Ethidiumbromid - Ein Mythos auf dem Prüfstand

Cornel Muehlhardt

Der tägliche Eiertanz ums Agarose-Gel hat einen Namen: C₂₁H₂₀BrN₃. Geläufiger ist der unaussprechliche Buchstabenwurm unter der Bezeichnung "Ethidiumbromid".

Der Laborraum. Unendliche Weiten. Wir schreiben das Jahr... naja, ziemlich früh in der Geschichte der Molekularbiologie muss es gewesen sein, obwohl das Internet nicht verrät, wann der erste Labor-Eumel auf die Idee kam, DNA mit Ethidiumbromid anzufärben. Allerdings ersieht man daraus auch die Arroganz, mit der die heutige Generation daherkommt – ich kann mir nämlich gar nicht vorstellen, dass vor den Siebziger Jahren irgendjemand so viel Hirn und Intelligenz besaß, um zu sagen: "So, DNA wollt ihr anfärben. Wie ist das aufgebaut? Dann probiert’s doch mal mit Ethidiumbromid." Mein Fehler. Daher meine Bitte: Sollte irgendjemand um die Historie des Ethidiumbromids in der Biologie wissen, möge er mir doch ein kleines Mail schreiben.

Seither jedenfalls ist das Zeug aus dem Labor nicht mehr hinfortzudenken und gehört zu diesem Geschäft wie der Abfluss ans Waschbecken. Im Gegensatz zum Trispuffer aber umgibt das Ethidiumbromid ein mystischer Hauch. Die Chemie ist ein dreckiges, lebensverkürzendes Gewerbe, das weiß man. Chemiker sind gesundheitsverachtende Helden. Wir aber sind Biologen. Also keine Helden. Oder doch? Auch wir sind schließlich vielen Gefahren ausgesetzt, man denke nur an den Straßenverkehr. Oder Ethidiumbromid...

Phenol stinkt, BoTox macht schön

Ulkigerweise endet dort die Liste meist schon, denn Phenol wird nur noch ungern verwendet, weil’s stinkt – da sind Biologennäschen empfindlich; Chloroform macht die Haut weiß und unansehnlich, tötet aber nicht und Botulinustoxin ist bei Schönheitsmedizinern häufiger anzutreffen als in biologischen Sicherheitsbereichen. Ethidiumbromid also, Geißel des Laborbiologen.

Eigentlich ist es ja kein Wunder, dass Ethidiumbromid bei den Forschern dieser Welt ein Gefühl der Panik auslöst, raum gerade eine Flasche Sekt leert. Harry übergibt sich unter professioneller Aufsicht und das Praktikum ist gerettet.

Oder diese kleine Perle der Sicherheitsliteratur, die ich in einigen SOPs (Standard Operating Procedure for Chemicals or Processes) gefunden habe: "If any ethidium bromide contacts the skin, wash with soap and water for 15 minutes."

Wenn sich die Knochenhaut dann noch nicht abgeschält hat, suchen Sie bitte das medizinische Personal im Aufenthaltsraum auf und feiern Sie eine Runde mit.

Ethidiumbromid ist mutagen

Geschichten, wie das Leben sie so schreibt – sowas flößt natürlich Vertrauen ein! Außerdem weiß schließlich jedes Kind, dass Ethidiumbromid mutagen wirkt. Interessant daran ist, dass EtBr zwar in der Literatur tatsächlich allenthalben als stark mutagen bezeichnet wird, was sich auch im Ames-Test zeigen lässt (oder zumindest in einigen Varianten davon), doch eine cancerogene oder teratogene Wirkung ist bis jetzt nicht wirklich nachgewiesen worden (giftig ist es übrigens auch nicht sonderlich, auch wenn das häufig behauptet wird). Bedeutet das, dass nicht alles, was Mutationen auslöst, auch Krebs induziert? Oder liegt es daran, dass die Dumpfheimers dieser Welt eher den Ballermann bevölkern und an sonneninduziertem Hautkrebs sterben?

Angesichts der Konzentrationen, mit denen man üblicherweise arbeitet, sollte man die Aufregung um das Ethidiumbromid vermutlich auf ein gesundes Maß reduzieren. SDS ist schließlich auch reizend für Haut und Augen und kann Übelkeit und Durchfall auslösen; trotzdem steckt es in hohen Konzentrationen in jedem Haarwaschmittel drin. Natürlich sind alle Regeln des sauberen Arbeitens beim Umgang mit Ethidiumbromid einzuhalten und so mancher Arbeitsschritt kann optimiert werden.

So hat man früher die Gele üblicherweise in größeren Mengen Färbelösungen nachgefärbt, was zwar tatsächlich für den Nachweis kleiner DNA-Banden besser, aber meistens mit einiger Sauerei verbunden ist: Die EtBr-Menge in der Färbelösung ist relativ groß (ca. 100-200 µg, das entspricht einer halben Aspirintablette) und damit lässt sich eine Kleckserei beim Hin- und Hergießen der Lösungen beim Färben kaum vermeiden. Gibt man das EtBr direkt in die aufgekochte Agarose, kommt man mit kleineren Mengen aus – die Literatur behauptet meist 0,5 µg/ml Lösung, tatsächlich funktionieren 0,1 µg/ml auch sehr gut. Damit beschränkt sich das Gefahrenpotential im wesentlichen darauf, ob man in der Lage ist, fünf Mikroliter aus einem kleinen Fläschchen in eine große Flasche zu pipettieren; im allgemeinen ein vertretbares Risiko. Nitrilhandschuhe eignen sich für diese Art von Arbeiten wesentlich besser als Latexhandschuhe, da letztere – selbst die dicken mit 0,3 mm Wandstärke – für Ethidiumbromid ähnlich durchlässig sind wie ein Nudelsieb.


