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LABORWELT<br />

Nr. 3 / 2013 – 14. Jahrgang<br />

Zellbasiertes<br />

Screening<br />

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Intro Zellbasierte Assays<br />

Zellmodelle für die<br />

Molekularbiologie<br />

NEUE<br />

Technologie<br />

Humane Zellmodelle versprechen nicht zuletzt dank des Siegeszuges der induziert-pluripotenten<br />

Stammzellen (iPS-Zellen) eine stark verbesserte Vorhersage der Sicherheit und Wirksamkeit von<br />

Biopharmazeutika gegenüber Tests in Versuchstierzellen. Das Versprechen, mit Hilfe von aus iPS-<br />

Zellen differenzierten Zellen oder Mikrogeweben die Toxizität und Wirksamkeit von Wirkstoffen<br />

früher im kostspieligen Entwicklungsprozess voraussagen und somit die Misserfolgsrate senken<br />

zu können, lässt die Nachfrage nach zellbasierten Assays steigen. In der Grundlagenforschung<br />

ist es die Untersuchung von Signalwegen und Interaktionen in pysiologischem Kontext, der das<br />

Wachstum seit rund einem Jahrzehnt treibt. Laut Global Industry Analysts wird der Markt für<br />

zellbasierte Tests sowie die entsprechende Ausrüstung und Software für das High Content- oder<br />

„phänotypische“ Screening bis 2018 die 3 Mrd. US-$-Marke durchbrechen.<br />

Im Vergleich zum Target-orientierten Hochdurchsatz-Screening<br />

bietet die Beobachtung<br />

morphologischer und biologischer Veränderungen<br />

ganzer Zellen mit Hilfe automatisierter<br />

Fluoreszenzmikroskope und Laserscanner<br />

den Vorteil, mehr Daten erfassen zu können<br />

als mit biochemischen Assays. „Wir erfassen<br />

bei High Content Screens die volle Komplexität<br />

einer Zelle“, so HCS-Spezialist Michael<br />

Prummer von der Schweizer Roche AG. Die<br />

systematische Untersuchung der Wirkung<br />

niedermolekularer Substanzen auf Prozesse<br />

wie die Zellmigration ermögliche eine Identifizierung<br />

von Leads auf Basis der in Zellen<br />

tatsächlich auftretenden phänotypischen<br />

Veränderungen.<br />

Um das Versprechen der chemischen Biologie<br />

einzulösen, investieren Firmen und die<br />

Europäische Kommission derzeit dreistellige<br />

Millionenbeträge.<br />

Infrastrukturen für das<br />

zellbasierte Screening<br />

Allein 196 Mio. Euro steckt die Innovative<br />

Medicines Initiative (IMI) in den nächsten fünf<br />

Jahren in den Aufbau einer European Lead<br />

Factory. Im Rahmen des von BayerHealthcare<br />

koordinierten Projektes sollen 200.000 Moleküle<br />

aus den Substanzbibliotheken von sieben<br />

Pharmafirmen und weitere 200.000 Substanzen<br />

aus der Akademia gescreent werden. Weitere<br />

55 Mio. Euro lässt sich das Public Private<br />

Partnership den Aufbau einer Sammlung von<br />

1.500 aus humanen iPS-Zellen gewonnenen<br />

humanen Zelllinien für nach Pharmakriterien<br />

standardisierte zellbasierte Screens kosten<br />

(vgl. Seite VII). „Entsprechende Zellmodelle<br />

können schon jetzt bestimmte Aspekte<br />

einer Krankheit nachstellen“, so StemBANCC-<br />

Koordinator Dr. Martin Graf, Chef von Roches<br />

Stammzellplattform in Basel.<br />

Beide Großprojekte, in denen Pharmafirmen<br />

zusammen mit akademischen Gruppen forschen,<br />

sollen helfen, den Technologietransfer<br />

zu stärken und gemeinsame Ressourcen für<br />

LABORWELT<br />

eine effektivere Wirkstoffforschung aufzubauen.<br />

Weil die automatisierten HCS-Kamerasysteme<br />

wie Opera oder Operetta (PerkinElmer),<br />

ImageExpress Micro Widefield (Molecular<br />

Devices), InCell Analyzer 2000 (GE Healthcare)<br />

oder ArrayScan (ThermoScientific) teuer sind,<br />

bündeln aber auch Screening-Dienstleister und<br />

akademische Screening Center ihre Kräfte in der<br />

chemischen Biologie. An den acht europäischen<br />

Screening-Zentren des EU-OPENSCREEN-Projektes<br />

sollen in zellbasierten Screens 20o.000 bis<br />

300.000 „Toolsubstanzen“ identifiziert werden,<br />

um das biologische Verständnis von grundlegenden<br />

Zellprozessen besser zu verstehen (vgl.<br />

Interview S. XVI).<br />

Zukunftstrends erfordern<br />

neue Lösungen<br />

Neben den zellbasierten Assays rollt aber schon<br />

die nächste Welle physiologischer Assays heran.<br />

„Die klassische zweidimensionale Zellkultur<br />

spiegelt die Situation im lebenden Organismus<br />

zu wenig wider, als dass sie für die Wirkstoffentwicklung<br />

und Testung von Substanzen geeignet<br />

wäre“, so Ursula Graf-Hausner, Leiterin des 2011<br />

gegründeten Kompetenzzentrums „Tissue Engineering<br />

for Drug Development“ (www.icbc.<br />

zhaw.ch/tedd) – ein Verbund von Forschung und<br />

Industrie, der die Anwendung der 3D-Zellkulturtechnik<br />

aktiv voranzutreibt. „Verschiedene Zelltypen<br />

kommunizieren miteinander und bilden<br />

komplexe Organsysteme. Deshalb ist der Bedarf<br />

an physiologisch relevanten und aussagekräftigen<br />

dreidimensionalen (3D) Gewebemodellen<br />

klar ausgewiesen.“ (vgl. S. XII). Rege Anwendung<br />

finden die dreidimensionalen Mikrogewebe<br />

bereits in der Krebsforschung. Allerdings gibt<br />

es zahlreiche Herausforderungen. Der störenden<br />

Fluoreszenz einzelner Gerüstmaterialien<br />

oder der Adsorption der Wirkstoffe an diese<br />

Scaffolds versuchen Firmen durch gerüstfreie<br />

3D-Kulturen entgegenzutreten – ein neuer<br />

Markt entsteht.<br />

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14. Jahrgang | Nr. 3/2013 | III


Zellbasierte Assays Stammzellen<br />

Chemical Screen für die<br />

iPS-Reprogrammierung<br />

Dipl.-Biol. Oliver Keminer, Prof. Dr. Carsten Claussen,<br />

European ScreeningPort GmbH, Hamburg<br />

Die Stammzellforschung ist derzeit wohl eines der spannendsten und vielversprechendsten<br />

Gebiete der Lebenswissenschaften. Ergebnisse der Grundlagenforschung könnten in absehbarer<br />

Zeit die Grundlage für neue innovative Therapien der regenerativen Medizin und für<br />

patientenspezifische Krankheitsmodelle werden. Insbesondere die Nobelpreis-gekrönte Entdeckung<br />

der genetischen Reprogrammierung von adulten somatischen Zellen zu sogenannten<br />

induziert pluripotenten Stammzellen (iPS) eröffnet neue und potentiell unbegrenzte Möglichkeiten<br />

der Generierung körpereigener Zellen von Patienten. Damit lassen sich einerseits<br />

Gewebeunverträglichkeiten bei der Stammzellspende, aber auch ethische Probleme lösen,<br />

die etwa bei der Nutzung humaner embryonaler Stammzellen (hESC) entstehen und derzeit<br />

unüberwindbar scheinen.<br />

der Definition der relevanten Read-outs, die<br />

wissenschaftlich sehr hohe Ansprüche stellt.<br />

Ein wesentlicher Hemmschuh für solche<br />

Screening-Kampagnen im Hochdurchsatz<br />

ist die schwierige und langwierige Zellkultivierung<br />

und die Adaptierung der zellbasierten<br />

Assays an den automatischen Prozess.<br />

Eine logistische Herausforderung ist zum<br />

Beispiel der notwendige Medienwechsel in<br />

den Screening-Mikrotiterplatten, die eine<br />

erneute Zugabe der jeweiligen Substanzen<br />

erfordert.<br />

Daher beschränken sich selbst jüngste<br />

Stammzell-basierte Screening-Kampagnen<br />

bei professionellen Auftragsforschungsinstituten<br />

(CROs) bisher auf weniger als 12.000<br />

verschiedene Substanzen.<br />

Screeningstrategie: akademische<br />

Expertise und industrieller Prozess<br />

Prinzipiell hat die iPS-Technologie große Hoffnungen<br />

auf eine unbegrenzte Regenerierung<br />

kranker Zellen oder auch Gewebe geschürt.<br />

Die Technologie verspricht, einen Beitrag zur<br />

Bekämpfung bisher unheilbarer Krankheiten<br />

zu leisten, wie etwa von neurodegenerativen<br />

Erkrankungen, chronischen Entzündungen,<br />

Autoimmunkrankheiten sowie Krebs. Zusätzlich<br />

bieten die iPS-Zellen bisher unbekannte<br />

Möglichkeiten bei der Suche nach neuen<br />

Arzneistoffen, denn sie lassen sich als krankheits-<br />

und patientenspezifische Zellmodelle<br />

in Drug-Discovery-Programmen nutzen. Trotz<br />

aller gebotener Vorsicht, keine vorschnellen<br />

Hoffnungen wecken zu wollen, hat das Potential<br />

der Stammzellen vielfältige Forschungsaktivitäten<br />

auf dem Gebiet der modernen<br />

individualisierten Medizin generiert.<br />

Kleine Moleküle zur Differenzierung<br />

von Stammzellen<br />

iPS). So konnte in Forschungsarbeiten gezeigt<br />

werden, dass Small Molecules spezifisch<br />

Gene aktivieren können, und es sind bereits<br />

Substanzen bekannt, die die Pluripotenz von<br />

Stammzellen erhalten oder die Reprogrammierung<br />

von somatischen Zellen verstärken.<br />

Die systematische Suche mit automatisierten<br />

Hochdurchsatz-Screeningmethoden und der<br />

Einsatz umfangreicher Substanzbibliotheken<br />

stecken allerdings noch in den Anfängen.<br />

Auch für die gezielte Differenzierung von<br />

Vorläuferzellen zu speziellen Zelltypen ist<br />

es wünschenswert, niedermolekulare Wirkstoffe<br />

nutzen zu können. Dies gilt sowohl für<br />

ES-Zellen, adulte Vorläuferzellen als auch für<br />

iPS-Zellen. Auch hier steckt die automatisierte<br />

Suche nach geeigneten Wirkstoffkandidaten<br />

noch in den Kinderschuhen. Eine Herausforderung<br />

sind zunächst die Auswahl und die<br />

Entwicklung geeigneter Assay-Formate mit<br />

Aufgrund der Attraktivität des Forschungsgebietes<br />

und der offensichtlichen Notwendigkeit<br />

engagiert sich der European ScreeningPort<br />

(ESP) in verschiedenen Projekten<br />

im Bereich Drug iPS und der Differenzierung<br />

von iPS- als auch ES-Zellen zu verschiedenen<br />

Zelltypen. Dabei kooperiert der ESP mit international<br />

renommierten Stammzellforschern<br />

im Rahmen von EU- und DFG-Projekten sowie<br />

mit Technologieanbietern in gemeinsamen<br />

Forschungs- und Entwicklungsprojekten.<br />

Gemäß dem Geschäftsmodell des ESP<br />

bringt der akademische Partner dabei die<br />

biologisch-medizinische Expertise und die<br />

Zellsysteme ein, während der ESP mit seiner<br />

Infrastruktur und seinen Substanzbibliotheken<br />

die entsprechenden Assays entwickelt<br />

und die Screening-Kampagne durchführt.<br />

Grundsätzlich besteht große Erfahrung<br />

mit klassischen Target-orientierten (meist<br />

biochemischen) Screening-Technologien. In<br />

Aktuell sind die Reprogrammierung von somatischen<br />

Zellen zu iPSCs und die anschließende<br />

Differenzierung noch sehr zeitaufwendig und<br />

der Einsatz von reprogrammierten Zellen<br />

relativ gering. Hinzu kommt, dass derzeit<br />

für die Reprogrammierung Fremd-DNA für<br />

Stammzellfaktoren in die Zellen eingebracht<br />

werden muss, was potentiell risikobehaftet<br />

ist. Tatsächlich haben jüngste Studien gezeigt,<br />

dass die mit diesen Verfahren generierten<br />

iPS-Zellen genetisch instabil sein können und<br />

in sich ein Tumor-Risiko bergen.<br />

Daher unternehmen akademische Forschungsinstitute,<br />

die forschende Industrie,<br />

aber auch kommerzielle Anbieter enorme Anstrengungen,<br />

alternative und effizientere Methoden<br />

zu entwickeln. Ein vielversprechender<br />

Ansatz ist die Suche nach niedermolekularen<br />

Substanzen (engl. small molecules), die Pluripotenz<br />

erhalten oder induzieren können (Drug<br />

IV | 14. Jahrgang | Nr. 3/2013<br />

Screening auf niedermolekulare Modulatoren der iPS-Zell-Differenzierung<br />

Quelle: European ScreeningPort<br />

LABORWELT


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Zellbasierte Assays Stammzellen<br />

