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LABORWELT
Nr. 2 / 2013 – 14. Jahrgang
Bio- und
Pharmaanalytik
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All rights reserved.

Intro Bio- & Pharmaanalytik
Wachsen mit dem
Biopharmazeutika-Markt
Spezialisierte Anbieter für die Bio- und Pharmaanalytik drängen mit immer ausgefeilteren Technologien
und Dienstleistungen in den schnellwachsenden Markt für die Entwicklung und Produktion
von Biopharmazeutika, Biosimilars und Biomarkern. Besonders der analytische Nachweis der Vergleichbarkeit
der teuren Biologics mit Biosimilars verspricht gute Geschäfte. Auf Basis existierender
Entwicklungsprogramme könnten die Biokopien im Jahr 2020 rein rechnerisch rund 50% der 54 Mrd.
US-$ Marktwert von Biologicals mit auslaufendem Patentschutz einbringen. Neben regulatorischen
Hürden in den USA und der EU verlangsamen aber technische Herausforderungen und Risiken bei der
Kalkulation der Gewinnmargen den Markteintritt der Biosimilars. Laut IMS Health machten diese im
Jahr 2011 gerade einmal 378 Mio. US-$ Umsatz. Rund 4 Mrd. US-$ Umsatz bis 2017 prognostizierten
Experten auf der 2. Biosimilar Congregation Ende Februar in London. In den Markteintrittsrisiken
sehen die Analytikanbieter ihre Chance. Die frühzeitige Identifizierung der besten Moleküle und
Produktionszelllinien kann wesentlich zur Risikominimierung beitragen.
damit die Produktqualität und -ausbeute zu
steuern. Im Gegensatz zur bisher genutzten
membranbasierten amperometrischen Bioprozessanalytik
sind die Messungen auf den neuen
Analyse-Systemen weitgehend automatisiert,
extrem wartungsarm und hochreproduzierbar.
Eine Messschwankung von nur 5% – gegen über
30% mit der alten Technik – legt die Grundlage
für eine automatische Regelung der Produktion
von Biopharmazeutika wie Herceptin, Avastin
EPO und Peg-Interferon am Standort. An der
Verbindung der Quasi-Echtzeit-Analytik mit der
Fermentersteuersoftware arbeiten die Experten
bereits. „Wir wollen mit dem Biopharmazeutika-
Markt wachsen“, erklärt Peter Hloch, Produktchef
bei Roche Custom Biotech (vgl. Interview
Seite VI), das die Analysatoren vertreibt.
Endlich reproduzierbare Proteinanalytik?
„Die analytischen Anforderungen beim Nachweis
der Vergleichbarkeit von Biosimilars zu
den Originalprodukten sind wesentlich höher
als bei neuen Biologics“, so Stefan Müllner, Chef
der Dortmunder Protagen. Selbst kleinste Änderungen
– etwa in Struktur, post-translationalen
Modifikationen oder sogar nur durch die Oxidation
eines einzelnen Aminosäurebausteins
der Proteinarzneien – durch die unterschiedlichen
Herstellungsprozesse können deren
Funktion, Toxizität, Immunogenität oder das
Aggregationsverhalten signifikant verändern.
Wie die Dortmunder Proteinspezialisten, die
eine eigene Dienstleistungstochter für solche
Analyseaufträge ausgegründet haben (vgl. S.
XI), ist dieser Markt bisher eine Sache für „kleine,
hochspezialisierte Unternehmen“, so Müllner.
Kein Unternehmen decke bislang die gesamte
erforderliche Palette ab, um biologische Wirksamkeit,
analytische Ähnlichkeit und Sicherheit
dieser komplexen Produkte miteinander zu vergleichen.
Stattdessen dominieren spezialisierte
„kleine Klitschen“.
Die Standorte des britischen Marktführers SGS-
M-Scan zeigen, wo künftig die Musik im Feld
Biosimilars und deren Analytik spielt: nicht nur
in Europa und den USA, auch in Indien, Korea
und Singapur unterhalten die Proteinanalytik-
Spezialisten Niederlassungen. „Die USA sind
längst nicht mehr der Hebel für Biosimilars“,
weiß Müllner. Gerade einmal 50 Gesprächsanfragen
über 12 Biosimilarprogramme lagen der
FDA Mitte März vor. Am aggressivsten bei der
Zulassung von Biosimilars zeigt sich indes Korea.
