Innovation - Carl Zeiss - Carl Zeiss International

plate::vision ® – Das Multi-Talent
Anke Biester
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Die Suche nach neuen Wirkstoffen
in der Medizin ist sehr
aufwändig. Ein potenzieller Kandidat
muss viele Prüfungen durchlaufen,
bis es überhaupt zu ersten
Tests an Patienten kommen kann.
Das kostet Geld, aber vor allem
auch Zeit. Daher liegt ein Hauptaugenmerk
der Wissenschaftler
darauf, die Abläufe zu beschleunigen.
Bisher gab es standardisierte
Messgeräte, die entweder
sehr genau, aber langsam
messen oder welche, die besonders
schnell, aber wenig exakt
messen. Der neue Reader von
Carl Zeiss ist mit geringen Proben-Volumina
nicht nur schnell
und exakt, er bietet auch
jede Menge Variationsmöglichkeiten
bei den Untersuchungsmethoden.
plate::vision ® Reader
96-Well-Platte
384-Well-Platte
1536-Well-Platte
CCD-Kamera
verschiedene Filter auf
einem Drehrevolver
Minilinsen-Array mit 96
einzeln detektierenden
Mikrooptiken
Einen neuen Wirkstoff für ein Medikament
zu finden, gleicht der Suche
nach der Nadel im berühmten Heuhaufen:
500.000 bis eine Million
chemische Verbindungen sind inzwischen
in Substanzbibliotheken erfasst.
Diese nach einem möglichen Wirkstoffkandidaten
für ein therapeutisches
Zielmolekül zu durchsuchen,
kostet Zeit und Geld. Die große Menge
an Substanzen muss erst viele Testreihen
durchlaufen, ehe einige ausgewählte
Substanzen überhaupt in die
engere Wahl kommen. Nach dem ersten
Suchtest bleiben typischerweise
nur 0,1 % der Substanzbibliothek übrig,
die dann weiter untersucht und
optimiert werden. Von den zehn bis
sechs Substanzen, die letztendlich
klinische Tests durchlaufen, bleibt oft
nur eine übrig. Das heißt, für die Entwicklung
eines Medikamentes müs-
Mikrotiterplatte mit
96, 384 oder 1536 Wells
sen etwa eine Million oder mehr Stoffe
getestet werden. Ziel kann es daher
nur sein, diesen Prozess zu optimieren,
das bedeutet, die Testreihen
möglichst schnell und mit möglichst
wenig Reagenzien und Verbrauchsmaterial
durchzuführen. Dazu werden
biochemische Nachweisreaktionen, so
genannte Assays, entwickelt, die eine
spezifische biochemische Eigenschaft
eines therapeutischen Zielmoleküls in
ein optisch detektierbares Signal umwandeln.
Dieses Signal wird in standardisierten
Verfahren gemessen.
Dabei verwenden die Forscher sogenannte
Mikrotiterplatten, auf denen
viele kleine Reaktionskammern (Wells)
eingelassen sind. Ähnlich wie in der
Computerentwicklung wird dabei die
Anzahl der Wells auf den Platten immer
größer, ihr Volumen hingegen
immer kleiner. Inzwischen sind Platten
mit 384 Wells und 50 Mikroliter
Volumen pro Well Standard. Es gibt
aber schon 1536-Well-Platten mit Volumina
von fünf bis zehn Mikrolitern
pro Well. Da mit ihnen ein hoher Probendurchsatz
erzielt wird, nennt man
diese Verfahren Ultra High Throughput
Screening.
Miniaturisierung wie
in der Computerwelt
Die Miniaturisierung spart nicht nur
Zeit, sondern auch Geld: Mit den alten
96-Well-Platten mit Volumina von
250 Mikrolitern entstanden der Pharmazeutischen
Industrie 1998 beim
Testen von einer Million Proben Kosten
von rund zehn Millionen US Dollar.
Mit den neuen 1536-Well-Platten
sind es hingegen nur noch etwa 0,5
Millionen US Dollar.
Doch die Miniaturisierung allein
hilft nicht weiter, denn bisher kosteten
genaue Messungen zu viel Zeit.
Jede Probe auf der Mikrotiterplatte
musste einzeln gemessen werden.
Bei 1536 Proben auf einer Platte dauerte
das etwa eine viertel bis halbe
Stunde. Kinetische Daten ließen sich
nicht erheben.
Innovation 12, Carl Zeiss, 2002