der Vergangenheit wurden etwa Assays zu<br />

epigenetisch relevanten Enzymen entwickelt<br />

wobei verschiedenste Detektionstechnologien<br />

und die Automatisierung genutzt wurden.<br />

Entsprechend gängiger Praxis wurden für<br />

die Hit-Bestätigung und -Charakterisierung<br />

auch zelluläre Sekundär-Assays entwickelt<br />

und angewendet. Aktuell stehen beim ESP<br />

sowohl für biochemische als auch zellbasierte<br />

Screens eine Reihe modernster Technologien<br />

sowie eine entsprechende Infrastruktur zur<br />

Verfügung.<br />

Für die Suche nach Stammzell-aktiven<br />

Substanzen nutzte der ESP in der jüngsten<br />

Vergangenheit aber vor allem phänotypische<br />

Screens oder Screening-Formate. Anders als<br />

beim Target-basierten Screening wird hierbei<br />

eine komplexe physiologische Zellantwort<br />

genutzt und mit geeigneten Detektionstechnologien<br />

gemessen. Dabei kamen sowohl<br />

einfache Lumineszenz-Technologien (Reporter-Gen-Assays)<br />

als auch das High Content<br />

Screening (HCS) zum Einsatz.<br />

Vor allem das HCS bietet für Drug Discovery-Ansätze<br />

enorme Möglichkeiten, da bei<br />

dieser Bild-basierten Screening-Technologie<br />

die Möglichkeit besteht, eine Vielzahl von<br />

Parametern gleichzeitig zu bestimmen. So<br />

lassen sich zugleich etwa Differenzierungsund/oder<br />

Pluripotenz-Marker in Zellen<br />

detektieren, aber auch morphologische<br />

Eigenschaften von Organellen, Zellen oder<br />

Zell-Populationen (z. B. Stammzell-Kolonien)<br />

charakterisieren.<br />

Projektbeispiele und<br />

Performancedaten<br />

An den folgenden Beispielen sollen das<br />

Potential von Stammzellen und die vielfältigen<br />

Möglichkeiten ihres Einsatzes in Ultra-<br />

Hochdurchsatz- (uHTS)- und High Content-<br />

Screens (HCS) verdeutlicht werden. Auch die<br />

Kombination von uHTS für den Primärscreen<br />

und HCS für das Hit-Profiling zur Bestimmung<br />

von Dosiswirkungen scheint ein vielversprechender<br />

Weg zu sein.<br />

(1) In einem Verbund-Projekt der Systembiologie<br />

wurde ein Hochdurchsatz-Screen<br />

integriert und 250.000 Substanzen auf<br />

ihre Wirksamkeit bezüglich Drug iPS untersucht.<br />

Dabei kam ein einfaches Zellmodell<br />

unter Verwendung von Reportergen-<br />

Assays zum Einsatz, mit denen die <strong>Transkript</strong>ion<br />

von vier relevanten Stammzell-<br />

Faktoren getrennt nachgewiesen wurde.<br />

Um die Spezifität der Ergebnisse nachzuweisen,<br />

wurden rund 500 Hits in einem<br />

Reporter-Gen-Counter-Assay getestet<br />

sowie ihre Wirksamkeit dosisabhängig mit<br />

11 Verdünnungen im Reportergen sowie in<br />

vier korrespondierenden HCS-Assays mit<br />

embryonalen Karzinom-Zellen charakterisiert.<br />

Mittels Luciferase-Assay wurden<br />

dabei 1,5 Millionen Datenpunkte erzeugt,<br />

VI | 14. Jahrgang | Nr. 3/2013<br />

Durchführung eines Drug iPS-Screens mittels uHTS und HCS<br />

allein die Bild-Daten hatten eine Größe<br />

von 2 Terabyte.<br />

(2) In einem HCS-Projekt beinhaltete die Screening-Kampagne<br />

einen phänotypischen<br />

Primär-Screen bei dem mehr als 23.000 Substanzen<br />

getestet wurden. Die Expression<br />

wurde sowohl von Pluripotenz- als auch von<br />

Differenzierungsmarkern in embryonalen<br />

Stammzellen der Maus (mES) nachgewiesen.<br />

Das ausgesprochen anspruchsvolle<br />

Zellsystem und der Assay wurde vom akademischen<br />

Partner (Institut für Stammzellforschung<br />

am Helmholtz-Zentrum München)<br />

entwickelt. Im HCS wurden sowohl ein endodermaler<br />

Differenzierungsmarker sowie<br />

der wichtigste Pluripotenzmarker als auch<br />

die Morphologie der Zellen und Kolonien<br />

detektiert beziehungsweise charakterisiert.<br />

Besondere technologische Schwierigkeiten<br />

wie der Mediumwechsel mit erneuter<br />

Substanz-Zugabe als auch die Herausforderungen<br />

einer komplexen Bilderkennung<br />

wurden automatisiert gelöst. Durch den<br />

Einsatz von weiteren Bioinformatik-Tools<br />

konnte für diesen aufwendigen Screen eine<br />

Hit-Expansion erreicht und eine Reihe von<br />

analogen Substanzen ebenfalls im HCS als<br />

Hits bestätigt und charakterisiert werden.<br />

(3) In Zusammenarbeit mit einer akademischen<br />

Forschungsgruppe und dem<br />

Hersteller OLink werden dessen moderne<br />

Färbemethoden (Proximity Ligation Assay)<br />

eingesetzt und an die HCS-Anforderungen<br />

angepasst um die Interaktion von Schlüsselmolekülen<br />

in Stammzellen zu untersuchen,<br />

wobei die Signal-Netzwerke bei<br />

der genetischen Reprogrammierung und<br />

Differenzierung zu neuronalen Zellen<br />

analysiert werden.<br />

(4) Die Charakterisierung von neuronalen<br />

Zellen (neurite outgrowth) und Herzmuskelzellen<br />

(cardiac hypertrophy) kann mit<br />

einem spezifischen HCS-Assay analysiert<br />

werden. Dieser Assay wurde auf Basis von<br />

humanen iPS-Zellen von dem Partner Cellular<br />

Dynamics International hergeleitet<br />

und etabliert und steht somit für Drug<br />

Discovery-Kampagnen zur Verfügung.<br />

Diese Beispiele zeigen, dass Technologien<br />

verfügbar sind, um Stammzellen auch in<br />

Screening-Kampagnen einzusetzen und mit<br />

den entsprechenden Pluripotenz-Markern in<br />

Maus- und humanen-Stammzellen im Hochdurchsatz<br />

zu detektieren.<br />

Sowohl bei einfachen phänotypischen<br />

Screens als auch komplexen HCS-Anwendungen<br />

bestand in jüngster Vergangenheit die<br />

wichtigste Aufgabe des ESP in der Überführung<br />

und Anpassung der aktuellen relevanten<br />

Forschungsergebnisse in „Screening-taugliche<br />

Assay-Technologien“.<br />

Ein Blick in die Zukunft zeigt, dass zusätzlich<br />

zu den klassischen, bereits beschriebenen<br />

Wirkmechanismen die nächste Generation<br />

der Nachahmer-Proteinarzneimittel<br />

völlig andere und zum Teil sehr individuelle<br />

und produktspezifische Wirkmechanismen<br />

hat, für die geeignete Verfahren zur Bestimmung<br />

der Bioaktivität entwickelt werden<br />

müssen.<br />

Korrespondenzadresse<br />

Oliver Keminer<br />

European ScreeningPort GmbH<br />

Schnackenburgallee 114<br />

22525 Hamburg<br />

Tel.: +49-(0)40-303764-288<br />

Fax: +49-(0)40-303764 177<br />

oliver.keminer@screeningport.com<br />

www. screeningport.com<br />

Quelle: European ScreeningPort<br />

LABORWELT


Drug Screening Zellbasierte Assays<br />

StemBANCC: iPSC-basierte<br />

Zell- und Tox-Modelle<br />

Dr. Robert Zweigerdt, Medizinische Hochschule Hannover,<br />

Martin Graf, F. Hoffmann La-Roche AG, Basel<br />

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Die Etablierung neuer Standards bei der Herstellung und Charakterisierung patientenspezifischer<br />

induziert-pluripotenter Stammzellen (iPSCs) wird für deren industrielle Anwendung bei<br />

der Entwicklung von Wirkstoffen immer wichtiger. Mit dem Start des StemBANCC-Projektes<br />

der Innovative Medicines Initiative (IMI) bündeln akademische Forschungsgruppen, Biotechund<br />

Pharmaunternehmen ihre Kompetenzen, um krankheitsrelevante humane iPSCs (hiPSC)<br />

zu etablieren, die für biologische Krankheitsmodelle und das prädiktive Toxikologiescreening<br />

neuer Leads genutzt werden können.<br />

Die Entwicklung neuer Medikamente stellt<br />

Unternehmen vor große Herausforderungen.<br />

Trotz steigender Entwicklungskosten sinkt die<br />

Anzahl neu zugelassener Wirkstoffe stetig.<br />

Die Ursachen hierfür sind vielfältig. Manche<br />

Erkrankungen sind noch unzureichend<br />

beschrieben. Das fehlende Verständnis der<br />

zugrundeliegenden zellulären und molekularen<br />

Mechanismen machte die Suche nach<br />

geeigneten Wirkstoffen bisher praktisch<br />

unmöglich. Aber auch nach der Entdeckung<br />

krankheitsassoziierter Zielmoleküle („Drug<br />

Targets“), für die Wirkstoffe entwickelt werden<br />

können, stellt sich häufig heraus, dass<br />

diese letztlich nicht die Ursache der Erkrankung<br />

sind. Neben der Unwirksamkeit von<br />

Wirkstoffkandidaten ist die Toxizität neuer<br />

Substanzen ein Kernproblem der Pharmaforschung.<br />

Oft wird sie erst in fortgeschrittenen<br />

Phasen der kostspieligen Medikamentenentwicklung<br />

erkannt.<br />

In der konventionellen Medikamentenentwicklung<br />

werden Wirkstoffkandidaten, die<br />

an vorhandene Drug Targets binden, häufig<br />

in sogenannten Hochdurchsatzscreenings<br />

(„High-Throughput-Screening“, HTS) aus einer<br />

Bibliothek mit zehntausenden Substanzen<br />

herausgefiltert. Hierzu werden meist etablierte<br />

Zelllinien verwendet, die aufgrund genomischer<br />

Veränderungen oft transformiert<br />

sind. Sie sind dadurch einfach zu kultivieren<br />

und genetisch modifizierbar und daher ideal<br />

für die Entwicklung und Durchführung von<br />

HTS-Verfahren, die ein einzelnes Drug Target<br />

oder einen Signalweg untersuchen. Das große<br />

Manko dieses Ansatzes liegt darin, dass die<br />

verwendeten Zelllinien in der Regel keinerlei<br />

Bezug zur Physiologie der Erkrankung und<br />

den davon betroffenen Zellen und Geweben<br />

haben. Zellspezifische Wirkungen und Nebenwirkungen<br />

von Wirkstoffkandidaten können<br />

damit also nicht erkannt werden.<br />

Phänotypisches Screening<br />

Die neuesten phänotypischen Screeningmethoden,<br />

bei denen Zellen als In vitro-Krankheitsmodelle<br />

fungieren sollen, versprechen<br />

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Abb. 1: 35 Partner aus ganz Europa arbeiten im StemBANCC-Projekt mit.<br />

LABORWELT<br />

© StemBancc<br />

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14. Jahrgang | Nr. 3/2013 | VII


Zellbasierte Assays Drug Screening<br />

Abb 2: Aufgaben und Verknüpfung der Arbeitspakete (Work Package, WP) in StemBANCC.<br />

PNS: Periphere Neuropathien, CNS: Zentralnervöse neurodegenerative- und neurodysfunktionale<br />