Aber auch Länder wie Brasilien und Indien, wo Dr.
Reddy sein Rituximab-Biosimilar Reditux bereits
seit 2007 vermarktet, messen der Biosimilar-
Entwicklung strategische Bedeutung zu. Auch
Pharma-Schwergewichte wie Amgen, Biogen
Idec, AstraZeneca/Eli Lilly oder Boehringer
Ingelheim bereiten sich auf die Produktion der
Bio-Kopien vor. Nach viel Anfangsbegeisterung
ist man aber vorsichtiger geworden. Teva und
Lonza haben eine geplante Phase III-Studie ihres
Rituximab-Biosimilars „wegen regulatorischer
LABORWELT
Unsicherheiten“ vorerst auf Eis gelegt, Pfizer
und Merck Kooperationen beendet. Herausfordernd
beim Nachweis der „Biosimilarität“ ist
vor allem die vergleichende biophysikalische
und massenspektrometrische Analyse der
Kandidaten. Oft gilt es dabei, aus Hunderten
von Produktionszellklonen den Biosimilarkandidaten
herauszufiltern, dessen analytischer
Proteinfingerabdruck dem ebenfalls keineswegs
homogenen Originalprodukt am besten gleicht.
Auch die Entwicklung und reproduzierbare
Steuerung der dazu gehörenden Bioprozesse ist
keineswegs trivial.
Bioprozessanalytik für Fortgeschrittene
Seit vergangenem Jahr hat Roche am Standort
Penzberg komplett auf ein vollautomatisches
Analyse-System auf Basis seines Diagnostiksystems
cobas® umgerüstet, um die für die
Fermentation in Säuger- und Bakterienzellen
wichtigen Parameter zu überwachen – und
• Target Identification
· Genetic Research
· Proteomics
· Cheminformatics
· Bioinformatics
· Expression Profiling
· Gene Sequencing
· DNA/RNA Preparation
• Target Validation
· Functional Genomics
· Protein Biochemistry
· Disease Models
· Genetically-modified
Animals
· Bio-imaging
Discovery
Biology Chemistry Pre Clinical Clinical
• Lead Discovery
· Compound Generation
· Analogue Preparation
· Combinatorial Chemistry
· Drug Design
• Lead Production
· High-speed analogue
synthesics
· Scale-up synthesis
· Analytical Chemistry
• Screening
· Compound Synthesis
· High-throughput screening
• Lead Optimization
· Medicinal chemistry
• SAR Evaluation
• Formulation
• Toxicology
• Bioanalysis
• Pharmacology
• Pharmacokinetics
• Analytical Testing
• Sample Management
• Preclinical Assessment
Analytik-Dienstleistungen von Pharma-Analytik-Spezialisten
Die zur Biosimilar-Analyse eingesetzte Massenspektrometrie
hatte bisher ein großes Problem:
Die gewonnenen Protein-Fingerprints unterschieden
sich von Gerät zu Gerät. Ihre Reproduzierbarkeit
in einem globalen Netzwerk für die
Biopharmazeutika-Produktion war damit nicht
gegeben. Abhilfe schaffen laut Matthias Inauen
von der Schweizer Biognosys AG seit kurzem
neue Targeted Proteomics-Verfahren (vgl. Seite
VIII). Durch die Einführung von Standards werden
die Proteinanalysen vergleichbar. Das ist
auch wichtig für die Biomarkeridentifizierung
in internationalen Großprojekten. Gerade diese
könnten auch von einer neuen Multiplexing-
Technologie profitieren, die die frisch mit 3 Mio.
Euro Finanzierung gestartete Ayoxxa Biosystems
vom Biocampus Cologne aus vermarktet (vgl.
Seite X). Die Technik erlaubt es erstmals, an Beads
gebundene Proteine zu identifizieren, ohne
diese zuvor markieren zu müssen. Sie könnte
laut Firmenmitgründer Andreas Schmidt „ eine
Alternative zu bisherigen ELISA-Tests sein“.
t.gabrielczyk@biocom.de
Development
• Clinical Development
• Market Research
• Market Strategy
Full-
Regulatory
scale
Submission
Manuf.
