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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 />
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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 />
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Abb. 1: 35 Partner aus ganz Europa arbeiten im StemBANCC-Projekt mit.<br />
LABORWELT<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 />
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Carl-Neuberg-Str. 1, 30625 Hannover<br />
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14. Jahrgang | Nr. 3/2013 | IX
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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 />
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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 />
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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 />
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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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Phospho-S6 (bottom)<br />
Akt (top)<br />
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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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