Altes Problem: Die Entsorgung...

EtBr-Abfälle sind adequat zu entsorgen; bei der oben beschriebenen Methode schließt das vor allem das Gel und den Elektrophoresepuffer ein, weil EtBr geladen ist und während der Elektrophorese in den Puffer wandert. Die Entsorgung flüssiger Abfälle erfolgt über Aktivkohle-Säulen, die man selber herstellen kann (1 mg Aktivkohle adsobriert ca. 50 ml einer frisch angesetzten 1%igen EtBr-Lösung) oder über spezielle Adsorber-Kartuschen, die man käuflich erwerben kann. Festabfälle sind Sonderabfall und sollten verbrannt werden – zwar ist EtBr tatsächlich UV-empfindlich und zerfällt innerhalb von zwei bis drei Wochen, wenn man eine EtBr-haltige Agaroselösung im Regal stehen lässt, doch käme nur Lieschen Müller auf die Idee, derartige Abfälle "abklingen" zu lassen, indem man den Abfallsack für einen Monat in die Sonne stellt.

Dennoch ist die Verwendung von EtBr bis zu einem gewissen Grad Glaubenssache, ähnlich wie bei der Radioaktivität: Wer dem Zeug nicht traut, wird jedesmal Schüttelfrost bekommen, wenn er damit arbeitet. Tatsächlich gibt es Alternativen (z.B. die Silberfärbung!), wobei ich mich hier allerdings auf die bekannteste beschränken möchte, das SYBR green I, den verbreitetsten der DNA-bindenden Fluoreszenzfarbstoffe aus dem Programm von Molecular Probes. Das Zeug ist ein reines Wunder: Es ist nicht mutagen, anscheinend auch nicht giftig, sehr viel sensitiver als EtBr (man kann also geringere DNA-Mengen damit nachweisen) und es kann in vielen praktischen ready-to-use Darreichungsformen erworben werden.

Einzig beim Preis schlägt das Pendel zu Gunsten von EtBr aus – da allerdings trennen Welten die beiden Farbstoffe. Und wenn ich Welten sage, dann meine ich effektiv: Welten! Ganz wie beim Ethidiumbromid kann man den Wunderfarbstoff direkt in das Agarosegel geben zwecks Färbung im Laufe der Gelelektrophorese, oder man färbt das Gel, ganz klassisch, nachträglich.


Exquisit und teuer: SYBR green

Ich habe die Kosten spaßeshalber hier in meinem Schweizer Exil berechnet und kam auf stattliche 6-7 Franken Kosten, die so für eine Gelfärbung anfallen (der Franken steht übrigens derzeit bei ungefähr 0,65 Euro). Ich muss gestehen, dass ich bei diesem Wert leicht, ganz leicht zusammengezuckt bin, weil bei manchem Gel so der Nachweis der Banden fast so teuer kommt wie seine gesamte Herstellung, inklusive der DNA, die dort aufgetragen ist. Wer sich statt dessen den Luxus erlaubt, ein Gläschen fertige EtBr-Stocklösung zu kaufen, bei dem schlägt der Nachweis gerade mal mit 2,4 Rappen pro Gel zu Buche (das entspricht einem dreihundertstel der Kosten), und wer die Sauerei nicht scheut und sich die Stocklösung selbst ansetzt, kann die Kosten sogar auf 0,1 Rappen drücken. (Ein "Geheimtip" hilft allerdings, die Kosten beim Umgang mit dem Wunderfarbstoff zu senken: Man kann SYBR green auch in den Probenpuffer geben – 4 µl/ml sollen reichen; das färbt auch und senkt den Verbrauch ungeheuer.)

Meine Umfrage in etlichen befreundeten Labors ergab allerdings, dass auch die anderen Angaben zu SYBR green I ein wenig cum grano salis zu sehen sind. Zwar soll die Sensitivität viel höher sein als bei EtBr, doch schwanken selbst die Angaben von Molecular Probes im Bereich zwischen Faktor 100 und 2, während die meisten Benutzer "ungefähr gleich gut" urteilten (mit Ausnahme von Acrylamidgelen, bei denen SYBR green tatsächlich überlegen zu sein scheint). Auch die Ungefährlichkeit relativiert sich, weil der Hersteller natürlich einen ebenso sorgfältigen Umgang empfiehlt wie mit anderen Chemikalien.

Bezeichnend ist vielleicht, dass in meinem Dunstkreis die meisten Labors nach anfänglicher Begeisterung wieder zum EtBr zurückgekehrt sind. Die Tatsache, dass Molekularbiologen auch nicht häufiger an Krebs erkranken als andere Menschen, nimmt der Sache bei einiger Überlegung doch viel von ihrem Schrecken. Oder, wie ein gelerprobter Laborleiter beim Pipettieren lapidar kommentierte: "Eigentlich ist das UV-Licht doch gefährlicher als das Ethidiumbromid." Wie wahr, wie wahr...



Letzte Änderungen: 08.09.2004