Phase I Phase II / III Phase IV
• Pharmacodynamics
• Clinical Pharmacology
• Pharmacokinetics
• Toxicology Packages
• Formulation
• Safety
• Clinical Trial Management and Design
• Biostatistics
• Analytical Development
• Clinical Assessment
• Clinical Trial Data Management
• Patient Recruitment
• Electronic Data Capture (EDC)
• Central Laboratory Services
• Clinical supply manufacturing, packaging and distribution
Delivery
• Manufacturing
• Storage and Logistics
• Marketing / Promotion
• Regulatory Guidance
and Submission
• Safety Survaillance
• Sales
• Adverse Event
Reporting
• Data Management
• Medical Writing
• Fullfilment
• Sample Logistics
• Market Research
Marketing
Promotion
• Post-marketing Safety and Surveillance
• Data Management
• Biostatistics
© BioReliance
14. Jahrgang | Nr. 2/2013 | III

Bio- & Pharmaanalytik Biosimilars
Bioaktivitätstests für
Biosimilars & Biobetters
Ulrike Herbrand, Olaf Stamm, Charles River Biopharmaceutical Services GmbH, Erkrath
Komplexe Protein-Arzneimittel wie monoklonale Antikörper erfordern neben den generell
für Arzneimittel vorgeschriebenen Tests zur Überprüfung von Reinheit, Gehalt, Pharmakokinetik
und Pharmakodynamik eine gründliche und umfassende Überprüfung der biologischen
Aktivität – von der frühen Entwicklung bis zur fortlaufenden Qualitätstestung des marktzugelassenen
Produkts.
Zu diesem Zweck werden funktionale Bioaktivitätsassays
eingesetzt, die die Wirkweise des
Arzneimittels in vivo widerspiegeln. Die Wahl
des geeigneten Bioaktivitätstests wird zu
einer zunehmend größeren Herausforderung,
da mittlerweile viele Modifikationen zur Verbesserung
des ursprünglichen Biologicals zum
Einsatz kommen. Diese Modifikationen haben
häufig auch einen Einfluss auf das Verhalten
des Arzneimittels in In-vitro-Bioaktivitätstests
im Vergleich zum Originalprodukt.
Der Einfluss der Modifikationen
Ein gutes Beispiel für den Einfluss von Modifikationen
auf die Bioaktivität in vivo und
in vitro sind die Nachahmerprodukte für den
therapeutischen Antikörper Rituximab. Rituximab
ist ein marktzugelassener therapeutischer
Antikörper, der sich gegen das Antigen
CD20 richtet, das sich hauptsächlich auf der
Oberfläche von B-Zellen befindet. Er wird zur
Therapie von verschiedenen Lymphomen,
Leukämien, einigen Autoimmunkrankheiten
sowie zur Verhinderung der Abstoßung von
Transplantaten eingesetzt. Der Innovator-Antikörper
hat eine starke Fc-Effektorfunktion,
und diese ist Bestandteil des Wirkmodus.
Complement dependent
cytotoxicity (CD)
C1
Membrane
attack complex
IV | 14. Jahrgang | Nr. 2/2013
Target cell
Es ist bekannt, dass sowohl antikörpervermittelte
als auch komplementvermittelte
Zytotoxizität sowie Apoptose zur Abtötung
der Zielzellen führen. Aufgrund der Herstellung
in CHO-Zellen enthält das Arzneimittel
eine Mischung von Glykoformen, die zum Teil
nicht identisch mit humanen Glykoformen
sind und daher neben einer verringerten
Wirksamkeit auch eine höhere Immunogenität
sowie einen beschleunigten Abbau im
Organismus des Patienten bewirken können.
Daher ist ein Ansatz zur Entwicklung eines
optimierten Nachahmerpräparates die gezielte
Herstellung bestimmter Glykoformen.
Zu nennen ist beispielsweise die Reduktion
der Fucosereste, was zu einem signifikanten
Anstieg der antikörpervermittelten zellulären
Zytotoxizität bei gleichzeitiger Reduktion der
komplementvermittelten Zytotoxizität und
leichter Steigerung der Apotoseaktivität in Invitro-Bioaktivitätstests
führt. Die zusätzliche
Modifikation weiterer Zuckerreste kann das
Ergebnis von Bioaktivitätstests schon wieder
ganz anders aussehen lassen.
