DE3927467C2 - Vorrichtung und Verwendung einer Vorrichtung zur Trennung und und Detektion von Komponenten eines Stoffgemisches durch Temperaturgradienten-Gelelektrophorese - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung und eine Verwendung der Vorrichtung zur Durchführung der Temperatur­ gradienten-Gelelektrophorese.

Der Nachweis von Mutationen in genetischem Material oder der Nachweis der phänotypischen Konsequenz einer genetischen Muta­ tion ist eine wichtige analytische Aufgabe in vielen Bereichen biologischer Forschung, angewandter Medizin, biotechnischer Produktion und Kriminalistik. Auf genetischer Ebene bedeutet eine Mutation den Austausch mindestens eines Nukleotides oder Basenpaares auf DNA- oder RNA-Ebene. Die Molekularbiologie erlaubt mit Hybridisierungs- oder Sequenzierungstechniken den Nachweis einer Mutation in klonaler DNA oder RNA. Diese Techni­ ken beschränken sich jedoch auf forschungsnahe Anwendungen. Für den Routineeinsatz konnte ein technischer Standard, der dem Ver­ gleich mit immunologischen Methoden (ELISA usw.) standhält, nicht erreicht werden.

Die Temperaturgradienten-Gelelektrophorese (TGGE), wie sie in der DE-OS 36 22 591 beschrieben wurde, ist eine Methode zur De­ tektion geringer struktureller Unterschiede oder Besonderheiten biologischer Makromoleküle wie Nukleinsäuren oder Proteine. Die Technik ist jedoch ungeeignet für eine automatisierbare Analyse, wie sie zum Beispiel bei Bestimmung vieler Einzelproben im kli­ nischen Bereich bei der Analyse genetischer Erkrankungen oder in der forensischen Analytik notwendig ist. Mit Hilfe der TGGE- Technologie gelang es, Mutationen ohne umständliche differen­ tielle Hybridisierung direkt sichtbar zu machen (Riesner et al. (1989), Electrophoresis 10, S. 377-389), jedoch beschränkt sich die Technik auf die Handhabung einer Flachbett-Gelelektrophorese für die forschungsmäßige Analytik. Ähnliche Resultate liefert die Kombination aus Flachbett-Gelelektrophorese und einem dena­ turierenden chemischen Gradienten, der sich aber kaum reprodu­ zierbar formen läßt und somit für eine Automatisierung nicht in Frage kommt.

Die notwendige Voraussetzung für die sensitive Erfassung selbst einzelner Mutationen in der TGGE ist ein homogenes Temperatur­ niveau im Gel senkrecht zur Laufrichtung der Elektrophorese, d. h. an Orten gleichen elektrischen Potentials. Dies kann zum Beispiel durch die doppelseitig temperierte senkrechte Elektro­ phorese nach D. R. Thatcher und B. Hodson (1981), Biochemistry 197, S. 105-109, nicht hinreichend realisiert werden, da die thermisch nicht ausreichend verbundenen gegenüberliegenden Thermostatierplatten an Orten gleichen elektrischen Potentials nicht identische Temperaturen aufweisen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es somit, eine Vorrichtung zu schaffen, die die Anwendung der TGGE zur automa­ tischen Auswertung von Hybridisierungsexperimenten ermöglicht und die Nachteile der Undurchführbarkeit der TGGE für den analytischen Routinebetrieb beseitigt und die TGGE insgesamt leichter handhabbar macht.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkma­ len des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Vorrichtung besteht aus mindestens zwei Heiz- oder Kühlvor­ richtungen oder einer Heiz- und einer Kühlvorrichtung zum Aufbau des Temperaturgradienten. Die Heiz- oder Kühlvorrichtungen sind mit Wärmereservoirs verbunden. Die Wärmereservoirs und Heiz- oder Kühlvorrichtungen sind so ausgebildet, daß sie einen ein Trennmedium enthaltenden Hohlkörper vollkommen umschließen.