Erkrankungen, QC: Qualitätskontrolle<br />

die Pharmaforschung. Im Idealfall stellt ein<br />

solches Zellmodell die physiologisch und<br />

pathologisch relevanten Aspekte einer Erkrankung<br />

realistisch nach und ist zugleich<br />

HTS-kompatibel.<br />

Zellmaterial<br />

Körpereigene, differenzierte Primärzellen sind<br />

im Prinzip das ideale Ausgangsmaterial für die<br />

Entwicklung zellbasierter Krankheitsmodelle,<br />

denn sie repräsentieren am besten die gewebespezifischen,<br />

physiologischen Prozesse in<br />

vivo. Allerdings lassen sich die meisten relevanten<br />

Primärzelltypen in Zellkultur nicht oder<br />

nur schlecht vermehren. Sie sind daher nicht<br />

in der benötigten Menge und Qualität verfügbar,<br />

in der sie in der Arzneimittelentwicklung<br />

benötigt werden.<br />

Diese Limitierung wurde durch zwei Kernentwicklungen<br />

weitgehend überwunden.<br />

Erstens: Im Zuge der Forschung an humanen<br />

embryonalen Stammzellen (hES-Zellen) wurden<br />

unlängst Kulturverfahren entwickelt,<br />

die diese sich selbst erneuernden Zellen in<br />

praktisch unbegrenzter Menge verfügbar<br />

machen [1,2] . Zusätzlich gelang es in zahlreichen<br />

Arbeiten, die In vitro-Differenzierung der<br />

pluripotenten Zellen in fast jeden humanen<br />

Zelltyp voranzutreiben [3] . Die Herstellung sogenannter<br />

induziert-pluripotenter Stammzellen<br />

(iPS-Zellen) [4] aus Körperzellen markiert einen<br />

zweiten Durchbruch. Dabei werden ausdifferenzierte<br />

adulte Zellen durch transiente<br />

Überexpression vier definierter Faktoren in<br />

einen pluripotenten „ES-Zellen äquivalenten“<br />

Status reprogrammiert („targeted reprogramming“).<br />

Die bahnbrechenden Verfahren zur<br />

Herstellung von iPS-Zellen helfen, die ethisch<br />

VIII | 14. Jahrgang | Nr. 3/2013<br />

bedenkliche Verwendung von Embryonen<br />

als Ursprung von hES-Zellen zu vermeiden.<br />

Zusätzlich eröffneten sie die vergleichsweise<br />

einfache Kultivierung pluripotenter Zellen aus<br />

Zellmaterial von Patienten, die an spezifischen,<br />

klinisch manifesten Erkrankungen leiden.<br />

Im Prinzip können iPS-Zellen damit als<br />

Ausgangsmaterial für die Bereitstellung<br />

großer Mengen generell jedes humanen,<br />

individualspezifischen Zelltyps dienen.<br />

Hierfür werden aus Patienten, bei denen ein<br />

Krankheitsbild gut dokumentiert ist, nach Einverständniserklärung<br />

(„informed consent“)<br />

minimalinvasiv Zellen entnommen – etwa<br />

Fibroblasten aus Hautbiopsien oder Blutzellen<br />

– und daraus iPS-Zelllinien gewonnen. Nach<br />

Expansion dienen diese zur Differenzierung<br />

gewebespezifischer, erkrankungsrelevanter<br />

Zelltypen, mit denen krankheitsassoziierte<br />

Prozesse in Zellkultur gut nachgebildet und<br />

funktionell validiert werden können. Als wichtige<br />

Kontrollen dienen hierbei iPS-Zellen und<br />

deren Abkömmlinge aus nicht erkrankten,<br />

genetisch verwandten Patienten, die keine<br />

krankheitsauslösende Genmutation tragen.<br />

Alternativ oder zusätzlich werden iPS-Zellen<br />

von verschiedenen „gesunden“ Kontrollprobanden<br />

als Vergleichspopulation herangezogen,<br />

um die Spezifität und Aussagekraft<br />

eines Zellmodells kritisch zu prüfen. Bei einem<br />

Wirkstoffscreening können dann im Prinzip<br />

sogar phänotypische Unterschiede zwischen<br />

einem krankheitsspezifischen Zellmodell im<br />

Vergleich zum „gesunden Kontrollmodell“<br />

zur Auswertung („Readout“) herangezogen<br />

werden, ohne die molekularen Grundlagen<br />

der Erkrankung (also die vermeintlichen Drug<br />

Targets) in allen Einzelheiten zu kennen.<br />

Die revolutionären Möglichkeiten dieser Technik<br />

dürfen nicht darüber hinwegtäuschen,<br />

© StemBancc<br />

dass die Verfahren extrem komplex sind und<br />

die Zusammenarbeit von Klinikern, Grundlagenforschern<br />

und der Pharmaindustrie erfordern,<br />

um ihr Potential voll zu erschließen.<br />

Hier setzt StemBANCC (StemBANCC.org) an,<br />

ein von der Innovative Medicines Initiative (IMI;<br />

imi.europa.eu) gefördertes Projekt [6] . IMI ist eine<br />

Public Private Partnership der Europäischen<br />

Kommission mit dem EU-Pharmaverband<br />

EFPIA (efpia.eu). Abzielend auf die zunehmende<br />

Inzidenz von Erkrankungen einer alternden<br />

Gesellschaft, hat das Programm fünf Krankheitsgruppen<br />

ins Visier genommen. Hierzu<br />

zählen periphere Neuropathien (beispielsweise<br />

krankhafte Schmerzen und Amyotrophe Lateralsklerose),<br />

zentralnervöse neurodegenerative-<br />

und neurodysfunktionale Erkrankungen<br />

(einschließlich Migräne, Demenz, Autismus<br />

und Schizophrenie) sowie Diabetes und Patienten<br />

mit prominenter Arzneimittelallergie<br />

(„adverse drug reaction“).<br />

Ein Kernziel des Programms, das im Oktober<br />

2012 begann und forschende Pharmafirmen<br />

für fünf Jahre mit Forschern aus der Akademia<br />

zusammenbringt, ist die Isolierung und Charakterisierung<br />

von 1.500 iPS-Zelllinien – wobei<br />

jeweils drei Linien aus ingesamt 500 Patienten<br />

inklusive einer Population von Kontrollprobanden<br />

hergestellt werden sollen. Abgelegt in<br />

einer Biobank, werden diese Zelllinien weltweit<br />

der Forschung zur Verfügung stehen.<br />

Ambitioniertes Arbeitsprogramm<br />

Mit einem ambitionierten Arbeitsprogramm<br />

und 35 beteiligten Partnerorganisationen in<br />

ganz Europa (Abb. 1, Details unter www.stembancc.org)<br />

steht StemBANCC vor zahlreichen<br />

logistischen und vor allem technologischen<br />

Herausforderungen. Bei der Induktion von<br />

iPS-Zellen besteht zum einen das Problem,<br />

dass teilweise unvollständig reprogrammierte<br />

Zellartefakte entstehen, die iPS-<br />

Zellen morphologisch ähneln, die Eigenschaften<br />

ursprünglicher iPS-Linien jedoch nicht<br />

widerspiegeln. Die andere Gefahr besteht in<br />

der Induktion genomischer Veränderungen<br />

(Aberrationen) – hervorgerufen durch den Prozess<br />

der Reprogrammierung selbst oder durch<br />

die Anreicherung chromosomaler Variabilität,<br />

die bereits in den Ausgangszellen vorhanden<br />

ist. Die Inzidenz hierfür scheint vom Alter des<br />

Patienten abhängig zu sein, eventuell von der<br />

vorliegenden Erkrankung sowie vom somatischen<br />

Zelltyp, der zur Reprogrammierung<br />

verwendet wird.<br />

Außerdem wurde in jüngster Zeit eine Vielzahl<br />

von Techniken zur Induktion von iPS-Zellen<br />

beschrieben. Sie reichen von genomisch integrierenden<br />

und nicht-integrierenden viralen<br />

Genfähren über proteinbasierte Ansätze bis<br />

hin zu chemischen Wirkstoffen, die alle ihre<br />

Vor- und Nachteile haben [5] .<br />

Als Konsequenz setzt StemBANCC strikt auf<br />

die Vereinheitlichung von Methoden, um die<br />

LABORWELT


Drug Screening Zellbasierte Assays<br />

bestmögliche Qualität und Vergleichbarkeit<br />

der etablierten iPS-Zelllinien in der entstehenden<br />

Zellbank sicherzustellen. Basierend<br />

auf der Erfahrung der Pharmapartner wurden<br />

„Standard Operating Procedures“ (SOPs)<br />

etabliert, die den Ablauf bei der Entnahme<br />

von Zellproben in der Klinik regeln sowie die<br />

verwendete Reprogrammierungsmethode<br />

und die Kriterien beim „Picken“ entstehender<br />

iPS-Zellklone. Ebenso sind die anschließenden<br />

Verfahren und Materialien zur Kultivierung,<br />

Kryokonservierung und Lagerung der<br />

Zelllinien in der Biobank klar definiert.<br />

Für die Reprogrammierung wurde ein<br />

kommerzielles, Sendai-basiertes Kit gewählt<br />

(CytoTune®, LifeTechnologies), da das<br />

Verfahren bereits gut etabliert ist, hierbei<br />

keine Integration der Reprogrammierungsfaktoren<br />

ins Genom auftritt und auch die<br />

patentrechtliche Situation klar ist.<br />

Der nächste Kernpunkt von StemBANCC<br />

zielt auf die Charakterisierung der generierten<br />

iPS-Linien nach aktuellen Standards ab.<br />

Hierfür werden molekulare Profile auf Ebene<br />

des Genoms, <strong>Transkript</strong>oms, Proteoms und<br />

Metaboloms erstellt. Um ihre Identität und<br />

Qualität eindeutig zu bestätigen, werde die<br />

iPS-Linien nach standardisierten Protokollen<br />

in repräsentative Zelltypen differenziert.<br />

Die „Omics“ und Differenzierungsdaten<br />

fließen in einem spezifischen Arbeitspaket<br />

zusammen, werden bioinformatisch<br />

ausgewertet und anschließend mit den zugrundeliegenden,<br />

reichhaltigen Klinikdaten<br />

verknüpft und sicher hinterlegt.<br />

Abzielend auf die praktische Anwendung<br />

der Zellen für die In vitro-Modellierungen<br />

von Erkrankungen, umfasst das Programm<br />

zahlreiche Arbeitspakete (Abb. 2), die auf die<br />

Weiterentwicklung der Massenkultivierung<br />

undifferenzierter Zellen abzielen sowie deren<br />

effiziente Differenzierung in relevante,<br />

neuronale Subtypen und pankreatische<br />

Betazellen zum Ziel haben.<br />

Die Zelltypen werden molekular, funktionell<br />

und pharmakologisch charakterisiert<br />

und einem weiteren Kernziel des Programms<br />

zugeführt: der Entwicklung von Assays, die<br />

neben den phänotypischen Aspekten der<br />

Erkrankung auch ein Wirkstoffscreening erlauben<br />

sollen; hierbei ist auch die Reparatur<br />

bekannter Gendefekte zur Bereitstellung<br />

isogener iPS-Kontrollzelllinien vorgesehen<br />

sowie die spezifische Integration von Reportergenen,<br />

jeweils durch homologe Rekombination<br />

in definierte Loci. Außerdem wird<br />

an der Bereitstellung von Kardiomyozyten,<br />

Hepatozyten und Nierenzellen gearbeitet,<br />

die als wichtige Zelltypen vor allem für<br />

toxikologische Assays in der Wirkstoffentwicklung<br />

dienen.<br />

Fazit<br />

Ein solches Unterfangen kann nur durch<br />

professionelles Projektmanagement gelingen.<br />

In StemBANCC wurde hierfür ein übergeordnetes<br />

Arbeitspaket etabliert, das über<br />

die Projektlaufzeit hinaus die Organisation,<br />

die projektinterne Kommunikation und die<br />

Interaktion mit relevanten europäischen<br />

und internationalen Programmen fördert.<br />

Zusammenfassend soll StemBANCC ein<br />

Ressourcenzentrum werden, das gut charakterisierte<br />

humane iPS-Zelllinien für ein<br />

breites Spek trum neuronaler, neurodegenerativer,<br />

aber auch einiger Stoffwechsel- und<br />

Herzmuskel-spezifischer Erkrankung bereitstellt.<br />

Gepaart mit einer systematischen<br />

Dokumentation der Eigenschaften dieser<br />

Zelllinien und dem zugrundeliegenden, klinischen<br />

Krankheitsbild, bietet das Projekt eine<br />

ausgezeichnete Grundlage für die anvisierte<br />

Innovation bei der Entwicklung von Krankheitsmodellen<br />

in der Kulturschale – und<br />

damit die Basis für ein besseres Verständnis<br />

von Krankheitsursachen und zur Entwicklung<br />

wirkungsvoller Medikamente.<br />

Literatur<br />

[1] Olmer R, Lange A, Selzer R S, Kasper C, Haverich A, Martin<br />

U, Zweigerdt R. (2012). Suspension culture of human<br />

pluripotent stem cells in controlled, stirred bioreactors.<br />

Tissue engineering. Part C, Methods 18,772-84.<br />

[2] Zweigerdt R, Olmer R, Singh H, Haverich A, Martin U.<br />

(2011). Scalable expansion of human pluripotent stem cells<br />

in suspension culture. Nature protocols 6,689-700.<br />

[3] Williams LA, Davis-Dusenbery BN, Eggan KC. (2012).<br />

SnapShot: directed differentiation of pluripotent stem<br />

cells. Cell 149,1174-1174 e1.<br />

[4] Takahashi K, Yamanaka S. (2006). Induction of pluripotent<br />

stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast<br />

cultures by defined factors. Cell 126,663-76.<br />

[5] Gonzalez F, Boue S, Izpisua Belmonte JC. (2011). Methods<br />

for making induced pluripotent stem cells: reprogramming<br />

a la carte. Nature reviews. Genetics 12,231-42<br />

[6] Support from the Innovative Medicines Initiative joint undertaking<br />

under grant agreement n° 115439, resources of<br />

which are composed of financial contribution from the European<br />

Union‘s Seventh Framework Programme (FP7/2007-<br />

2013) and EFPIA companies‘ in kind contribution<br />

Korrespondenzadresse<br />

Dr. Robert Zweigerdt<br />

Medizinische Hochschule Hannover (MHH)<br />

Klinik für Herz-, Thorax-, Transplantations- und<br />

Gefäßchirurgie (HTTG)<br />

Leibniz Laboratorien für Biotechnologie und<br />

künstliche Organe (LEBAO)<br />

REBIRTH - Zentrum für Regenerative Medizin<br />

Carl-Neuberg-Str. 1, 30625 Hannover<br />

Tel.: +49-(0)511-532 5023, Fax: -532 8819<br />

zweigerdt.robert@mh-hannover.de<br />

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der Luciferase Reporter kennen!<br />

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besonders sensitiven Reporter erfordern:<br />

• 3D-Kultur<br />

• Stammzellen/Primärzellen<br />

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transfizierbare Zellen<br />

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LABORWELT<br />

14. Jahrgang | Nr. 3/2013 | IX


Zellbasierte Assays Labornachrichten<br />

Präzise, komfortabel, reproduzierbar<br />

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384-well Platten (Proben, Spitzen, Reagenzien)<br />

auch für tiefe Primärröhrchen (z.B. 50 ml Tubes)<br />

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(Pipettierbereich 0,5 µl - 1000µl)<br />

einfachste Drag & Drop Programmierung<br />

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BUCH<br />

Life Sciences 2013<br />

Biotech, Medtech, Pharma<br />

Medizintechnik, Biotechnologie und Pharma sind ein Garant für<br />

Wachstum. Gerade in Zeiten eines globalen Wettbewerbs kann<br />

Deutschland technologische Vorteile ausspielen. Die 6. Auflage dieses<br />

Buches bietet mit Analysen und einer Reihe tiefgehender Fachaufsätze<br />

aus dem Alltag von Unternehmern und Investoren eine<br />

unvergleichliche Übersicht über den Stand<br />

der deutschen Branche.<br />

Drug Discovery<br />

Cenix screent für Debiopharm<br />

Die Dresdener Cenix BioScience und der Schweizer Onkologiespezialist<br />

Debiopharm haben Mitte Mai eine Forschungskooperation besiegelt.<br />

Im Rahmen eines ersten gemeinsamen Projekts wird Cenix Hochdurchsatz-Screenings<br />

und High-Content-Assays mit kultivierten humanen<br />

Zellen einsetzen, um prädiktive Biomarker für einen präklinischen<br />

Onkologiewirkstoff von Debiopharm zu identifizieren. Dazu wird Cenix<br />

in multiparametrischen mikroskopischen Untersuchungen mittels<br />

der Bildanalyse-Plattform Definiens XD in verschiedenen humanen<br />

Krebszellmodellen Daten erfassen, um die Gene und Signalwege<br />

zu identifizieren, die die therapeutische Wirkung des Medikaments<br />

verstärken oder unterdrücken.<br />

Gewebedrucken<br />

3D gedrucktes Gewebe für<br />

Hepatotoxizitäts-Screening<br />

Unerkannte Arzneimittel-induzierte Hepatotoxizität zählt zu den häufigsten<br />

Gründen, ein zugelassenes Arzneimittel vom Markt zu nehmen. Das<br />

US-Unternehmen Organova Holdings hat Mitte April auf der „Experimental<br />

Biology“-Konferenz in Boston erstmals ein funktionelles, dreidimensionales<br />

humanes Lebergewebe für das Screening auf Hepatotoxizität<br />

vorgestellt, dessen dreidimensionale Geometrie sich reproduzierbar<br />

kontrollieren lässt. Der NovoGen Bioprinting-Prozess liefert Gewebe mit<br />

bis zu 20 Zellschichten, in denen die Leberzellen in charakteristischer Zelldichte<br />

und Morphologie wachsen. Im Gegensatz zu 2D-Kulturen zeigen<br />

die 3D-Gewebe nicht die charakteristischen Abweichungen vom natürlichen<br />

Vorbild, die ihre Aussagekraft in Toxizitätsscreenings begrenzen.<br />

Statt dessen zeigen die gedruckten Zellen die Produktion physiologischer<br />

Mengen von Albumin (5 bis 9-mal mehr als in 2D-Kultur), Fibrinogen,<br />

Transferrin, Cholesterin sowie induzierbare Cytochrom P450-Enzymaktivität.<br />

Die Mikrogewebe kommen ohne Gerüstmaterialien aus, die in<br />

Assays zu unerwünschter Hintergrundfluoreszenz führen können. Laut<br />

Organova bilden sowohl primäre Hepatozyten als auch aus Stammzellen<br />

differenzierte Leberzellprogenitoren Zell-Zell-Kontakte aus. Der Druckprozess<br />

mit dem NovoGen MMX-Bioprinter funktioniert im Prinzip wie<br />

beim Tintenstrahldrucken und nutzt die Fähigkeit der Zellen zur Selbstorganisation<br />

mit Hilfe der Wechselwirkungen von Oberflächenproteinen<br />

aus. Ein Druckkopf positioniert die Zellen, ein anderer ein biokompatibles<br />

Hydrogel. Nachdem die Tröpfchen verschmolzen sind, bilden sich relativ<br />

schnell tight junctions. Die Kleinst-Gewebemodelle lassen sich für das<br />

Drug Discovery und Absorptions- sowie Toxikologie-Assays einsetzen.<br />

Life Sciences 2013 – Biotech, Medtech, Pharma<br />

Herausgegeben von Hans-Eric Rasmussen-Bonne, Reinhold M. Lauer,<br />

Andreas Graf von Stosch und Thomas Fink<br />

Medizintechnik, Biotechnologie und Pharma sind ein Garant für Wachstum.<br />

Gerade in Zeiten eines globalen Wettbewerbs kann Deutschland<br />

hier technologische Vorteile ausspielen. Zudem bieten die Life Sciences<br />

interessante Anlagemöglichkeiten. Grund genug, sich intensiv mit diesem<br />

Technologiezweig zu beschäftigen. Das vorliegende Buch bietet nicht<br />

nur eine unverzichtbare und faktenreiche Übersicht über den Stand der<br />

deutschen Branche, sondern auch eine Reihe von Fachaufsätzen aus dem<br />

Alltag von Unternehmern und Investoren. Herausgegeben wird das Buch<br />

vom bioPLUS-Netzwerk – einem Zusammenschluss erfahrener Experten,<br />

darunter GRAF VON STOSCH Patentanwälte, Portus Corporate Finance,<br />

UHY Deutschland AG Wirtschaftsprüfungsgesellschaft und WEITNAUER<br />

Rechtsanwälte, Wirtschaftsprüfer, Steuerberater.<br />

Life Sciences 2013<br />

Biotech, Medtech, Pharma<br />

E 29,80<br />

ISBN 978-3-928383-43-1<br />

Tel. +49 (0)30/26 49 21-40,<br />

Fax +49 (0)30/26 49 21-11<br />

service@biocom.de<br />

www.biocom.de<br />

X | 14. Jahrgang | Nr. 3/2013<br />

2980<br />

Life Sciences 2013<br />

Rasmussen-Bonne, Lauer, von Stosch, Fink (Hrsg.)<br />

Life Sciences 2013<br />

Biotech, Medtech, Pharma<br />

Cell-based Assays<br />

Zellauthentifizierung<br />

Ein Genexpressionspanel, mit dem das Pluripotenz- und Differenzierungspotential<br />

von embryonalen (ESCs) und induziert-pluripotenten<br />

Stammzellen (iPSCs) erfasst werden kann, hat Mitte Juni die Life<br />

Technologies Corporation auf der Tagung der International Society<br />

for Stem Cell Research (ISSCR) in Boston vorgestellt. Das TaqMan®<br />

hPSC Scorecard Panel gestattet auf Basis der Expressionsniveaus von<br />

Schlüsselgenen erstmals eine sichere Prognose hinsichtlich der Fähigkeit<br />

humaner ESCs und hiPSCs in Zelltypen ento-, meso- und ektodermalen<br />

Ursprungs zu differenzieren. Das vom Alex Meissner-Lab an der Harvard<br />

University lizenzierte Genexpressionspanel gestattet die schnelle<br />

Identifizierung der am besten geeigneten Zellen, wenn es darum geht,<br />

patienteneigene Zellmodelle für das Screening zu etablieren.<br />

LABORWELT<br />

ISBN 978-3-928383-43-1


Diagnostik Advertorial<br />

››› SERAMUN DIAGNOSTICA GMBH<br />

Mikrotiterplatten-basierte<br />

Arrays für die Diagnostik<br />

Dr. Klemens Löster und Dr. Silvia Porstmann, Seramun Diagnostica GmbH, Heidesee<br />