Zusätzlich können zum Teil nur minimale
Modifikationen im Herstellungsprozess bei der
Produktion von Biosimilars ebenfalls zu einer
leicht veränderten Struktur des Produktes führen.
Das hat wiederum nicht nur Einfluss auf
FcγR IIIa
Effector cell
(NK cells)
Programmed cell death
(PCD) (apoptosis)
• Binding assay
• Apoptosis assay
Antibody dependent
cellular cytotoxicity (ADCC)
Rituximab-Wirkmechanismen, die mit In-vitro-Bioaktivitätsassays getestet werden
die Ergebnisse von In-vitro-Bioaktivitätstests,
sondern auch möglicherweise auf die In vivo-
Toxizität. Neben dem Vergleich zum Innovator-
Arzneimittel ist also zur Bestimmung der
exakten Bioaktivität einzelner Lots jeweils die
Definition exakt übereinstimmender Referenzmaterialen
erforderlich. Mit jeder neuen
Modifikation von therapeutischen Proteinen
muss der gewählte Bioaktivitätstest hinsichtlich
seiner generellen Eignung für das neue
Molekül sowie der geeigneten Parameter zur
Testung auf den Prüfstand gestellt werden.
Zusätzlich erfordern optimierte Arzneimittel
(Bio-Better), die zur Behandlung zusätzlicher
Krankheitsbilder zum Einsatz kommen, die
Überprüfung der Eignung der jeweiligen Invitro-Testverfahren
zur Bestimmung der Bioaktivität
im Kontext des neu hinzugekommenen
therapeutischen Ansatzes.
Defizite in der Reproduzierbarkeit
Eine weitere Herausforderung ist die Tatsache,
dass viele den Wirkmechanismus eines
therapeutischen Proteins widerspiegelnde
In-vitro-Testverfahren ursprünglich auf dem
Einsatz primärer Zellen oder von Produkten
aus primären Quellen beruhen. Daher sind
die Verfahren häufig vergleichsweise teuer
und langwierig. Zudem weisen sie oft Defizite
in der Reproduzierbarkeit auf, welche jedoch
eine notwendige Bedingung für einen GMPtauglichen
Bioaktivitätstest ist. Aus diesem
Grund besteht derzeit die Tendenz, alternative
Verfahren zu entwickeln, die beispielsweise
auf dem Einsatz von Reportergenen
beruhen oder die Phoshorylierung in für den
Wirkmechanismus relevanten Signalwegen
nachweisen. All diese alternativen Ansätze
erfordern eine umfassende Evaluierung ihrer
Eignung als Ersatzverfahren zur Bestimmung
der In-vitro-Bioaktivität.
Ein Blick in die Zukunft zeigt, dass zusätzlich
zu den klassischen bereits beschriebenen
Wirkmechanismen die nächste Generation
der Nachahmer-Proteinarzneimittel völlig
andere und zum Teil sehr individuelle und
produktspezifische Wirkmechanismen hat,
für die geeignete Verfahren zur Bestimmung
der Bioaktivität entwickelt werden müssen.
Kontakt
www.laborwelt.de
Dr. Ulrike Herbrand
Dr. Olaf Stamm
Charles River
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Bio- & Pharmaanalytik Interview
„Rolls-Royce für die
In-Prozess-Kontrolle“
In der klinischen Diagnostik ist Roche Diagnostics mit dem cobas®-System bereits seit langem
Marktführer. Jetzt schickt sich das Unternehmen an, den Erfolg in einem ganz neuen Marktsegment
zu wiederholen: dem konservativen Markt für die Bioprozessanalytik. Zwei auf dem
cobas®-System basierende Analyzer für die Bioprozessentwicklung und In-Prozess-Kontrolle der
GMP-Produktion von Biopharmazeutika in Säuger- und Bakterienzellen hat das Unternehmen
in kurzer Folge auf den Markt gebracht. Welchen Fortschritt die Systeme gegenüber der bisher
eingesetzten Enzym-Membrantechnologie bieten, wie sie genutzt und weiterentwickelt werden,
darüber sprach LABORWELT mit Peter Hloch von Roche Applied Science in Penzberg.