Dieser Hohlkörper enthält die zur Trennung verwendete Trenn­ matrix oder das trägerfreie Trennmedium in seinem Lumen. Zum Aufbau des reproduzierbaren Temperaturgradienten oder bei iso­ thermer Verfahrensweise zur Gewährleistung eines reproduzier­ baren einheitlichen Temperaturniveaus des Trennmediums ist der Hohlkörper von einem Thermostatiermantel umschlossen. Dabei kann der Thermostatiermantel vorzugsweise thermisch leitend mit dem Wärmereservoir oder den Heiz- oder Kühlvorrichtungen verbunden sein.

Die Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer bevorzugten Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 1a zeigt einen Querschnitt durch den von einem Thermostatiermantel um­ schlossenen Hohlkörper mit innen angeordnetem Trennmedium längs der Linie A-A.

Die Fig. 2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufbau eines zeitlichen Temperaturgradienten.

Die Fig. 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung, die eine Vielzahl der zur Trennung verwendeten Hohlkörper aufnehmen kann.

Die Fig. 4 verdeutlicht schematisch den Verfahrensablauf mit der Vorrichtung gemäß Fig. 2.

Die in Fig. 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform besteht aus zwei Heiz- oder Kühlvorrichtungen 1, 2 mit den dazugehörigen Temperaturen T₂ und T₁. Diese Heiz- bzw. Kühlvorrichtungen 1, 2 sind leitend mit Wärmereservoirs 4, 5 verbunden. Die Heiz- oder Kühlvorrichtungen sowie das Wärmereservoir weisen zentri­ sche Durchbohrungen auf. Durch diese Bohrungen ist ein Hohlkör­ per 6 beidseitig durchdringend angeordnet. Der Hohlkörper 6 ist von einem Thermostatiermantel 7 allseitig umschlossen. Der Hohlkörper befindet sich im Thermostatiermantel zentriert. Der Hohlkörper 6 enthält in seinem Lumen das zur Trennung verwendete Medium. Der Thermostatiermantel besteht aus wärmeleitendem Material, insbesondere dem Material, aus dem auch die Wärmere­ servoirs hergestellt sind. Die Temperaturniveaus 1, 2 werden zum Beispiel durch Peltierelemente, thermostatisierbare Flüssig­ keitsbäder oder elektrische Heizungen 9 beheizt bzw. gekühlt. Am Ende der Trennstrecke ist eine Detektionseinheit 10 vorge­ sehen. Die Fig. 1a zeigt die Situation im Querschnitt längs der. Linie A-A. Der Zwischenraum zwischen der äußeren Wand des Hohlkörpers 6 und der inneren Wand des Thermostatierman­ tels 7 ist durch eine viskose Flüssigkeit 8 ausgefüllt. Das Trennmedium füllt vollständig den Querschnitt des Hohlkörpers 6. Der Hohlkörper 6 ist zylindrisch ausgebildet, zum Beispiel als Kapillare. Die an einer beliebigen Stelle der Trennstrecke herrschende Temperaturberechnet sich nach der Formel T = T₂ - (T₂ - T₁) × d₂/(d₁ + d₂). Dabei bedeutet d₁ der Abstand des Ortes von der Temperatur T₁ und d₂ der Abstand des Ortes von der Tem­ peratur T₂, die jeweils an den Temperaturniveaus 2, 1 herrschen.

Die Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform zur Durchfüh­ rung des Verfahrens als einer von einem zeitlichen Temperatur­ gradienten überlagerten Elektrophorese. Sie besteht aus drei Temperaturniveaus 1, 2, 3, die hier wiederum mit Wärmereservoirs verbunden sind. Die Komponenten Hohlkörper 6, Thermostatierman­ tel 7, Detektionseinheit 10, Heiz- oder Kühlvorrichtung 9 sind ähnlich der Vorrichtung gemäß. Fig. 1 ausgebildet. Lediglich der Thermostatiermantel 7 ist mit dem Wärmereservoir der Heiz- oder Kühlvorrichtung am Temperaturniveau 2 nicht thermisch leitend verbunden.