Die Multiparameterdiagnostik wird für<br />

den Nachweis von Infektions- und Autoimmunkrankheiten<br />

durch verschiedene<br />

Techniken realisiert. Sie sind entweder<br />

mit dem Nachteil eines geringen Automatisierungsgrades<br />

(z. B. Line Blots) oder einer<br />

teuren Auswertetechnik (z.B. Luminex ® -<br />

Technologien) behaftet.<br />

An Multiparameterdiagnostik knüpfen sich<br />

folgende Erwartungen:<br />

– Höhere diagnostische Sicherheit<br />

– Schnellere Diagnose<br />

– Geringere Kosten durch geringere<br />

Analyse zahlen, Materialersparnis und Abfallverringerung<br />

Diesen Erwartungen stehen folgende Zwänge<br />

gegenüber:<br />

– Wesentliche Leistungsdaten wie Präzision,<br />

Spezifität und Sensitivität müssen für jeden<br />

einzelnen Analyten im Testsystem mit<br />

bisherigen Einzeltesten vergleichbar sein.<br />

– Die Kosten dürfen die von Einzelparameternachweisen<br />

nicht übersteigen.<br />

Mit der Produktplattform SeraSpot ® bietet<br />

die Seramun Diagnostica GmbH Microarrays<br />

in Mikrotiterplatten an und verbindet<br />

damit die Vorteile der etablierten und<br />

auto matisierbaren ELISA-Technik mit den<br />

diag nostischen Möglichkeiten moderner<br />

Array-Technologien unter Anwendung eigener<br />

messtechnischer Lösungen.<br />

Array-Prinzip<br />

LABORWELT<br />

Autoantigene oder Proteine pathogener Erreger<br />

werden für die Diagnostik von Autoimmun-<br />

oder Infektionskrankheiten im<br />

Nanoliter-Maßstab als Spots auf den Boden<br />

der Vertiefungen von Mikrotiterplatten gedruckt.<br />

Sie dienen als Zielstrukturen für Antikörper<br />

in Patientenproben. Testspezifische<br />

Kontrollen sind in jede Vertiefung integriert.<br />

Als Detektionssystem werden Peroxidasemarkierte<br />

isotypspezifische Antikörper eingesetzt.<br />

Bei positivem Befund werden bestimmte<br />

Spots durch das präzipitierende Enzymsubstrat<br />

SeramunBlau ® spot sichtbar gemacht.<br />

Das Testergebnis kann visuell oder durch<br />

Software-vermittelte Imageanalyse mit dem<br />

für die SeraSpot ® Teste entwickelten Programm<br />

SpotSight ® scan ausgewertet werden.<br />

Dafür hat Seramun Lesegeräte entwickelt<br />

und patentiert, die je nach Serienlänge komplette<br />

Mikrotiterplatten mit bis zu 96 Proben<br />

(Seramun SpotSight ® plate) oder einzelne<br />

Streifen von Mikrotiterplatten mit bis zu acht<br />

Patientenproben (Seramun SpotSight ® strip)<br />

vermessen und auswerten. Die Analyse einer<br />

kompletten 96-well-Platte dauert nur<br />

3 min. Nach einer Gesamt Hands-on-Time<br />

von knapp zwei Stunden können pro Patient<br />

bis zu 20 verschiedene Antikörper selektiv<br />

nachgewiesen werden. Der Reagenzienbedarf<br />

je Probe reduziert sich auf 5% gegenüber<br />

dem Bedarf klassischer Line Blots.<br />

Test-Prototypen zur Medica 2012<br />

vorgestellt<br />

Abb. 1: SeraSpot ® Anti-Borrelia lgG<br />

Abb. 2: dsDNA Quantifizierung im<br />

SeraSpot ® ANA<br />

Drei SeraSpot ® Prototyp-Teste wurden zur<br />

Medica 2012 vorgestellt: SeraSpot ® Anti-<br />

Yersinia IgG und IgA zum Nachweis von Antikörpern<br />

gegen sechs verschiedene Pathogenitätsfaktoren<br />

des Bakteriums Yersinia<br />

enterocolitica und SeraSpot ® Anti-Borrelia<br />

IgG und IgM als Bestätigungstest für die Diagnostik<br />

der Lyme-Borreliose stehen für die Infektionsserologie<br />

zur Verfügung. SeraSpot ®<br />

Anti-Borrelia erlaubt zudem die Differenzierung<br />

der Antikörperantwort gegen homologe<br />

diagnostisch relevante Antigene der<br />

drei in Europa zirkulierenden Genospezies<br />

von Borrelia burgdorferi sensu lato (Abb.1).<br />

Die interne Validierung des SeraSpot ® Anti-<br />

Yersinia und des SeraSpot ® Anti-Borrelia<br />

wurde erfolgreich abgeschlossen. Die Präzision<br />

liegt mit Variationskoeffizienten von<br />

< 10% innerhalb und


Zellbasierte Assays Expertenpanel<br />

HCS-Optimierung<br />

Dr. Andreas Pippow, Fraunhofer-Institut für für Angewandte Informationstechnik, Sankt Augustin;<br />

Prof. Dr. Ursula Graf-Hausner, Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, Zürich;<br />

Dr. Christoph Sachse, Cenix Bioscience GmbH, Dresden<br />

Das phänotypische oder High-Content-Screening bietet komplexe Informationen über die<br />

Wirkungen von Substanzen auf Zellen. Allerdings gibt es gerade bei der Verarbeitung der<br />

riesigen Datenmengen und bei neueren Technologien, wie dem funktionellen Screening von<br />

dreidimensionalen Mikrogeweben, noch zahlreiche Herausforderungen.<br />

XII | 14. Jahrgang | Nr. 3/2013<br />

Prof. Dr. Ursula<br />

Graf-Hausner<br />

Dozentin und<br />

Forschungsleiterin<br />

an der ZHAW und<br />

Leiterin des Kompetenzzentrums<br />

TEDD<br />

LABORWELT<br />

Wo liegen die Hauptvorteile von 3D-Mikrokulturen<br />

beim Wirkstoffscreening und wohin<br />

geht der Trend?<br />

Graf-Hausner<br />

Die klassische zweidimensionale Zellkultur<br />

spiegelt die Situation im lebenden Organismus<br />

zu wenig wider, als dass sie für die Wirkstoffentwicklung<br />

und Testung von Substanzen<br />

geeignet wäre. Denn verschiedene Zelltypen<br />

kommunizieren miteinander und bilden komplexe<br />

Organsysteme. Deshalb ist der Bedarf an<br />

physiologisch relevanten und aussagekräftigen<br />

dreidimensionalen (3D) Gewebemodellen klar<br />

ausgewiesen. Pharmaunternehmen können<br />

mit solchen Modellen aus menschlichen Zellen<br />

die Sicherheit von Medikamenten in frühen<br />

Phasen der Entwicklung besser gewährleisten<br />

und erhebliche Kosten sparen. Die Reduktion<br />

von Tierversuchen durch die Anwendung alternativer<br />

Testverfahren ist hochwillkommen,<br />

in der Kosmetikbranche sind Tierversuche seit<br />

März diesen Jahres verboten. Um diesem Bedürfnis<br />

der Industrie nachzukommen, haben<br />

viele Technologiefirmen Methoden entwickelt,<br />

um geeignete 3D-Gewebemodelle herzustellen.<br />

Einige verwenden dazu natürliche oder synthetische<br />

Gerüstsubstanzen, zum Beispiel gelartige<br />

Polymere, in denen die Zellen eingebettet<br />

werden können. Andere Technologien funktionieren<br />

ohne Gerüste, hier werden die Zellen<br />

etwa in hängenden Tropfen zu Mikrogeweben<br />

herangezüchtet. Trotz zahlreicher heute im<br />

Handel erhältlichen Systeme (Cu r r Opin Bio t e c h -<br />

n o l 23(5):803-809) gibt es noch viel zu tun. Denn<br />

es gibt keine Standards oder Qualitätsnormen.<br />

Verfügbarkeit und Reproduzierbarkeit der Modelle<br />

müssen gewährleistet sein. Zahlreiche<br />

Herausforderungen sind noch zu lösen, wie<br />

etwa die Automatisierung, Analyse des Readout,<br />

die Kombination mehrerer Organsysteme.<br />

Verschiedene Gruppen zeigen bereits fantastische<br />

Resultate, sie nennen es „Body on a Chip“.<br />

Ein Zukunftstrend ist auch das Bioprinting:<br />

hier werden organähnliche Modelle mit einem<br />

Tintenstrahldrucker Lage für Lage gedruckt.<br />

Also jede Zelle an den Ort ihrer Bestimmung,<br />

schön eingebettet in die umgebende Matrix.<br />

Welche Methoden sich letztlich durchsetzen<br />

werden, wird die Zukunft zeigen.<br />

Dr. Andreas<br />

Pippow<br />

Wissenschaftlicher<br />

Koordinator im<br />

Bereich High-Content-Analyse<br />

am<br />

Fraunhofer-FIT in<br />

Sankt Augustin<br />

LABORWELT<br />

Wie und wo kann weiteres Effizienzpotential<br />

beim HCS-Datenmanagement genutzt werden?<br />

Pippow<br />

Für das High-Content-Screening gibt es von verschiedenen<br />

Herstellern Standard-Softwareprodukte,<br />

mit denen sich Forscher innerhalb ihrer<br />

Daten orientieren können. Neben Bilddaten<br />

können auch Ergebnisse der Bildanalyse, statistische<br />

Analysen, Assaybeschreibungen oder<br />

chemische Verbindungen erfasst werden. Die<br />

Grenze effektiven Datenmanagements wird<br />

erreicht, wenn Ergebnisse mit anderen Experimenten<br />

integriert werden sollen. Wenn sie<br />

zum Beispiel Faktoren gefunden haben, die das<br />

Neuronenwachstum beschleunigen und sie<br />

dann Daten anderer Forscher mit einbeziehen<br />

möchten, um den Mechanismus besser zu verstehen,<br />

wird dies heute nicht gut unterstützt,<br />

insbesondere bei der Einbeziehung von genomischen<br />

oder metabolomischen Daten. Eine von<br />

uns durchgeführte Umfrage in der forschenden<br />

Life-Sciences-Branche bestätigt Defizite bei<br />

der Datenintegration. Viele Anwender setzen<br />

unterschiedliche Systeme ein, deren Datenbestände<br />

bzw. Datenbanken sich schlecht inte­<br />

grieren lassen. Ein typischer Wissenschaftler<br />

arbeitet an vielen Projekten gleichzeitig und ist<br />

auf die Ergebnisse anderer Partner angewiesen.<br />

Die Vielzahl der Insellösungen am Markt führt<br />

dazu, dass die Teilnehmer unserer Studie ein<br />

Viertel ihrer Arbeitszeit mit dem Verwalten<br />

von Daten verbringen müssen. Wir sehen hier<br />

enormes Einsparpotential einerseits durch<br />

Fortbildung im effizienten und regulatorisch<br />

korrekten Umgang mit heterogenen Daten,<br />

andererseits durch die Entwicklung neuer flexibler<br />

Datenintegrationslösungen. Wir wollen<br />

auch Softwarehersteller ansprechen, damit sie<br />

verstärkt moderne Datenmanagementansätze<br />

und gemeinsame Schnittstellen einsetzen.<br />

Dr. Christoph<br />

Sachse<br />

Director Cell-based<br />

Services, Cenix<br />

Bioscience GmbH,<br />

Dresden<br />

LABORWELT<br />

Was sind die Vorteile von 3D Assays in RNAi-<br />

Anwendungen?<br />

Sachse<br />

Für immer mehr Zellkulturmodelle werden<br />

Daten publiziert, die auf ein „physiologischeres“<br />

Verhalten von 3D-Kulturen im Vergleich<br />

zu 2D-Kulturen derselben Zellen hindeuten.<br />

Ein Beispiel sind Leberzelllinien, die unter 3D-<br />

Bedingungen höhere Albumin-Produktion und<br />

CYP-Induktion zeigen und sich somit besser für<br />

In-vitro-Toxizitätsstudien eignen. Auch in der<br />

Onkologie sind 3D-Assays inzwischen zu einem<br />

festen Teil der Pharmaforschung geworden.<br />

Die Anwendung von 3D-RNAi-Assays ist von<br />

uns erfolgreich etabliert worden. Die Verwendung<br />

von BME oder der InSphero-Plattform<br />

ermöglicht eine Miniaturisierung in 96-Well-<br />

Platten und damit einen erhöhten Durchsatz,<br />

so dass sich etwa Proliferations-, Viabilitäts-,<br />

Colony Formation- oder Zytokin-Assays nicht<br />

nur für Target-Validierungsstudien, sondern<br />

auch für Screens anbieten. Herausforderungen<br />

derartiger Assays sind zum einen die Wahl<br />

eines geeigneten Zellmodells sowie die Optimierung<br />

eines siRNA-Transfektionsprotokolles<br />

(besonders bei nicht-transformierten Zellen),<br />

zum anderen die Etablierung von Mikroskopie<br />

und Bildanalyse bei High-Content Assays, meist<br />

via konfokale Mikroskopie oder Mikrogewebsschnitte.<br />

Zusätzliche Komplexität ergibt sich<br />

bei der Verwendung von Co-Kulturen (z. B. von<br />

Tumor- und Stroma-Zellen). Obwohl technisch<br />

anspruchsvoll, haben viele dieser Assays Potential,<br />

physiologisch ungleich relevantere Daten<br />

zu generieren als herkömmliche 2D-Assays; sie<br />

sind deshalb integraler Bestandteil des Cenix<br />

Assay-Entwicklungsprogramms.<br />

LABORWELT


Screening Advertorial<br />

››› ZELLBASIERTES SCREENING<br />

Von Zellen zu Zahlen<br />

Für das zellbasierte Screening ist eine gleichbleibend optimale Bildqualität von höchster<br />