LABORWELT:
Wie kommt man darauf, ein Diagnostik system
in der Pharma-Analytik einzusetzen?
Hloch:
Die Idee wurde durch Kollegen angestoßen,
die therapeutische Proteine und Antikörper
herstellen. Sie haben nach einer Möglichkeit
gesucht, die Fermentationsprozesse besser zu
kontrollieren. Das heißt, die für die Steuerung
von Bioprozessen wichtigen Parameter wie die
Substrat-, Ionen- und Produktkonzentration
sowie -qualität präzise und verlässlich zu überwachen.
Wir erkannten, dass wir genau dafür
bereits eine technische Lösung am Markt etabliert
hatten: cobas®. Die modulare Plattform ist
als Rolls-Royce für die klinische Diagnostik ausgelegt
und kann nun – nachdem wir die Assays
und die Software den speziellen Bedürfnissen
der In-Prozess-Kontrolle angepasst haben – zeigen,
was in ihr steckt. Wir haben Ende 2011 den
Cedex Bio Bioprocess Analyzer vorgestellt. Er ist
für die Überwachung der GMP-Produktion von
Biopharmazeutika konzipiert. Ein Jahr später
haben wir die Hochdurchsatzvariante Cedex
Bio HT auf den Markt gebracht. Dieser Analyzer
ist primär auf einen Einsatz in der Bioprozess-
Entwicklung ausgelegt.
LABORWELT:
Wo liegt der Unterschied zu den bisher eingesetzten
Multiparameter-Analyzern?
Hloch:
Die Cedex Bio-Analyzer nutzen ein anderes
Messprinzip. Sie zeigen deshalb nicht die Limitationen
der bisher eingesetzten Enzymmembran-
Technologie. Diese Sensoren sind nicht sehr
robust, was zu inakzeptablen Ausfallzeiten
und hohem Serviceaufwand geführt hat. Die
Membranen zeigen zudem Drift und starke
Unterschiede in der Qualität. Häufig mussten
Messungen mangels Präzision und Linearität
wiederholt werden. Die Cedex Bio Analyzer messen
dagegen Substrat- und Metabolitkonzentrationen
automatisiert mittels photometrischer
Enzymassays. Auch die zuvor off-line per HPLC
bestimmte IgG-Konzentration oder manuell
gemessene Konzentration des intrazellulären
Enzyms LDH als Maß für die Zahl abgestorbener
Zellen lassen sich nun quasi in Echtzeit
bestimmen. Zusätzlich gibt es ein Modul für
die ionenselektive Potentiometrie. Insgesamt
können derzeit neun Parameter gemessen
werden. Bis Anfang 2014 sollen es 16 sein. Die
Technologie ist extrem wartungsarm, es kann
mit viel höherer Präzision und mit wesentlich
geringeren Schwankungen und Volumina
gemessen werden. Die Messschwankungen
liegen – selbst wenn mit unterschiedlichen
Geräten gemessen wird – unter 5%. Bei membrangebundenen
Technologien sind bis zu 30%
normal. Diese Interlabor-Reproduzierbarkeit ist
extrem wichtig für Pharmakunden, die global
agieren und an verschiedenen Standorten Biopharmazeutika
herstellen.
Speziell für die Bioprozess-Analytik im hohen Durchsatz entwickelt, kann das Cedex Bio HT System bis zu 120-mal pro Stunde messen.
VI | 14. Jahrgang | Nr. 2/2013
LABORWELT

Interview Bio- & Pharmaanalytik
Dr. Peter Hloch
ist als Director International Product
Management verantwortlich für die
Vermarktung des Produktportfolios
für Pharmakunden bei Roche Custom
Biotech in Penzberg. Der 49-Jährige Biologe
begann seine Karriere 1999 als Applikationsspezialist
bei Roche Applied
Science in Penzberg. 2007 wechselte
Hloch in das Marketing der Abteilung Roche
Applied Science Industrial Business,
die 2010 in Roche Custom Biotech umbenannt
wurde.
LABORWELT:
Welchen Markt sprechen die Analyzer an?
