können. Sie dient der quantitativen und qualitativen Analyse, der Untersuchung von Reaktionsmechanismen sowie der Verfolgung von Molekültransporten.

Es wird zwischen stabiler und radioaktiver Isotopenmarkierung unterschieden. Stabile Isotope wie 13C, 15N, 2H (Deuterium) oder 18O werden genutzt, wenn eine wiederholte Messung oder lange Beobachtungszeiträume gewünscht sind und keine Strahlung entsteht. Radionuklide wie 14C, 3H, 32P oder 18F, 11C werden eingesetzt, wenn zeitlich kurze Ereignisse sichtbar gemacht oder bildgebende Verfahren wie Positronen-Emissionstomographie (PET) ermöglichen sollen.

Typische Methoden umfassen die metabolische Markierung, bei der Zellen oder Organismen mit isotopisch beschrifteten Vorstufen arbeiten, sowie chemische Markierungen, bei denen spezielle Reagenzien eingesetzt werden. In der Proteomik ist SILAC (Stable Isotope Labeling by/with Amino Acids in Cell Culture) ein bekanntes Verfahren; in der NMR- und Massenspektrometrie ermöglichen 13C/15N-Markierungen bessere Signale und Identifikationen. Quantitative Ansätze wie Isotopendilution oder mit isobarischen Markern (z. B. TMT, iTRAQ) dienen der relativen und absoluten Messung von Biomolekülen.

Anwendungen finden sich in Biologie, Medizin, Pharmaentwicklung, Umweltforschung und Diagnostik. Isotopemarkierung unterstützt das Verständnis von Stoffwechselwegen, Drug-Tracking, Proteinwechselwirkungen, Pharmacokinetik und Sicherheitsbewertung. Sicherheits- und regulatorische Aspekte sind insbesondere bei radioaktiven Sequenzen relevant, weshalb entsprechende Genehmigungen und Strahlenschutzmaßnahmen erforderlich sind.