Wichtigkeit. SynenTec liefert dafür robuste automatisierte Mikroskopsysteme, die mittels<br />

digitaler Bildverarbeitung zelluläre Parameter ermitteln und darstellen. Das Cellavista und<br />

das neue NyONE sind durch die intuitive Benutzersteuerung schnell in jedem Zellkulturlabor<br />

effizient einsetzbar.<br />

Abb. 2: CHO-K1, 3fach-Fluoreszenzfärbung<br />

Abb. 1: NyONE Image<br />

Cytometer<br />

Mit dem Cellavista hat sich SynenTec in den<br />

letzten Jahren erfolgreich in den Zellkulturlabors<br />

der Pharmaforschung etabliert. Als<br />

kompakte Lösung ist das neue NyONE (Abb. 1)<br />

jetzt für den mittleren Probendurchsatz konzipiert.<br />

Beide Systeme<br />

realisieren die hochauflösende<br />

Abbildung<br />

von Zellen in<br />

Suspension und Adhäsion<br />

nicht-invasiv<br />

mittels Durchlichtdetektion.<br />

Zusätzlich<br />

ermöglichen<br />

leistungsstarke<br />

LEDs mit einer langen<br />

Lebensdauer<br />

detaillierte Fluoreszenzaufnahmen<br />

für<br />

die der laserunterstützte<br />

Autofokus die optimale Bildebene innerhalb<br />

von nur 100 ms automatisch einstellt.<br />

Die Kombination hochpräziser Mechanik<br />

und Optik gewährleisten eine überragende Bildqualität.<br />

Dabei werden die optische und geometrische<br />

Auflösung der CCD-Kamera ideal miteinander<br />

kombiniert und eine Bildauflösung von<br />

unter einem halben Mikrometer pro Pixel erreicht.<br />

Dieser „NANO-VIEW“ in die einzelne Zelle<br />

ermöglicht detaillierte Auswertungen (siehe<br />

Abb. 2). Durch den passgenauen Übergang der<br />

Einzelbilder (stitching) wird eine exakte Zellzahlbestimmung<br />

in den Randbereichen jeder<br />

Aufnahme gewährleistet. Dies führt zu einer<br />

präzisen Quantifizierung der Zellkultur.<br />

Variierende Ansprüche an die Bildqualität<br />

werden durch den Wechsel von Objektiven<br />

erreicht. Der automatische Objektivwechsel<br />

ermöglicht Bildaufnahmen bis zur einer 40x<br />

Vergrößerung.<br />

Die reine Durchlichtmikroskopie kann dabei<br />

sowohl den Startpunkt einer Klonierung<br />

(Applikation: SINGLE CELL CLONING), als<br />

auch den weiteren Kultivierungsverlauf dokumentieren<br />

(Applikation: CELL CONFLU-<br />

ENCE). Durch Markierung der Zellen mit Fluoreszenz-Farbstoffen<br />

oder Trypanblau werden<br />

Applikationen wie SUSPENSION CELL COUNT,<br />

TRANSFECTION EFFICIENCY, LIVE/DEAD<br />

ASSAYS und APOPTOSE ermöglicht.<br />

Die drei Fluoreszenzkanäle im NyONE<br />

decken die große Mehrheit der zellbasierten<br />

Assays ab. Das Cellavista ergänzt diese Kanäle<br />

um grün/amber/rot, mit denen eine Vielzahl<br />

weiterer Flourophore anregbar sind.<br />

Bei gleichzeitiger Aufnahme eines Durchlicht-<br />

und eines Fluoreszenzkanals wird eine<br />

96-well Mikrotiterplatte innerhalb von nur 3<br />

Minuten gemessen und ausgewertet (2x Objektiv,<br />

full-well scan, Cellavista).<br />

Die Messung von Mikroskop-Slides, Mikrotiterplatten<br />

und Zellkulturflaschen eröffnen eine<br />

übergangslose Analyse der Zellkultur vom<br />

µL-Stadium bis hin zum mL-Maßstab.<br />

Zudem kann das Cellavista System um Inkubatoren,<br />

Liquid-Management, Plate Stacker,<br />

Clone Picker, bis hin zu komplett automatisierten<br />

Lösungen erweitert werden (unter anderem<br />

realisiert mit Hamilton, Tecan, PAA).<br />

Mit einer integrierbaren Inkubationskammer<br />

ist es möglich, eine lückenlose Dokumentation<br />

des Kultivierungsverlaufes zu erzeugen<br />

(LIVE CELL IMAGING), wie es z.B. bei der Applikation<br />

WUNDHEILUNG oder CHEMO TAXIS<br />

wichtig ist.<br />

Die erhobenen Bilddaten werden entweder<br />

parallel zur Aufnahme oder zeitversetzt ausgewertet.<br />

Dazu werden verschiedene Auswerteroutinen<br />

(Operatoren) angeboten, die mit<br />

voreingestellten Parametern auf die jeweilige<br />

Applikation zugeschnitten sind. Diese können<br />

individuell angepasst werden. Die Darstellung<br />

der Ergebnisse erfolgt z. B. als HEAT-MAP,<br />

HISTOGRAMM oder SCATTER PLOT (Abb. 3)<br />

und ermöglicht eine sofortige Interpretation.<br />

Somit bietet SynenTec mit dem Cellavista<br />

und dem NyONE auf unterschiedliche Anforderungen<br />

zugeschnittene Komplettlösungen<br />

für die effiziente und kostengünstige Automatisierung<br />

in jedem Zellkulturlabor. Getreu<br />

dem Motto: „From cells to numbers“.<br />

Kontakt<br />

Abb. 3: Benutzeroberfläche des NyONE mit Auswertung zu LIVE/DEAD (grün/rot)<br />

und APOPTOSE (gelb); rechts: Auswertungen als Heat-map (Viabilität) und Histogramm<br />

(Compactness).<br />

LABORWELT<br />

Dr. Sebastian Giehring und Dr. Regine Lümen<br />

SynenTec Bio Services GmbH<br />

Johann-Krane-Weg 42<br />

48149 Münster<br />

regine.luemen@synentec-bioservices.com<br />

www.synentec-bioservices.com<br />

14. Jahrgang | Nr. 3/2013 | XIII


Serie Labormarkt im Umbruch (16)<br />

Thermo Fisher: Die<br />

Happen werden größer<br />

Dr. Martin Laqua, Redaktion LABORWELT<br />

Milliardenschwere Übernahmen sind gang und gäbe im Labormarkt. Grund genug, in dieser<br />

LABORWELT-Serie einen Blick auf die Player, ihre Strategien und Deals zu werfen. Klar ist:<br />

Elefantenhochzeiten bleiben an der Tagesordnung. Die Preise bleiben hoch, genauso wie die<br />

Wahrscheinlichkeit, dass sich der Labormarkt in zehn Jahren völlig anders darstellen wird als<br />

heute. Mit Thermo Fisher Scientific Inc. widmen wir uns in dieser Folge wieder dem Unternehmen,<br />

mit dem 2010 die Reihe „Labormarkt im Umbruch“ begann. In den vergangenen<br />

drei Jahren ist im Hause Thermo viel passiert. Die damalige Überschrift „Hungriger Hecht im<br />

Karpfenteich“ hat auch im Jahr 2013 noch Bestand. Schlagzeilen machte das Unternehmen im<br />

Frühjahr, als es einen Bieterwettstreit um die Übernahme des Life-Sciences-Spezialisten Life<br />

Technologies Corp. gewann. Damit will Thermo die derzeit lukrativste Sparte Spezialdiagnostik<br />

weiter ausbauen und sich für die Ankunft der personalisierten Medizin hübsch machen.<br />

Thermo Fisher Scientific hat in den vergangenen<br />

drei Jahren unbeirrt seinen Wachstumskurs<br />

fortgesetzt. Verglichen mit dem Geschäftsjahr<br />

2009 stieg der Umsatz 2012 um knapp 24%,<br />

der Börsenwert kletterte um fast die Hälfte.<br />

Dabei setzt CEO Marc Casper wie sein 2009 an<br />

die Spitze von Bayer gewechselter Vorgänger<br />

Marjin Dekkers vor allem auf Zukäufe.<br />

Noch im September 2012 bemerkte Reuters,<br />

dass sich die M&A-Aktivitäten im Sektor Biowissenschaften<br />

auf einem 3-Jahres-Tief befänden.<br />

Dass dies im Nachhinein betrachtet nur eine<br />

Momentaufnahme war, ist auch Thermo Fisher<br />

zu verdanken. Am 15. April 2013 versetzte die Firma<br />

die Szene in helle Aufregung. In einer Auktion<br />

um den Kauf der Life Technologies Corp. setzte sie<br />

sich mit einem 13,8 Mrd. US-$-Angebot durch. Der<br />

Weltmarktführer in Sachen Laborausstattung<br />

nimmt somit mehr Geld in die Hand als die<br />

wohl am besten in der Diagnostik aufgestellte<br />

Pharmafirma: Roche bot 6,7 Mrd. US-$ für den Life<br />

Tech-Konkurrenten Illumina. Im Gegensatz zu<br />

den Schweizern war Thermo jedoch erfolgreich.<br />

Im Bieterwettkampf ließ die Ostküstenfirma<br />

ein Investorenkonsortium um die Blackstone<br />

Group, die Carlyle Group und Singapurs Temasek<br />

XIV | 14. Jahrgang | Nr. 4/2013<br />

Holding hinter sich, die etwa 12 Mrd. US-$ locker<br />

gemacht hätten. Zu den anderen erfolglosen<br />

Interessenten gehörten Sigma Aldrich, Roche<br />

und Danaher. Um die Kaufsumme zu stemmen,<br />

setzt Thermo nun auch auf die Börse. Anfang Juni<br />

wurde bekannt, dass 2,2 Mrd. US-Dollar über eine<br />

Neuemission erlöst werden sollen. Dies entspräche<br />

etwa der Summe, die Thermo noch zusätzlich<br />

zum Kaufpreis zum Ablösen von Life Technologies<br />

Schulden aufbringen muss. Analysten sehen<br />

dem Deal mit gemischten Gefühlen entgegen.<br />

Sie befürchten, dass Thermo zu freigebig war.<br />

Life Technologies ist mit großem Abstand nur<br />

Nummer zwei auf dem Sequenzierungsmarkt –<br />

und der Rückstand zu Illumina wird derzeit stetig<br />

größer. Immerhin: Die Kalifornier sind auch in den<br />

Bereichen Tiergesundheit, klinische Forschung,<br />

Forsensik, Lebensmittelsischerheit und Bioproduktion<br />

aktiv. Da dürften sich auch unabhängig<br />

von Ion Torrent-Halbleitersequenzieren Synergien<br />

finden. Wie clever der Schachzug war, wird<br />

letzten Endes davon abhängen, ob es Thermo<br />

gelingt, Life Technologies neues Leben einzuhauchen.<br />

Dass der Laborriese weiß, wie Diagnostik<br />

geht, hat er jedenfalls in den vergangenen Jahren<br />

durchaus eindrucksvoll bewiesen.<br />

Die B.R.A.H.M.S. AG in Henningsdorf wurde von Thermo 2009 für 330 Mio. Euro übernommen.<br />

© Skatz-Nelstar / Wikimedia Commons<br />

Thermo Fisher Scientific Inc. (2012):<br />

Umsatz: 12,51 Mrd. US-$<br />

Gewinn (EBITDA): 1,48 Mrd. US-$<br />

Umsatzrendite (nach Steuern): 11,8%<br />

Börsenwert (gesamt): 30,5 Mrd. US-$ (14.6.2013)<br />

Mitarbeiter: 38.900<br />

Vorstandsvorsitzender: Marc N. Casper<br />

Märkte (2012)<br />

Gesundheitswesen: 26%, Pharma/Biotech: 25%, Industrie:<br />

27%, Öffentlicher Sektor: 22%<br />

Sparten nach Umsatz (2012)<br />

Analysetechnologien 32%, Spezialdiagnostik 22%,<br />

Laborbedarf und Dienstleistungen 46%<br />

Bereits Anfang 2010 zeigten sich die Ergebnisse<br />

einer Shoppingtour durch Europa nach der<br />

Thermo mit der Übernahme von Finnzymes<br />

(Finnland, keine Bekanntgabe finanzieller Details)<br />

und Fermentas (Kanada/Litauen, 260 Mio.<br />

US-$) das Geschäft mit PCR-Verbrauchsmitteln<br />

gefestigt hatte. Seine Analytik-Sparte stärkte<br />

Thermo 2010 mit dem Kauf von Dionex Corp.<br />

aus Sunnyvale in Kalifornien. Für 2,1 Mrd. US-$<br />

in Barmitteln komplementierte Thermo damit<br />

sein Chromatographie-Portfolio. In einer<br />

ähnlichen Liga bewegte sich der Deal mit<br />

Cinven, einer Investmentfirma mit privatem<br />

Beteilingungskapital. Für satte 3,5 Mrd. US-$<br />

wechselte 2011 das schwedische Diagnostikunternehmen<br />

Phadia den Besitzer. Phadia stellt<br />

Bluttestsysteme für Allergien, Asthma und<br />

andere Autoimmunerkrankungen her.<br />

Ein drittes Standbein<br />

Diese Akquisition nahm Thermo zum Anlass,<br />

ein drittes Berichtssegment einzuführen:<br />

Spezialdiagnostik. „Dieser Geschäftszweig hat<br />

nun mit mittlerweile 2 Mrd. US-$ Umsatz eine<br />

signifikante Größe erreicht“, kommentierte<br />

Casper den Schritt damals. Außerdem bemühte<br />

sich Thermo Fisher 2011 um die Übernahme des<br />

Laborbedarfsspezialisten Millipore, zog aber<br />

Merck gegenüber den Kürzeren. Das Folgejahr<br />

begann deutlich ruhiger. So folgten einzig Mitte<br />

2012 zwei mittelgroße Übernahmen. Für 175<br />

Mio. US-$ wechselte die Doe & Ingalls Management<br />

LLC (Durham, USA) unter das Dach von<br />

Thermos Laborbedarf- und Dienstleistungssparte.<br />

Für One Lambda aus Kalifornien musste<br />

Casper immerhin 925 Mio. US-$ auf den Tisch<br />

legen. Spätestens mit der Akquisition des Spezialisten<br />

für Transplantationsdiagnostik zeichnete<br />

sich ab, dass sich Thermos Fokus mehr<br />

und mehr auf das Diagnostikgeschäft richtet.<br />

So wuchs der Umsatz in diesem Segment von<br />

2011 auf 2012 um 20%. Die Entscheidung ist<br />

nachvollziehbar, denn mit einer Gewinnspanne<br />

von knapp 26% hängen die Diagnostikprodukte<br />

die beiden anderen Segmente deutlich ab<br />

(18,7% Analyseprodukte, 14,1% Laborbedarf).<br />

Welche Rolle nach der Life-Tech-Übernahme<br />

die Gendiagnostik spielen wird, ist noch unklar.<br />

Noch hält sich Thermo bezüglich der fälligen<br />

Restrukturierung bedeckt.<br />

LABORWELT


Interaktionsanalyse<br />

Zellbasierte p53:Mdm2 und<br />

p53:Mdm4 HCS-Assays<br />

Die spezifische Aufhebung von Protein-Protein-Interaktionen (PPI)<br />

ist ein attraktiver Angriffspunkt für die Wirkstofffindung. Allerdings<br />

mangelt es bisher aufgrund der biologischen Komplexität an zuverlässigen<br />

und flexiblen zellbasierten Screening-Assays.<br />

Mit der im vergangenen Jahr publizierten Fluorescent Two-Hybrid<br />

(F2H)-Technologie (Me t h o d s Mo l Bi o l. 812: 275-82) steht eine neuartige<br />