Hloch:
Es gibt drei Fermentationsbereiche, die wir
in drei Wellen ansprechen möchten. Jeder
hat seine eigenen Parameter. Der erste und
größte Markt ist die Herstellung von Biopharmazeutika
in Säugerzelllinien. Mit spezifischen
Parametern wollen wir die Produktion in bakteriellen
Fermentationen adressieren. Der dritte
Markt ist das Biomanufacturing in Hefen wie
Pichia pastoris. Der Gesamtmarkt für Biopharmazeutika
wächst derzeit um 8% jährlich. Wir
wollen mit diesem Markt wachsen. Derzeit hat
er schätzungsweise ein Volumen von 15 Millionen
Tests pro Jahr und von 400 Geräten.
LABORWELT:
Ein lukrativer Markt mit extrem anspruchsvollen
Kunden und Kreuzverkaufsmöglichkeiten
…
Hloch:
Für kleine Anbieter sind die Eintrittsbarrieren
in diesen Markt in der Tat sehr hoch.
Denn die Entwickler und Produzenten von
Biopharmazeutika legen extrem großen
Wert auf langfristig verfügbare Qualität und
weltweiten Service. Mit den neuen Geräten
und dem weltweiten Service-Netzwerk für
die cobas-Systeme sehen wir gute Chancen,
uns in dem für Roche Applied Science neuen
Markt zu etablieren. In der Pharmaproduktion
in Penzberg sind die Systeme bereits im
Laufe des vergangenen Jahres sowohl in der
Entwicklung als auch in der GMP-Produktion
von Herceptin, EPO, Avastin und Peg-Interferon
etabliert worden.
LABORWELT:
Wie wollen Sie die Systeme künftig weiterentwickeln?
Hloch:
Der Trend geht dahin, das Prozessmonitoring
und die Prozesssteuerung zu verbinden, also
automatische Rückkopplungen zu haben.
Besonders in der frühen Bioprozessentwicklung,
bei der parallelisierte Mikroreaktoren
zum Einsatz kommen, heißt das: häufig kleine
Probenvolumina entnehmen, möglichst präzise
Messwerte erfassen und diese direkt zur
online-Steuerung des Prozesses zu nutzen.
Wir arbeiten bereits daran, eine solche automatische
Steuerung zu etablieren. Wichtig
dabei ist vor allem die Vollautomatisierung der
Probennahme in hohem Durchsatz. Eine dritte
Herausforderung ist es, die Analytiksysteme an
die Fermentationssteuersoftware der Kunden
anzubinden.
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Bio- & Pharmaanalytik Biomarker
Multiplex-Analysen mit
Targeted Proteomics
Dr. Matthias Inauen und Dr. Yulia Butscheid, Biognosys AG, Schlieren, Schweiz
NA T U R E ME T H O D S kürte Ende vergangenen Jahres das bioanalytische Verfahren der gezielten
Proteomanalyse – Targeted Proteomics – zur Methode des Jahres 2012 1 . Die Identifizierung
und Quantifizierung von Proteinen mit massenspektrometrischen Geräten und Verfahren
der neuesten Generation weist ein grosses Potential für die pharmazeutische Forschung und
klinische Diagnostik auf.
Die Mehrzahl der klinisch relevanten Biomarker
sind Proteine. Der Bedarf für multiplexe
Proteinanalysen – damit ist die gleichzeitige
Messung einer Vielzahl an Proteinen gemeint
– wächst mit der zunehmend personalisierten
Medizin. Mit der Proteinanalyse sollen einerseits
die vollständigen Proteinprofile der Patienten
(Diagnose) detektiert, andererseits geringste
Veränderungen durch biomolekulare Wirkstoffe
im Körper (Behandlungen) bei einem hohen
Probendurchsatz erfasst werden. Die weit
verbreiteten Antikörper-basierten Methoden
können jedoch nur eine limitierte Anzahl von
Proteinen gleichzeitig analysieren und benötigen
lange Entwicklungszeiten bei zugleich
hohen Investitionen. Das Massenspektrometrieverfahren
Targeted Proteomics, schliesst
diese Lücke, indem es die kosteneffiziente,
simultane Messung von mehr als tausend Proteinen
erlaubt.