Die Fig. 4a bis 4d zeigen den Verfahrensablauf mit einer Vorrichtung gemäß der Fig. 2. Der Gradient des elektrischen Feldes, das zur Trennung verwendet wird, ist in Richtung der Abszisse aufgetragen und symbolisiert gleichzeitig beliebige Orte der zu durchlaufenden Trennstrecke. Auf der Ordinate sind einmal in positiver Richtung die Temperaturniveaus in Abhängig­ keit vom Ort eingezeichnet (Fig. 4a). Die Wanderungsgeschwin­ digkeit der Komponenten der zu trennenden Probe ist durch Stufenfunktion unterhalb der Temperaturkurve dargestellt. Z. B. ist die Wanderungsgeschwindigkeit bei T₁ (t₀) ungefähr gleich Null. Aufgetragen wird die Probe bei Temperaturniveau T₀, das in diesem Fall einfachheitshalber gleich dem Temperaturniveau T₂ am Ende der Elektrophorese-Trennstrecke sein soll. Nach Auftrag nehmen die Stoffe 1 und 2 das gepunktete Volumen in bezeichneter Position ein. Die Probe wandert längs des Feldgradienten in dem Trennmedium, bis sie das Temperaturniveau T₁ erreicht. Wenn beispielsweise die Probe aus Nukleinsäuren besteht, erfahren diese hier eine teilweise Denaturierung durch Aufweitung des Doppelstrangs in sogenannte "Loops" (Schleifen). Dadurch bedingt wird die Wanderungsgeschwindigkeit reduziert. Die Probe wird aufkonzentriert an der Grenze zwischen T₀ und T₁. Diese Situa­ tion ist in Fig. 4b in Form des geringeren Volumens dargestellt (Zeitpunkt t₁). Die Temperatur des Temperaturniveaus T₁ wird nun abgesenkt als Funktion der Zeit. Die thermodynamisch stabilere Fraktion, in Fig. 4c als Fraktion Nr. 2 gekennzeichnet, schließt nun die Doppelhelix und gewinnt höhere Mobilität. Dadurch bedingt beginnt diese Fraktion in das Trennmedium zu wandern. Fig. 4d zeigt nun die Situation bei einem Zeitpunkt t₃, bei dem die Temperatur T so weit abgesunken ist, daß auch die thermodynamisch instabilere Probe, hier mit der Nr. 1 ge­ kennzeichnet, mit der Wanderung durch das Trennmedium beginnt. Die Komponente Nr. 2 hat in dieser Zeit allerdings schon einen beträchtlichen Teil der Trennstrecke durchlaufen oder sie bei entsprechender Dimensionierung bereits verlassen, wo sie detek­ tiert werden kann. Diese Ausführungsform verwendet vorzugsweise eine sehr kurze Kapillare mit Trennmedium und läßt sich an drei thermisch voneinander getrennten Bereichen thermostatieren (T₀, T₁, T₂). Die an der Temperaturgrenze zwischen T₀ und T₁ statt­ findende partielle Denaturierung, beispielsweise von Nuklein­ säuren zur Bildung interner "Loops" (Schleifen), kann durch ent­ sprechende Reagenzien unterstützt werden.

An den Grenzen der einzelnen Temperaturniveaus kommt es jedoch über einen flüssigen Wärmetauscher zu unscharfen Temperaturgren­ zen, so daß die Darstellung gemäß Fig. 4a bis 4d nur als idealisierte Rechteckform von Temperatur und Wanderungsgeschwin­ digkeit gesehen werden soll. Um trotzdem eine möglichst scharfe Grenze der Temperaturniveaus zu gewährleisten, wird bevorzugt, die Temperaturniveaus T₂/T₁/T₀ nicht wärmeleitend zu verbinden.