mikroskopische Methode für das zellbasierte Screening zur Verfügung,<br />

die gängige Probleme löst. Der F2H-Assay ist vielseitig anwendbar,<br />

vollständig reversibel und liefert schnelle und leicht auslesbare<br />

Daten: Die interaktionsabhängige Kolokalisation von zwei unterschiedlichen,<br />

fluores zierenden Fusionsproteinen an der definierten<br />

Interaktionsplattform (ein inerter Verankerungspunkt im Nukleus<br />

von Säugerzellen). Mit dieser Methode konnte bereits eine Vielzahl<br />

von Protein-Protein-Interaktionen aus unterschiedlichen zellulären<br />

Kompartimenten – wie etwa Zytoplasma, Mitochondrien oder Zellkern-<br />

Zytoplasma pendelnde Proteine – erfolgreich darstellt werden.<br />

Interaktion<br />

GFP<br />

RFP<br />

Mdm<br />

2/4<br />

p53<br />

0 h<br />

p53/Mdm2<br />

+ Nutlin-3<br />

p53/Mdm4<br />

+ sMTide-02<br />

anchor<br />

Keine<br />

Interaktion<br />

Mdm<br />

2/4<br />

RFP<br />

Interaktionsplattform<br />

GFP<br />

p53<br />

Wirkstoffzugabe<br />

time<br />

1 h<br />

2 h<br />

Ihre Pipettierhilfe für das Labor<br />

anchor<br />

Interaktionsplattform<br />

7 h<br />

• CyBi ® -SELMA<br />

Schema der Protein-Protein-Interaktionsanalyse (links) und<br />

p53:Mdm2/Mdm4-Interaktion<br />

Darauf basierend haben wir zwei reversible F2H-Assays etabliert, um<br />

die Protein-Protein-Interaktionen zwischen dem Tumorsuppressor<br />

p53 und seinen Gegenspielern Mdm2 und Mdm4/MdmX parallel<br />

zu analysieren. Durch diese vergleichenden zellulären Assays können<br />

unterschiedliche Arten von Substanzen untersucht werden,<br />

beispielsweise Peptide oder niedermolekulare Substanzen („small<br />

molecules“). Dabei lassen sich direkt zellgängige Wirkstoffkandidaten<br />

identifizieren und charakterisieren. Wir bestimmen ihre Effizienz, die<br />

p53:Mdm2-Interaktion aufzuheben, durch automatisierte Mikroskopie<br />

und Bildauswertung. Gleichzeitig werden die jeweiligen Daten für<br />

die p53:Mdm4-Inhibition ausgewertet, und so vergleichende Studien<br />

angestellt. Außerdem liefern die zellulären Aufnahmen des F2H-Assays<br />

initiale Daten zur Zytotoxizität der untersuchten Substanzen. Zusätzlich<br />

können die F2H-Assays auch in lebenden Zellen durchgeführt und<br />

analysiert werden, wodurch in Echtzeit die Kinetik einer zellulären<br />

Protein-Protein-Interaktion visualisiert wird.<br />

» Semi-automatischer Pipettierer<br />

» Schnelles und präzises Replizieren<br />

oder Befüllen von 96- und 384-<br />

Well Mikroplatten<br />

» Bewährte HTS-Technologie in<br />

einem kompakten Benchtop-<br />

System<br />

» Einfache und intuitive Bedienung<br />

mittels Touchscreen<br />

» Automatische Pipettierparameter<br />

und Speicherfunktion von kompletten<br />

Methoden<br />

Kontakt<br />

Dr. Kourosh Zolghadr<br />

ChromoTek GmbH<br />

Am Klopferspitz 19<br />

82152 Martinsried<br />

+49. 89. 78 79 73 06<br />

+49. 89. 78 79 73 11<br />

k.zolghadr@chromotek.com<br />

www.chromotek.com<br />

LABORWELT<br />

European LabAutomation 2013<br />

06.- 07.06.2013<br />

Hamburg | Standnummer 29<br />

Liquid Handling. Automation. Service.<br />

info@cybio-ag.com<br />

www.cybio-ag.com<br />

BRAND OF


Zellbasierte Assays Chemische Biologie<br />

„Wir wollen Biologie<br />

screenbar machen“<br />

Zellbasierte Assays und das damit verknüpfte Feld der chemischen Biologie werden immer wichtiger,<br />

um biologische Prozesse oder Krankheiten grundlegend zu verstehen. Im April erhielt die vom<br />

Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie koordinierte EU-Infrastruktur EU-Openscreen die<br />

langfristige Förderzusage der Bundesregierung. In der Initiative bündeln vorhandene Screening-<br />

Zentren in Europa ihre Ressourcen für das Substanzscreening. Gesucht werden Substanzen, die<br />

in zentrale biologische Vorgänge eingreifen und ein vertieftes Verständnis davon vermitteln,<br />

wie etwa Krankheiten entstehen, Pflanzen wachsen oder Zellen sich differenzieren. LABORWELT<br />

sprach mit Dr. Ronald Frank, dem Koordinator von EU-Openscreen, über die Ziele der Initiative<br />

und wie sie erreicht werden sollen.<br />

LABORWELT<br />

Wofür steht EU-Openscreen und was sind die<br />

Ziele der Initiative?<br />

Frank<br />

EU-Openscreen ist ein Netzwerk von europäischen<br />

Screening-Zentren und Experten für chemische<br />

Biologie, die gemeinsam eine Sammlung<br />

von 200.000 bis 300.000 Substanzen aufbauen<br />

und in Screenings benutzen wollen, um biologische<br />

Vorgänge besser zu verstehen. Die Substanzen<br />

werden von Europäischen Experten nach<br />

verschiedensten Kriterien aus kommerziellen<br />

und akademischen Quellen ausgewählt sowie<br />

von Chemikern bereitgestellt. Die Sammlung<br />

soll Informationen über die biologische Wirkung<br />

von Substanzen auf verschiedenste biologische<br />

Systeme liefern. Anders als zum Beispiel die European<br />

Lead Factory schauen wir nicht nur auf<br />

Arzneimittelkandidaten, sondern es geht auch<br />

um Agrar- und Umweltforschung – also alles,<br />

wo Biologie und Chemie zusammenkommen.<br />

Als Initiative des European Strategy Forums<br />

on Research Infrastructures (EFSRI) ist es das<br />

Ziel von EU-Openscreen, sogenannte Toolsubstanzen<br />

bereitzustellen und ihre Wirkung<br />

in einer Datenbank zu erfassen. Die Toolsubstanzen<br />

sollen helfen, das grundlegende Verständnis<br />

biologischer Prozesse zu verbessern.<br />

EU-Openscreen setzt damit einen Schritt vor<br />

verwertungs- und IP-orientierteren Initiativen<br />

an, wie der in diesem Jahr gestarteten European<br />

Lead Factory oder der Alliance of Translational<br />

Research Centres.<br />

Tab. 1: An EU-Openscreen beteiligte Screeningzentren<br />

Screening-Zentrum<br />

CeMM, PLACEBO<br />

FIMM Helsinki<br />

FMP Berlin<br />

Fundación Medina, Granada<br />

IMG Prague<br />

IRBM Rome<br />

PPSC<br />

USEF Santiago de Compostela<br />

XVI | 14. Jahrgang | Nr. 3/2013<br />

Standort.<br />

Austria<br />

Finland<br />

Germany<br />

Spain<br />

Czech Republic<br />

Italy<br />

The Netherlands<br />

Spain<br />

LABORWELT<br />

Inwieweit kann denn ein so offener Ansatz zum<br />

Technologietransfer beitragen?<br />

Frank<br />

Wir sehen in vielen Fällen, dass die Translation<br />

in Sackgassen landet. Unserer Meinung nach<br />

liegt das daran, dass das Wissen darüber, wie<br />

Sub stanzen auf biologische Vorgänge wirken,<br />

noch viel zu begrenzt ist. Ein tieferes grundlegendes<br />

Verständnis über die Wirkung und<br />

Toxizität von Substanzen auf Mensch und<br />

Umwelt hilft besser, das Risiko eines teuren<br />

Scheiterns in später Entwicklungsphase zu<br />

verkleinern, als es im Geheimen immer wieder<br />

mit dem gleichen Ansatz zu versuchen. Wenn<br />

wir erst einmal grundlegende Prinzipien<br />

besser verstehen, wird es möglich sein, mit<br />

weniger Entwicklungskandidaten eine bessere<br />

Erfolgsrate zu erzielen. Deshalb wollen<br />

wir die breite Biologie screenbar machen.<br />

Ein wichtiges Mittel dazu ist auch das High<br />

Content-Screening (HCS) mit zellbasierten<br />

Assays.<br />

LABORWELT<br />

Das Projekt steckt schon mitten in der mit 3,7<br />

Mio. Euro von der Europäischen Kommission<br />

geförderten Vorbereitungsphase …<br />

Frank<br />

Die Vorbereitungsphase läuft noch bis 2015.<br />

Dann wird EU-Openscreen die eigens von<br />

der Kommission geschaffene Rechtsform<br />

ERIC annehmen und – finanziert von den EU-<br />

Mitgliedstaaten, deren Unterschriften wir<br />

derzeit einsammeln – die Arbeit aufnehmen.<br />

Wir werden an voraussichtlich acht Screeningzentren<br />

mit einer wöchentlichen Kapazität<br />

von 200.000 Substanzen screenen, um das<br />

gesamte Wirkspektrum inklusive neuer Effekte<br />

und Nebenwirkungen zu erfassen. Standards,<br />

die eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse und<br />

Daten gewährleisten, werden derzeit in einem<br />

eigenen Arbeitspaket etabliert.<br />

LABORWELT:<br />

Wieviel Geld brauchen Sie denn pro Jahr?<br />

Dr. Ronald Frank<br />

ist der Koordinator von EU-OPENSCREEN<br />

am Leibniz Institut für Molekulare Pharmakologie<br />

(FMP) in Berlin und leitet dort<br />

auch die Arbeitsgruppe Chemische Systembiologie.<br />

Der Chemiker ist Mitgründer<br />

und CEO der Berliner AIMS Scientific<br />

Products GmbH. Nach seiner Promotion<br />

1980 wechselte er zur Gesellschaft für<br />

Biotechnologische Forschung (GBF) in<br />

Braunschweig, das heutige Helmholtz-<br />

Zentrum für Infektionsforschung (HZI).<br />

Dort arbeitete er über chemische Gen-<br />

Synthese, die kombinatorische Synthese<br />

von Nukleinsäuren und Peptiden und<br />

richtete die High-Throughput-Screening-<br />

Plattform des Zentrums ein.<br />

Frank<br />

Um die aus dem deutschen ChemBioNet<br />

hervorgegangene Infrastruktur am Leben zu<br />

halten, brauchen wir etwa 2,5 Mio. Euro jährliche<br />

Betriebskosten. Dazu kommen natürlich<br />

die Projekte , die wir mit mindestens 10 Mio.<br />

Euro pro Jahr veranschlagen. Diese müssen<br />

aus verschiedenen Quellen finanziert werden.<br />

Wir hoffen aber, dass sich viele EU-Länder an<br />

sogenannten Project Calls beteiligen. Insgesamt<br />

erwarten wir europaweit eine jährliche<br />

Auslastung von etwa 200 Projekten, von denen<br />

mindestens 50 von solchen EU-OPENSCEEENspezifischen<br />

Calls finanziert werden sollten.<br />

LABORWELT:<br />

Werden Sie auch die Entwicklung neuer Methoden<br />

vorantreiben?<br />

Frank<br />

Wir stimulieren die Entwicklung neuer Methoden<br />

im wissenschaftlichen Umfeld der<br />

der beteiligten Zentren und Partnerinstitute,<br />

haben aber kein eigenes Budget, um eine<br />

Methodenentwicklung durchzuführen. Wir<br />

suchen aber den Austausch mit Entwicklern,<br />

Verbrauchsmittel- und Reagenzienherstellern<br />

sowie Biotech-Unternehmen.<br />

t.gabrielczyk@biocom.de<br />

LABORWELT


RNAi-Knockdown Zellbasierte Assays<br />

Funktionelle Genanalyse<br />

Neue Vektoren für zellbasierte Assays<br />

mit fast 100% Knockdown-Effizienz<br />

Zellbasierte funktionelle Studien der Gendepletion<br />

und Genüberexpression zählen<br />

heute zu den unverzichtbaren Werkzeugen<br />

der molekularbiologischen Grundlagen- und<br />

angewandten klinischen Forschung. Voraussetzung<br />

für ein aussagekräftiges Zellmodell<br />

ist dabei die homogene, hocheffiziente und<br />

spezifische Genregulation.<br />

Forscher der Sirion Biotech in München<br />

haben kommerziell erhältliche und In-house-<br />

RNAi-Plattformen miteinander verglichen<br />

und eine Screening-Technologie für die Identifizierung<br />

hochaktiver shRNAs (RNAiONE)<br />

für das Gene Silencing entwickelt. RNAiONE<br />

Abb. 1: Validierung von 15 shRNA-Sequenzen<br />

gegen hGPCRx mittels der RNAiONE-<br />

Technologie<br />

wurde sowohl auf die RNA-Polymerase (RNA-<br />

Pol)-III- als auch die RNA-Pol-II-abhängige<br />

shRNA-Expression adaptiert. Dies erlaubt den<br />

effektiven Einsatz in einem eigens dafür entwickelten<br />

konstitutiven und induzierbaren<br />

viralen Expressionsvektor. Die aufeinander<br />

abgestimmte Kombination von shRNA-Validierung<br />

und dem Design des viralen Vektors<br />

ermöglicht die Entwicklung stabil und transient<br />

exprimierender Zellmodelle, die einen fast<br />

vollständigen Knockdown zeigen. Die hohe<br />

Knockdown-Effizienz der neuen Zellmodelle<br />

markiert einen signifikanten Fortschritt für<br />

die Grundlagenforschung, die Targetfindung<br />

und das zellbasierte Screening.<br />

Das Verfahren bis hin zu einem homogenen<br />

effizienten Knockdown-Zellpool, der eine klonale<br />

Selektion verzichtbar macht, besteht aus<br />

vier Schritten:<br />

(a) shRNA-Design,<br />

(b) shRNA-Validierung mit RNAiONE,<br />

(c) Integration in die gewünschte virale Vektor<br />

Plattform,<br />

d) Zellmodell-Generierung.<br />

Als Funktionskontrolle dieser Plattform dient<br />

die induzierbare Depletion eines spezifischen<br />

Abb. 2: Knockdown-Effizienz der besten<br />

shRNA-Sequenz 15 im stabilen induzierbaren<br />

HEK293-Zellmodell<br />

humanen G-Protein-gekoppelten Rezeptors<br />

(hGPCRx) in HEK293-Zellen: Abbildung 1 zeigt<br />

die Validierung von 15 shRNA-Sequenzen gegen<br />

hGPCRx mittels RNAiONE. Die effizienteste<br />

Sequenz 15 wurde anschließend in SIRION<br />

Biotechs induzierbare lentivirale Plattform<br />

kloniert und ein stabiles HEK293-Zellmodell<br />

mittels lentiviraler Transduktion generiert.<br />

Das Ergebnis in Abbildung 2 zeigt deutlich den<br />

hocheffizienten Knockdown (KD) von 90% auf<br />

mRNA-Ebene nach Dox-Applikation.<br />

Kontakt<br />

Dr. Kathrin Schmitt<br />

Director, Sales & Marketing<br />

schmitt@sirion-biotech.de<br />

• Hoher Automatisierungsgrad<br />

• Reduktion von Proben- und Reagenzienvolumen<br />

• Robuste, gebrauchsfertige Testmaterialien


Service Verbände<br />

LABORWELT-Partner<br />

Dt. Ver. Gesellschaft für<br />

Klinische Chemie und<br />

Laboratoriumsmedizin<br />

e.V. (DGKL)<br />

Deutsche Gesellschaft<br />

für Proteomforschung<br />

BIO Deutschland<br />

Deutsche Gesellschaft<br />

für Hygiene und<br />

Mikrobiologie (DGHM)<br />

btS (Biotechnologische<br />

Studenten initiative e.V.)<br />

Gesellschaft für Genetik<br />

Gesellschaft für<br />

Signaltransduktion<br />

Gesellschaft für<br />

Pharmakologie<br />

und Toxikologie<br />

Nationales Genomforschungsnetz<br />

Deutsche Gesellschaft<br />

für Neurogenetik<br />

Netzwerk Nutrigenomik<br />

DiagnostikNet-BB<br />

Verband der<br />

Diagnostica-Industrie e.V.<br />

Österreichische<br />

Reinraumgesellschaft<br />

(ÖRRG)<br />

Österreichische Ges.<br />

f. Laboratoriumsmedizin<br />

& Klinische Chemie<br />

XVIII | 14. Jahrgang | Nr. 2/2013<br />

www.dgkl.de<br />

www.dgpf.org<br />

www.biodeutschland.org<br />

www.dghm.org<br />

www.bts-ev.de<br />

www.gfgenetik.de<br />

www.sigtrans.de<br />

www.dgpt-online.de<br />

www.ngfn.de<br />

www.hih-tuebingen.de/dgng/<br />

www.nutrigenomik.de<br />

www.diagnostiknet-bb.de<br />

www.vdgh.de<br />

www.oerrg.at<br />

www.oeglmkc.at<br />

GESELLSCHAFT FÜR GENETIK<br />

DGHM & DGI<br />

Programm für Jahrestagung steht<br />

Das Programm für die 65. Jahrestagung<br />

der Deutschen Gesellschaft für Hygiene und<br />

Mikrobiologie (DGHM) e. V. und Jahrestagung<br />

der Deutschen Gesellschaft für Infektiologie<br />

(DGI) e. V. – Programm steht von Mitte Juli<br />

an online unter www.dghm-dgi2013.de zur<br />

Verfügung. Knapp 400 Abstracts wurden für<br />

die diesjährige Jahrestagung vom 22. bis zum<br />

25. September in Rostock eingereicht. Nun<br />

werden diese von der Programmkommission<br />

ausgewertet und zusammengestellt. Folgende<br />

Vorträge und Referenten waren aber bereits<br />

Ende Juni fest eingeplant:<br />

– DGHM Lecture<br />

Thomas C. Mettenleiter (Greifswald/D)<br />

– Hauptsymposium 1 (DGHM) – Zoonoses<br />

Marcello Gottschalk (Montreal/CAN)<br />

Shah M. Faruque (Dhaka/BD)<br />

– Hauptsymposium 2 (DGHM) –<br />

Pathogen Transmission and Surveillance<br />

Edward Kujper (Leiden/NL)<br />

Petra Gastmeier (Berlin/D)<br />

Hajo Grundmann (Groningen/NL)<br />

– Hauptsymposium 3 (DGHM) –<br />

Omics in Infected Tissues/Systems Biology<br />

Einen großen Einfluss des Laborparameters<br />

INR auf den Lab MELD-Score hat das Referenzinstitut<br />

für Bioanalytik (RfB) in Zusammenarbeit<br />

mit der Medizinischen Klinik 1 des Universitätsklinikums<br />

Frankfurtin einem externen Ringversuch<br />

festgestellt. Untersucht wurde der Einflusses<br />

der Laborparameter Bilirubin, Kreatinin und<br />

INR auf die Berechnung des Lab-MELD-Scores,<br />

der für die Allokationsliste bei Lebertransplantationen<br />

bei Eurotransplant die entscheidende<br />

Rolle spielt. Zudem ging es darum, den Lab-<br />

MELD-Score unter Berücksichtigung der in der<br />

Anamnese angegebenen klinischen Werte zu<br />

bewerten. Die Teilnehmer erhielten dazu Untersuchungsmaterial<br />

zu insgesamt vier Kasuistiken,<br />

wobei zu jedem klinischen Fall Laborproben von<br />

zwei unterschiedlichen Zeitpunkten versandt<br />

wurden. Die Pilotstudie verdeutlicht, dass der<br />

Einfluss von Bilirubin auf den Lab MELD-Score<br />

zu einer Schwankung eines Punktwert führte,<br />

beim Kreatinin von maximal zwei Punktwerten<br />

und beim INR bis zu drei Punktwerte. Diese<br />

laborchemischen Abweichungen, die in ihrer<br />

Konsequenz zu einem Transplantationsplatz<br />

auf einer Allokations- oder Warteliste führen<br />

können zeigen Handlungsbedarf bezüglich der<br />

Wertigkeit der Leberfunktionsparameter.<br />

In einer nochfür dieses Jahr geplanten<br />

Folgestudie soll neben den drei bisher be-<br />

Dirk Bumann (Basel/CH)<br />

Jim Musser (Houston, TX/US)<br />

Michael G. Katze (Seattle, WA/US)<br />

– Hauptsymposium 1 DGI –<br />

Is Immune Reconstitution a Disease?<br />

Graeme Meintjes (Cape Town/SA)<br />

Verena Moos (Berlin/D)<br />

– Hauptsymposium 1 (DGHM/DGI)–<br />

Infections in Special Patient Groups<br />

Thirumala-Devi Kanneganti (Memphis, US)<br />

Philipp Henneke (Freiburg/DE)<br />

– Hauptsymposium 2 (DGHM/DGI) –<br />

Physiological Microbiomes interacting<br />

Agents and Antibiotics<br />

Eric Pamer (New York, US)<br />

Teresa M. Copue (Madrid/ES)<br />

John Tagg (Dunedin/NZ)<br />

– Hauptsymposium 2 DGI –<br />

News from recent international and national<br />

practice guidelines<br />

Andrew Ullmann (Würzburg/D)<br />

Winfried Kern (Freiburg/D)<br />

Die Kongressanmeldung ist noch bis zum 31.<br />

Juli 2013 zum kostengünstigeren Frühbucherpreis<br />

möglich.<br />

DGKL/RfB<br />

Großer Einfluss des Laborparameters INR<br />

auf den Lab MELD-Score Laborparameter<br />

rücksichtigten Analyten eine weitere Untersuchung<br />

auf die Leberfunktionsparameter<br />

Quick, Faktor V, Natrium und Cholinesterase<br />

erfolgen. Alle Teilnehmer der Pilotphase konnten<br />

die Laborwerte korrekt in Kontext mit der<br />

klinischen Anamnese setzen und haben somit<br />

eine konstruierte Unplausibilität in einem<br />

Fall richtig erkannt. In den nächsten Wochen<br />

werden Laboratorien von Lebertransplantationszentren<br />

explizit auf die geplante Studie<br />

hingewiesen inklusive der voraussichtlichen<br />

Anmeldefristen. Grundsätzlich besteht für<br />

jedes medizinische Labor die Möglichkeit zur<br />

Teilnahme an der Lab-MELDDL-Score-Studie.<br />

Weitere Informationen können angefragt<br />

werden unter info@dgkl-rfb.de.<br />

Mit dem neuen experimentellen Ansatz wird<br />

in Zusammenarbeit mit Eurotransplant untersucht,<br />

ob sich neue Leberfunktionsparameter<br />

besser eignen einen Leber-Scorewert zu bestimmen,<br />

der unabhängig von Labormethoden mit<br />

der Krankheitsschwere der Patienten korreliert,<br />

so dass die Erstellung der Allokationsliste, wie<br />

von Eurotransplant beabsichtigt, ausschließlich<br />

anhand der Krankheitssituation der Patienten<br />

und der damit verbundenen Zukunftsprognose<br />

durchgeführt werden kann.<br />

T. Kaiser, S. Zeuzem, J. Thiery, M. Neumaier,<br />

K.P. Kohse, T. Demant, M. Schmidt<br />

LABORWELT


Verbände Service<br />

Diagnostik-Netzwerk BB<br />

Immunologische<br />

Schnelltestplattform<br />

Die Bedeutung der patientennah durchgeführten<br />

Laboranalysen wächst kontinuierlich,<br />

denn dank umgehend verfügbarer Ergebnisse<br />

lassen sich Therapieentscheidungen zügiger<br />

treffen und Prozesse in der klinischen Routine<br />

effizienter gestalten. Die Mitglieder des<br />

DiagnostikNet-BB stellen eine universelle,<br />

konfigurierbare Plattform für Lateral Flow-<br />

Tests zur Verfügung, die Biomarker exakt<br />

qualifiziert und quantifiziert. Die Ergebnisse<br />

werden dabei schnell, unkompliziert und<br />

RiliBäk-konform an Patientendaten-Management-Systeme<br />

übermittelt. Die Plattform<br />

ist für eine Vielzahl diagnostischer Anwendungen<br />

interessant, so beispielsweise in der<br />

personalisierten Medizin.<br />

Dabei lassen sich mehrere Parameter<br />

simultan bestimmen, was die Diagnosestellung<br />

nochmals verfeinert. Im Zusammenhang<br />

mit einer Biomarkerentwicklung<br />

und -validierung können zudem die dafür<br />

benötigten klinischen Proben schnell und<br />

bedarfsgerecht bereitgestellt werden. Im<br />

Rahmen des neuen Angebotes können auch<br />

die aktuellen Vergütungsmöglichkeiten analysiert<br />

werden.<br />

Erstattung<br />

Innovationsziffern<br />

statt Wartenummer<br />

Die Arbeitskreise Companion Diagnostics<br />

& Erstattung engagieren sich für bessere<br />

Bedingungen in der Erstattung von Diagnostika.<br />

Damit innovative Produkte nicht an der<br />