Die Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß Heiz- und Kühlvorrichtungen mit den entsprechenden Wärmereservoirs eine Vielzahl der Hohlkörper 6 aufnehmen können, indem die Vorrichtungen 4 und 5 blockartig - 4a, 5a - ausgestaltet sind und eine Vielzahl von Durchbohrungen 11 aufweisen, durch die die Hohlkörper 6 hinausragend, zum Beispiel endseitig hinausragend angeordnet sind. Diese Vorrich­ tung hat den Vorteil, daß sich mit einer Vorrichtung eine Großzahl von Analysen mit dem Ziel der Detektion von bekannten oder unbekannten Mutationen durchführen läßt. Die Vorrichtung gewährleistet, daß mehrere Proben gleichzeitig unter Temperie­ rung durch verschiedene Thermostatierelemente, jedoch mit je einem gemeinsamen Heiz- oder Kühlsystem analysiert werden kön­ nen. Eine bevorzugte Ausführungsform ist auf das Format Mikro­ titer (96 Well) adaptiert im Sinne linearer Mehrkanalsysteme, vorzugsweise 8 oder 12, oder einem 96-Kanal-System. Als "Read out"-System (Ablese-System) finden vorzugsweise fluoreszenzmar­ kierte Nukleinsäuresonden Verwendung, die optisch durch handels­ übliche Detektionssysteme am Anfang und/oder am Ende der Ther­ mostatiervorrichtung als Funktion der Trenndauer und ortsfest registriert werden können. Damit lassen sich mit Hilfe von geeigneten Reagenzienkits Mutationen in genetischem Material automatisch auswerten.

Die thermische Äquilibrierung der jeweiligen Heiz- oder Kühlvor­ richtungen kann homogen elektrisch über Heizdrähte, vorzugsweise jedoch über Peltierelemente erfolgen. Auch flüssige Heizvorrich­ tungen in Form thermostatierbarer Flüssigkeitsbäder kommen in Frage. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, daß die mit den thermostatierbaren Ummantelungen der Kapillare verbundenen Heiz- oder Kühlvorrichtungen gegenüber allen Ummantelungen nahezu identische Temperaturen an den jeweiligen Übergangsstellen auf­ weisen. Dieses läßt sich durch eine symmetrisch gebaute Peltier­ heizung/-Kühlung realisieren oder im Falle der Flüssigtemperie­ rung durch gegenläufige durchströmte Kanäle, wobei die Summe der Temperaturen gegenüberliegender Flüsse an jeder Kapillar­ position nahezu identisch bleibt.

Der räumliche Temperaturgradient des mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausführbaren Verfahrens kann so aufgebaut werden, daß mit einer regelbaren Heiz- oder Kühlvorrichtung auf der Probenseite ein bestimmtes Temperaturniveau eingestellt wird, während das zweite, räumlich getrennte Temperaturniveau durch die Temperatur des Elektrophoresebades auf der gegenpoligen Seite definiert ist. Diese einfache Verfahrensweise ist dann möglich, wenn das Elektrophoresebad so dimensioniert ist, daß die Temperatur konstant bleibt. Dazu ist ein hinreichend groß dimensioniertes Elektrophoresebad notwendig. Vorzugsweise wird jedoch auch hier das zweite Temperaturniveau etwa durch Peltier­ elemente, Heizdrähte oder thermostatierbare Wasserbäder regelbar ausgestaltet.

Nach dem Probenauftrag werden die Komponenten des zu trennenden Stoffgemisches längs des elektrischen Feldes in das Trennmedium hineinwandern. Dabei erreichen sie das erste Temperaturniveau und erfahren eine Konformationsumwandlung, die in einer drasti­ schen Reduktion der Wanderungsgeschwindigkeit resultiert. Dies wird entweder direkt durch die eingestellte Temperatur erreicht oder in Kombination mit partiell denaturierenden Reagenzien. Sind die zu trennenden Komponenten beispielsweise Nukleinsäuren, werden durch die partielle Denaturierung die Doppelstränge teil­ weise zu größeren "Loops" aufgeweitet, die in dem Trennmedium quasi steckenbleiben und der Elektrophorese nicht mehr folgen können. Wird nun die Temperatur gesenkt, so bilden sich die "Loop"-Regionen in Abhängigkeit ihrer thermodynamischen Stabili­ tät zurück, wodurch die Mobilität der Nukleinsäuren in dem Trennmedium wieder erhöht wird. Die jeweilige Temperatur ist eine Stoffcharakteristik der entsprechenden Nukleinsäure. Somit gelingt es, die verschiedenen Komponenten in Abhängigkeit der Temperatur zu trennen. Die Moleküle, deren Mobilität erhöht wurde, wandern durch die Trennstrecke und können am Zielpol der Elektrophorese detektiert werden.

Es ist ebenfalls möglich, einen Temperaturgradienten mit stei­ gender Temperatur in Elektrophorese-Richtung auszubilden, in welchem die Moleküle zunächst nach ihrem thermodynamisch par­ tiellen Aufschmelzverhalten in dem Trennmedium getrennt werden. Bei tieferer Temperatur werden zunächst die thermodynamisch instabilsten Strukturen partiell thermisch denaturieren, zum Beispiel bei Nukleinsäuren durch Ausbildung von "Loop"-Regionen. Die Mobilität dieser Nukleinsäuren wird drastisch gesenkt, so daß diese in dem Trennmedium entweder "steckenbleiben" oder zumindest nur noch sehr langsam wandern. Die übrigen Komponenten wandern weiter durch das Trennmedium, bis jeweils ihre spezifi­ sche Denaturierung zum drastischen Mobilitätsverlust der jewei­ ligen Moleküle in dem Trennmedium führt. Bei bestimmter Wahl der Maschengröße des Trenngels führt die Restmobilität der quasi arretierten Biomoleküle dazu, daß nach einiger Zeit - wenn auch sehr langer Zeit - alle Komponenten des zu trennenden Gemisches die Trennstrecke durchwandern können. Unterstützt wird dieser Effekt dadurch, daß die Mobilität der partiell denaturierten Nukleinsäuren bei vollständiger Denaturierung - also Trennung in die Einzelstränge - wieder drastisch zunimmt, da jetzt nur noch die Einzelstränge durch das Trennmedium wandern. Die thermodynamisch instabilsten Nukleinsäuren, die bei tiefen Temperaturen bereits ihre Mobilität verlieren, wandern zwar sehr langsam im Gel weiter, erreichen jedoch irgendwann ein höheres Temperaturniveau, das zum vollständigen Aufschmelzen führt, so daß die Doppelstränge in ihre Einzelstränge zerfallen. Dies führt dann zu der oben beschriebenen beschleunigten Wanderungs­ geschwindigkeit.

Dieser Effekt kann auch zur Beschleunigung der Elektrophorese insgesamt ausgenutzt werden. Sind die Komponenten durch Teil­ denaturierung und Mobilitätsverlust in dem Trennmedium voneinan­ der getrennt worden, dann kann das Temperaturniveau des gesamten Trennmediums über den Schmelzpunkt der Doppelstränge hinaus erhöht werden, um alle Doppelstränge vollständig in Einzelsträn­ ge zu überführen. Danach gewinnen alle Komponenten ihre Mobili­ tät zurück. Zur Durchführung dieser Verfahrensweise ist es jedoch erforderlich, daß die Temperatur entweder sehr schnell über das gesamte Trennmedium äquilibriert wird oder die Elektro­ phorese bis zur Äquilibrierung der Temperatur unterbrochen wird, beispielsweise durch Abschaltung des elektrischen Feldes. Vor­ zugsweise sind die zu trennenden Moleküle von ähnlicher Größe. Die Verfahrensweise unter den beschriebenen Bedingungen gewähr­ leistet dann bei der isothermischen Elektrophorese mit hohem Temperaturniveau, daß die getrennten Komponenten im weiteren Verlauf der Elektrophorese ihren relativen räumlichen Abstand beibehalten.