EBM-Hürde scheitern und zügig verfügbar<br />

werden, haben wir das Konzept der Innovationsziffer<br />

entwickelt. Im Kern geht es dabei<br />

darum, eine variable Ziffer zu erstellen, die<br />

eine vorübergehende Erstattung ermöglicht<br />

und – sofern sich ein klinischer Nutzen zeigt<br />

– als Regelleistung aufgenommen wird. Mehr<br />

Informationen dazu gibt es unter www.<br />

diagnostiknet-bb.de.<br />

Diagnostik-Netzwerk BB<br />

Termine<br />

Am Donnerstag, den 22. August, widmet<br />

sich die Veranstaltungsreihe „Treffpunkt In-vitro-Diagnostik“<br />

im Magnus-Haus Berlin-Mitte<br />

von 17.00 bis 19.15 Uhr der „Neurologie“.<br />

Am Mittwoch, den 28. August heißt das<br />

Thema von „Treffpunkt In-vitro-Diagnostik“<br />

zur gleichen Zeit, am gleichen Ort „Labordiagnostik<br />

& Bildgebung“.<br />

Zu einem Workshop „Point-of-Care-<br />

Testing“ (POCT) lädt das DiagnostikNet BB<br />

am Donnerstag, den 10. Oktober, nach Hennigsdorf<br />

ein<br />

Zudem wird das Diagnostik-Netzwerk<br />

BB vom 30. Juli bis 1. August auf dem Jahrestreffen<br />

der American Association for Clinical<br />

Chemistry (AACC) in Houston (28.7.-1.8.2013)<br />

vertreten sein.<br />

Messeauftritte plant das Diagnostik-<br />

Netzwerk BB auf der Biotechnica vom 8. bis<br />

10. Oktober in Hannover und auf der MEDICA<br />

vom 20.-23. November in Düsseldorf.<br />

Informationen zu Aktivitäten und zur<br />

immunologischen Schnelltestplattform gibt:<br />

Dr. Frauke Adams,<br />

Netzwerkmanagement DiagnostikNet-BB<br />

Tel.: +49-(0)3302 55 199-14<br />

f.adams@diagnostiknet-bb.de<br />

www.diagnostiknet-bb.de


Service Produktwelt<br />

Greiner Bio-One<br />

Neue Zellkulturgefäße für Stammzellanwendungen<br />

BioCat<br />

TrueMAB Antikörper<br />

Greiner Bio-One hat eine neue Oberfläche<br />

entwickelt, die die Interaktion zwischen<br />

Zellkulturgefäß und Zellen äußerst effektiv<br />

verhindert. Die zellabweisende Oberfläche<br />

unterstützt insbesondere die Bildung von<br />

Stammzellaggregaten, die eine Schlüsselposition<br />

bei der Kultivierung und Differenzierung<br />

von Stammzellen einnehmen. Zudem eignet<br />

sie sich für die Kultivierung von Sphäroiden,<br />

die als 3D-Modelle eine immer wichtigere Rolle<br />

spielen, und für die Suspensionskultur von<br />

semi-adhärenten und adhärenten Zelllinien.<br />

Der zellabweisende Effekt der neuen Oberfläche<br />

wird durch eine stabile chemische Modifikation<br />

des verwendeten Kunststoffes erreicht.<br />

Die neuen CELLSTAR®-Zellkulturgefäße mit<br />

BioCat stellt mit den TrueMAB Monoklonalen<br />

Antikörpern von OriGene eine Kollektion von<br />

aktuell 6.500 validierten Antikörpern vor, die<br />

unter Verwendung authentischer Antigene<br />

hergestellt werden. Diese Antigene sind in<br />

menschlichen Zelllinien exprimierte humane<br />

full-length Proteine, die unter nativen Bedingungen<br />

aufgereinigt werden, um die Proteinkonformation<br />

zu erhalten.<br />

Im Gegensatz zu den meisten kommerziellen<br />

Antikörpern, die gegen kurze Peptide<br />

hergestellt werden, erkennen TrueMAB Monoklonale<br />

Antikörper auch Konformationsepitope,<br />

die hauptsächlich auf der Oberfläche<br />

von nativen Proteinen präsentiert werden. Die<br />

Sensitivität und Spezifität von Immunoassays<br />

wird dadurch stark erhöht.<br />

TrueMAB Monoklonale Antikörper eignen<br />

sich ausgezeichnet für Immunoassays, bei dezellabweisender<br />

Oberfläche sind frei von<br />

nachweisbaren DNasen, RNasen und humaner<br />

DNA. Sie enthalten keine nachweisbaren Endotoxine<br />

und zytotoxischen Substanzen, sind<br />

steril und vier Jahre haltbar. Greiner Bio-One<br />

bietet die zellabweisende Oberfläche zunächst<br />

für 96 Well-Mikroplatten mit F- oder U-Boden,<br />

6 Well-Multiwell-Platten sowie für die 100<br />

mm-Zellkulturschale an.<br />

Speziell für die hochauflösende Mikroskopie<br />

hat Greiner Bio-One die 96 Well SCREENSTAR<br />

Mikroplatte aus Cycloolefin entwickelt, die<br />

das Mikroskopieren bei hoher Vergrößerung<br />

auch im Randbereich der Platte ermöglicht. Die<br />

190 µm starke hochtransparente Cycloolefin-<br />

Bodenfolie entspricht den Anforderungen<br />

gängiger Mikroskope und bietet eine hervorragende<br />

Bildqualität ohne aufwendige<br />

Geräteanpassung.<br />

Greiner Bio-One GmbH<br />

Dr. Ulrike Honisch<br />

Maybachstraße 2<br />

72636 Frickenhausen<br />

Tel.: +49-(0)7022-948-420<br />

ulrike.honisch@gbo.com<br />

www.gbo.com/bioscience<br />

Gilson International<br />

Mit automatisierten Pipettierschritten<br />

Kosten und Zeit einsparen<br />

PIPETMAX ist ein preiswerter und moderner Pipettierautomat<br />

für jedes Life Science Labor:<br />

Manuelle Probenvorbereitung kann zeitaufwendig,<br />

komplex und fehleranfällig sein,<br />

was oft zu erhöhten Kosten führt. Der neue<br />

PIPETMAX ist eine offene, einfach zu bedienende<br />

Plattform, die zur Automatisierung von<br />

manuellen Pipettierschritten dient, die im<br />

Bereich von vielen molekularbiologischen Applikationen<br />

(z. B. PCR/qPCR, Cell based assays,<br />

NGS, ELISA) anfallen. PIPETMAX zeichnet sich<br />

durch eine einfache und flexible Steuerung<br />

XX | 14. Jahrgang | Nr. 3/2013<br />

aus und trägt zur Kostenminimierung und<br />

Sicherheit von Routine-Pipettierprozessen<br />

während der Probenvorbereitung bei. Das<br />

kompakte System schließt eine Lücke zwischen<br />

manuellem Liquid Handling und<br />

automatischem Liquid Handling für den<br />

Hochdurchsatz.<br />

PIPETMAX wird als Komplettpaket mit fest<br />

installierten Applikationen (z. B. qPCR Set Up<br />

verschiedenster Hersteller) geliefert. Zudem<br />

können auch eigene Methoden individuell<br />

programmiert und mit anderen Nutzern<br />

ausgetauscht werden.<br />

PIPETMAX trägt dazu bei, die Arbeitsbedingungen<br />

von Wissenschaftlern zu<br />

verbessern, indem das System ihnen mehr<br />

Zeit für Forschungsaufgaben lässt, anstatt<br />

wiederkehrende, manuelle Pipettierprozesse<br />

durchzuführen.<br />

Gilson International B. V.<br />

Silke Ubben<br />

Hoenbergstraße 6<br />

65555 Limburg-Offheim<br />

Tel.: +49-(0)6431-21215-0<br />

news-de@gilson.com<br />

www.gilson.com<br />

nen die Proteinkonformation eine Rolle spielt,<br />

wie zum Beispiel Immunfluoreszenz, Durchflusszytometrie,<br />

Immunpräzipitation, ChIP, ELI-<br />

SA, High Content Screening, Antibody Arrays<br />

und Luminex Multiplexing. Auch für Western<br />

Blot und IHC sind die Antikörper validiert. Die<br />

Kollektion wird ständig erweitert.<br />

BioCat bietet zudem mehr als 8..000 in humanen<br />

Zelllinien exprimierte Proteine an, dazu<br />

die entsprechenden Zelllysate und die zugrundeliegenden<br />

OriGene cDNA-Kollektionen.<br />

BioCat GmbH<br />

Im Neuenheimer Feld 584<br />

69120 Heidelberg<br />

Tel.: +49-(0)6221-7141516<br />

info@biocat.com<br />

www.biocat.com/truemab-antibodies<br />

LABORWELT


BioTek Instruments<br />

Cytation TM 3 vereint<br />

Reading und Imaging<br />

Harmonisierte Tests<br />

entscheiden Leben.<br />

AML Patienten haben ein Recht auf<br />

Behandlung basierend auf zuverlässigen<br />

Tests mit reproduzierbaren Ergebnissen.<br />

BioTek hat die erste Kombination aus Multi-Detektions-Reader für<br />

Mikroplatten und Imaging-System vorgestellt – den Cytation3 Multi-<br />

Detektions-Reader für das Cell Imaging. Durch die Verbindung von<br />

Multi-Detektion und automatisierter digitaler Mikroskopie in einem<br />

Gerät, erhalten Zellforscher mehr datenintensive quantitative und<br />

qualitative Informationen über ihre Zellen. Die modulare Architektur<br />

des Systems ermöglicht eine Aufrüstung wenn neue Aufgaben es<br />

erfordern.<br />

Weil Cytation3 digitale Mikroskopie, Multi-Detektion und Inkubation<br />

in einem kompakten und bezahlbaren Gerät vereinigt, vereinfacht es<br />

nicht nur Forschung und Assay-Entwicklung, sondern erhöht auch den<br />

Durchsatz in der Zellbiologie.<br />

Die automatische Fluoreszenz-Mikroskopie ermöglicht Hellfeld-<br />

Imaging und Farbwechsel mit eingebauten Filterblöcken. Ein automatisierter<br />

Kreuztisch, Autofokus, automatische Belichtung und<br />

Softwarefunktionen erhöhen den Durchsatz bei CCD-basierten Bildaufnahmen,<br />

Zellzählung und anderen Aufgaben. Eingebaute Objektive<br />

erlauben dem Anwender ganze Mikroplatten zu betrachten oder<br />

kleinste Details intrazellulärer Vorgänge zu untersuchen.<br />

Der Multi-Detektions-Reader im Cytation3 misst Absorption,<br />

Fluoreszenz und Lumineszenz. Die patentierte Hybrid Technologie<br />

kombiniert filter- und monochromatorbasierte Fluoreszenzoptik und<br />

ermöglicht eine grenzenlose Assay-Flexibilität. Die filterbasierte Optik<br />

bietet überlegene Sensitivität und Effizienz, während die Monochromatoroptik<br />

jede denkbare Wellenlängenauswahl zulässt und einen<br />

Wellenlängen-Scan. Die Möglichkeit, Hochleistungsfluoreszenz (Top/<br />

Bottom) zu messen, erhöht die Flexibilität zusätzlich.<br />

Der Cytation3 bietet eine gleichmäßige Temperaturüberwachung<br />

bis zu 45 °C, einen variablen Schüttelbetrieb und die CO 2<br />

- und O 2<br />

-<br />

Regulation für Lebendzell-Assays. Das erhöht die Laboreffizienz und<br />

verringert die Zeit, in der die Zellen unregulierter Umgebung ausgesetzt<br />

sind, wie es bei manueller Handhabung der Platten normalerweise<br />

der Fall ist.<br />

Klassifizieren Sie Ihre AML Patienten mit Hilfe<br />

standardisierter Tests, hergestellt gemäβ<br />

höchster Qualitätsstandards.<br />

Nur LabPMMs FLT3 Test kann die<br />

Entwicklung, Validierung und Zulassung<br />

neuer Medikamente ermöglichen.<br />

Kontakt<br />

Sabine Drecker<br />

BioTek Instruments GmbH<br />

Kocherwaldstr. 34<br />

74177 Bad Friedrichshall<br />

Tel.: +49(0)-7136-9680<br />

Fax: +49(0)-7136-968111<br />

drecker@biotek.de<br />

www. biotek.de<br />

LABORWELT<br />

Das einzige klinische Referenzlabor mit Zulassung für die<br />

Mutationsbestimmung von sowohl FLT3 als auch NPM1.<br />

Kontaktieren Sie uns um unseren<br />

Service kostenlos zu testen.<br />

14. Jahrgang | Nr. 3/2013 | XXI<br />

Martinsried, München | +49 (0) 89.899480780 | labpmm.de


Ausblick<br />

Medizin<br />

Atomtests helfen Neuroforschern<br />

Die oberirdischen Atombombentests Mitte<br />

des 20. Jahrhunderts haben dazu beigetragen,<br />

eine strittige Frage der Neurowissenschaften<br />

zu klären. Das dürfte zwar so ziemlich die<br />

einzige positive Auswirkung dieser Tests sein;<br />

für die Hirnforscher in aller Welt war die Frage<br />

aber immerhin eine der wichtigsten überhaupt:<br />

Auch im Gehirn von Erwachsenen entstehen<br />

ständig neue Zellen – und zwar in durchaus<br />

erklecklicher Zahl. Die Forscher um Kristy Spalding<br />

und Jonas Frisén vom Karolinska-Institut<br />

Soziale Medien<br />

Gates investiert in Researchgate<br />

Bill Gates steigt beim „Facebook für Forscher“<br />

Researchgate ein. Das Netzwerk aus Berlin nutzen<br />

weltweit mehr als 2,9 Mio. Wissenschaftler.<br />

Die Internetplattform dient ihnen unter anderem<br />

zur Veröffentlichung von Fachartikeln<br />

und Rohdaten. Auch viele wissenschaftliche<br />

Institutionen wie die Max-Planck-Gesellschaft<br />

nutzen Researchgate zur Kommunikation. In seiner<br />

jüngsten Finanzierungsrunde hat die Firma<br />

rund 35 Mio. Dollar (26,8 Mio. Euro) eingeworben.<br />

Anfang Juni gab Researchgate bekannt, dass<br />

Aus der laborwelt.de-Galerie<br />

Harte Schale, flexibles Genom<br />

Die Form ihres Panzers aus dünnen Kalkschilden<br />

erinnert an einen Fußball in Miniaturgröße.<br />

Die gerade einmal fünf Tausendstel Millimeter<br />

große Kalkalge Emiliania huxleyi gehört jedoch<br />

zu den interessantesten Lebewesen unserer<br />

Ozeane. Forscher des Alfred-Wegener-Institutes<br />

haben nun ihr Genom entziffert und dabei<br />

eine Erklärung für die enorme Anpassungsfähigkeit<br />

des Einzellers gefunden. Wie sie am 12.<br />

Juni in Nature (doi: 10.1038/nature12221) berichten,<br />

besitzt die Alge ein besonders großes,<br />

sogenanntes Pan-Genom: Die Einzeller teilen<br />

nur einen Stammsatz identischer Erbinformationen<br />

miteinander. Der Rest des Erbguts variiert<br />

stark und hängt von Ort und Lebensbedingungen<br />

ab. E. huxley ist die erste Alge, bei der dieses<br />

Phänomen entdeckt wurde.<br />

© D‘oh Boy / flickr.com<br />

in Stockholm untersuchten die Neubildung von<br />

Neuronen im Hippocampus Verstorbener per<br />

Isotopenanalyse. Sie machten sich dabei zunutze,<br />

dass das radioaktive Kohlenstoffisotop 14 C<br />

während der Bombentests in den vierziger bis<br />

sechziger Jahren vermehrt in die Atmosphäre<br />

gelangt war. Der sich über die Jahre stetig verringernde<br />

14 C-Gehalt in der Atmosphäre spiegelt<br />

sich auch in der DNA der Nervenzellen wider.<br />

Dank dieses Wissens konnten die Schweden ein<br />

Modell der Neuronenregeneration erstellen,<br />

das sie Anfang Juni im Fachmagazin Cell (doi:<br />

10.1016/j.cell.2013.05.002) vorstellten: Demnach<br />

wird eine Neuron-Subpopulation, etwa<br />

ein Drittel aller Neurone im Hippocampus,<br />

Stück für Stück immer wieder auf Vordermann<br />

gebracht. Hier entstehen täglich auf jeder<br />

Hirnseite je etwa 700 Neurone. Aufgrund der<br />

Gesamtzahl der Neurone in dieser Hirngegend<br />

wird eine Nervenzelle hier somit etwa alle<br />

sieben Jahre ausgetauscht.<br />

es einen großen Anteil dieser Millionensumme<br />

Microsoft-Gründer Bill Gates zu verdanken hat.<br />

„Wir freuen uns sehr, mit Bill Gates und Tenaya<br />

Capital zwei weitere Investoren gefunden zu haben,<br />

die sich der Bedeutung unserer Arbeit – für<br />

die Wissenschaft und die gesamte Gesellschaft<br />

– bewusst sind“, teilte Geschäftsführer Ijad<br />

Madisch mit. Neben den genannten Investoren<br />

beteiligen sich die Dragoneer Investment Group,<br />

Thrive Capital sowie Benchmark und Founders<br />

Fund an der Finanzierungsrunde.<br />

© Luc Beaufort, CEREGE (Univ. Aix-Marseille/CNRS)<br />

Vorschau Heft 4/2013<br />

Themen<br />

Biotechnica<br />

Technologien und Dienstleistungen rund<br />

um die Schwerpunkte von Europas großer<br />

Ausrüstermesse stehen im Mittelpunkt<br />

dieses Spezials: Drug Discovery/Automation,<br />

Biomanufacturing, Bioökonomie und<br />

Lebensmittel-Biotechnologie sowie die<br />

personalisierte Medizin werden von Branchenexperten<br />

beleuchtet. Ein Porträt des<br />

Biotechnica-Partnerlandes Schweiz rundet<br />

das umfassende Informationsangebot<br />

ab. Erscheinungstermin des LABORWELT-<br />

Spezials „Biotechnica“ ist der 26. September<br />

2013. Beiträge müssen bis 10. September<br />

2013 eingereicht werden (Redaktionskontakt:<br />

t.gabrielczyk@biocom.de).<br />

Termine<br />

Werbekunden bietet diese Ausgabe, begleitend<br />

zu redaktionellen Beiträgen, eine<br />

opti male Plattform für ihre Produkt-und<br />

Image anzeigen. Reservieren Sie Ihren Werbeplatz<br />

im Spezial zur Biotechnica bis spätestens<br />

13. September 2013. Informationen<br />

geben Oliver Schnell (Tel.: +49-30-264921-45,<br />

E-Mail: o.schnell@biocom.de).und Christian<br />

Böhm (Tel.: +49-30-264921-49, c.boehm@<br />

biocom.de).<br />

Impressum<br />

LABORWELT (ISSN 1611-0854)<br />

erscheint vierteljährlich im Verlag der<br />

BIOCOM AG<br />

Lützowstraße 33–36<br />

10785 Berlin, Germany<br />

Tel./Fax: 030/264921-0 / 030/264921-11<br />

laborwelt@biocom.de<br />

www.biocom.de<br />

Redaktion<br />

Dipl.-Biol. Thomas Gabrielczyk<br />

Tel.: 030/264921-50<br />

Namentlich gekennzeichnete Beiträge stehen in der inhaltlichen<br />

Verantwortung der Autoren. Alle Beiträge sind urheberrechtlich<br />

geschützt und dürfen ohne schriftliche Genehmigung des BIOCOM<br />

Verlages nicht reproduziert oder verbreitet werden.<br />

XXII | 14. Jahrgang | Nr. 3/2013<br />

LABORWELT


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that can happen to a DNA<br />

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• PCR Products<br />

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Phospho-Akt (top)<br />

Phospho-S6 (bottom)<br />

Akt (top)<br />

LC3B (bottom)<br />

Cleaved Caspase-3 (top)<br />

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Rabbit Monoclonals are produced under license (granting certain rights, including those under U.S. Patent Nos. 5,675,063 and 7,429,487) from Epitomics, Inc.<br />

XP ® , eXceptional Performance, and Cell Signaling Technology ® are registered trademarks or trademarks of Cell Signaling Technology, Inc.<br />

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