Eine andere Verfahrensweise, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchführbar ist, benutzt lediglich ein zeitlich gesteuertes variables Temperaturprogramm an der Probenauftrags­ seite der Elektrophorese zum Aufbau eines zeitlichen Temperatur­ gradienten, der zur Trennung der Komponenten des Stoffgemisches führt. Man läßt die zu trennende Probe zunächst elektrophore­ tisch in das Trennmedium hineinwandern. Das Temperaturniveau auf der Probenauftragsseite ist so gewählt, daß beispielsweise bei Nukleinsäuren die Doppelstränge zu "Loops" aufgeweitet sind, ohne jedoch vollständig aufgeschmolzen zu werden. Die Bildung von "Loops" kann durch geeignete Reagenzienwahl unterstützt werden. Dies führt dazu, daß die zu analysierenden Komponenten am Beginn der Elektrophorese in dem Trennmedium quasi arretiert sind. Wird nun die Temperatur abschnittsweise gesenkt, so bilden sich die thermodynamisch stabilsten Doppelstränge zurück, so daß diese Nukleinsäuren eine erhöhte Mobilität aufweisen. Diese beginnen dann durch das Trenngel zu wandern. Durch die nachfol­ gende Temperaturänderung werden dann nachfolgend die Nuklein­ säuren mit der nächstniedrigeren thermodynamischen Stabilität mit der Wanderung beginnen. Es kann vorteilhaft sein, die Temperaturabsenkung schrittweise durchzuführen, um den Tren­ nungseffekt in räumlicher Hinsicht zu verstärken. Die mit der Wanderung beginnenden Moleküle gewinnen quasi einen räumlichen Vorsprung beim Durchwandern des Trennmediums. Bei hinreichend großem Abstand der thermodynamischen Stabilität ist es jedoch auch möglich, den Temperaturgradienten relativ schnell konti­ nuierlich zu senken. Bei dieser Verfahrensweise kann es vorteil­ haft sein, auch den Elektrophorese-Endpunkt mit einer regelbaren Heiz- oder Kühlvorrichtung zu versehen.

Bei allen Verfahrensweisen ist es jedoch notwendig, zum Aufbau eines reproduzierbaren Temperaturgradienten bzw. reproduzierba­ rer isothermischer Bedingungen das Trennmedium mit einem ther­ misch leitenden Thermostatiermantel zu umschließen. Zur Aus­ bildung des reproduzierbaren Temperaturgradienten bzw. des isothermen Temperaturniveaus ist es unbedingt erforderlich, daß der Energiefluß im Thermostatiermantel klein ist gegenüber den Energieflüssen in Heiz- und Kühlelement.

Die zur Temperatur-Gelelektrophorese verwendbaren Temperaturen liegen vorzugsweise im Bereich von 0 bis 100°C. Das Trennmedium besteht vorzugsweise aus Polyacrylamid-Gelen.

Die erfindungsgemäß ausgestaltete Temperaturgradienten-Gelelek­ trophorese eignet sich insbesondere auch für eine Vorgehenswei­ se, bei der ein Temperaturgradient nicht räumlich dimensioniert ist, sondern zeitlich variabel bzw. zeitlich gradientenförmig aufgebaut wird. Darunter ist zu verstehen, daß ein Heiz- oder Kühlreservoir mit einem zeitlich definierten Temperaturprogramm geregelt wird, wodurch sich die Mobilitäten der zu trennenden Moleküle letztlich als Funktion der Zeit steuern lassen. So läßt sich zum Beispiel eine offene zirkuläre Nukleinsäure oder auch eine partiell denaturierte doppelsträngige Nukleinsäure bei hohen Temperaturen im Gel quasi "arretieren" und erst nach Ablauf einer bestimmten Zeit durch Senken der Temperatur nach reversibler Strukturrückbildung in dem Trennmedium mobilisieren. Der Vorteil dieser Technik liegt darin, daß hierbei äußerst kurze Trennstrecken realisiert werden können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das damit durchführbare Verfahren können sowohl zur analytischen Erfassung als auch zur Präparation von Komponenten aus Stoffgemischen verwendet werden. Die Analyse und Präparation können an vielen Proben simultan durchgeführt werden. Die Detektion und Auswertung können automa­ tisch erfolgen. Insbesondere eignen sich Verfahren und Vorrich­ tung zur Präparation und Analyse von Viroiden, viralen Nuklein­ säuren, Satelliten-RNA, zur Analyse von Mutationen in Nuklein­ säuren, zur Analyse von Mutationen in Proteinen und zur Analyse von Protein-Nukleinsäure-Komplexen.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Durchführung der Temperaturgradienten- Gelelektrophorese (TGGE), dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen mindestens zwei einen Temperaturgradienten aufbauen­ den Heiz- oder Kühlvorrichtungen (1, 2) mit Wärmereservoir (4, 5), bei mehr als zwei Heiz- oder Kühlvorrichtungen zwischen den entferntesten Heiz- oder Kühlvorrichtungen, ein Hohlkörper (6), der die Heiz- oder Kühlvorrichtungen durchdringt, angeordnet ist, welcher das zur Trennung verwendete Trennmedium in seinem Lumen enthält, und der Hohlkörper (6) von einem wärmeleitenden Thermostatiermantel (7) umschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper zylindrisch ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hohlkörper eine Kapillare ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen äußerer Wand des Hohlkörpers (6) und innerer Wand des Thermostatiermantels (7) ein Wärmeaustauscher (8) vorhanden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (8) aus einer viskosen Flüssigkeit besteht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Heiz- oder Kühlvorrichtungen aus einem thermostatisierten Flüssigkeitsbad, Peltierheizungen (9) oder elektrischen Heizungen bestehen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Thermostatiermantel (7) mit allen Heiz- oder Kühlvorrichtungen (1, 2) wärmeleitend verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Heiz- oder Kühlvorrichtung (3) vorgesehen ist an der zur Aufnähme der Probe gelegenen Seite, die mit dem Wärmereservoir seitenverbunden ist, während die zweite Vorrichtung (2) thermisch entkoppelt ist.

9. Vorrichtung nach Ansprüch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostatiermantel (7) von der zweiten Vorrichtung (2) thermisch entkoppelt ist und nur mit dem Wärmereservoir der ersten Heiz- oder Kühlvorrichtung (1) thermisch leitend verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz- oder Kühlvorrichtungen (1, 2) zeitlich regelbar sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz- oder Kühlvorrichtungen (1, 2) mit den entsprechenden Wärmereservoirs (4, 5) eine Vielzahl von Hohlkörpern (6) aufnehmen können, indem die Vorrichtungen (1, 2) und (4, 5) blockartig (4a, 5a) ausge­ staltet sind und eine Vielzahl von Durchbohrungen (11) aufweisen, durch die die Hohlkörper. (6) hinausragend angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (6) endseitig über die blockartig ausge­ stalteten Vorrichtungen (4a, 5a) hinausragen.

13. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Trennung von Stoffgemischen, in denen mindestens eine Komponente im Temperaturbereich des Temperaturgradien­ ten eine thermische Umwandlung erfährt.

14. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Nachweis und zur Unterscheidung von Viroiden, viralen Nukleinsäuren, Satelliten-RNA, zur Analyse von Mutationen in Nukleinsäuren, zur Analyse von Mutationen in Proteinen und zur Analyse von Protein-/Nukleinsäure- Komplexen.

15. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Präparation von Komponenten des zu trennenden Stoffgemisches.

16. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Präparation von Viroiden, viralen Nukleinsäuren, Satelliten-RNA, zur Präparation von mutierten Nukleinsäuren in Homo- und Heteroduplices, zur Präparation von Proteinen und zur Präparation von Protein-/Nukleinsäure-Komplexen.