Entwicklung und Stand
Historisch gesehen hat sich die Proteomanalyse
langsamer entwickelt als die Genomics
– hauptsächlich, weil Proteine komplexere
biologische Moleküle sind als DNA. Sie bestehen
aus 20 chemisch sehr unterschiedlichen
Aminosäuren, verglichen mit den nur
vier Nukleinsäurebausteinen der DNA. Die
neuesten Analysenverfahren der Targeted
Proteomics sind jedoch spezifisch genug, um
jede einzelne Aminosäure zu unterscheiden.
Dies ermöglicht ein Messverfahren, das für
VIII | 14. Jahrgang | Nr. 2/2013
alle Proteine gleichzeitig anwendbar ist und
nicht Protein für Protein neu entwickelt
werden muss.
Die zentralen Ansätze im Bereich Targeted
Proteomics basieren alle auf einer Kombination
von Hochleistungsflüssigkeitschromatographie
(HPLC) und Massenspektrometrie (MS). Das ältere
Shotgun-Massenspektrometrie-Verfahren
basiert zwar auch auf dieser Kombination, es
wird jedoch hauptsächlich zur explorativen
Analyse verwendet, wenn die Zielproteine noch
nicht bekannt sind (siehe Abb. 1). Der Shotgun-
Ansatz ist eher qualitativ und nicht gut zur
präzisen Quantifizierung geeignet.
Multiple Reaction Monitoring, kurz MRM
oder SRM genannt, ist das erste Targeted
Proteomics-Verfahren, mit dem sehr spezifisch
bis zu 100 Proteine mit hoher Quantifizierungsgenauigkeit
gleichzeitig in einer Probe
gemessen werden können. MRM ermöglicht
es, den Fokus auf einen zuvor festgelegten Satz
an Zielproteinen zu legen und ist damit ideal für
Verifikations- und Validierungsstudien geeignet.
MRM-Messungen von Proteinen werden
auf Triple-Quadrupol-Massenspektometern
durchgeführt, die in analytischen Laboren weit
verbreitet sind. Die Verwendung von qualitativ
guten MRM-Assays, also Proteinsignaturen mit
zugehörigen Einstellungen für das Massenspektrometer,
ist eine wichtige Voraussetzung für
eine zuverlässige Messung. Heute gibt es bereits
standardisierte MRM-Assays für viele Proteine
und verschiedene Probenarten auf dem Markt,
die eine kosten- und zeitintensive Entwicklung
überflüssig machen.
Abb. 1: Vergleich der Datenakquisition zwischen dem semi-stochastischen Shotgun- und Targeted
Proteomics-Verfahren – MRM und HRM (rote Elemente bezeichnen gemessene Peptide)
Das auf SWATH Acquisition basierte Analyseverfahren
Hyper Reaction Monitoring ist
die neueste Weiterentwicklung der Targeted
Proteomics. Es vereint die Vorteile von Shotgun
und MRM.
Hyper Reaction Monitoring –
HRM-MS
Der Ansatz ermöglicht die vollständige Messung
aller detektierbaren Proteine einer Probe,
also die Identifizierung und Quantifizierung
von Tausenden von Proteinen in nur einer
Messung. HRM-MS bietet somit nicht nur das
höchste Multiplexing, sondern auch eine mit
MRM vergleichbare quantitative Genauigkeit
(siehe Abb. 1).
Ein entscheidender Vorteil von HRM-MS
ist die Möglichkeit der retrospektiven Analyse
der Proteine in der Probe, ohne die Messung
wiederholen zu müssen. Da bei einer HRM-
MS-Messung die Signale von allen detektierbaren
Proteinen erfasst werden, muss die
Proteinliste zum Zeitpunkt der Messung nicht
fix definiert sein, und die Quantifizierung von
neuen Proteinen kann zu einem späteren
Zeitpunkt mit marginalen Kosten in silico
durchgeführt werden. Gerade für präklinische
Studien stellt dies eine ausgezeichnete
Methode dar, da selbst ohne die Lagerung von
physischen Proben keinerlei Informationen
für spätere Analysen verlorengehen. Das digitale
Abbild beziehungsweise die Speicherung
der Messdaten genügen für die Analyse von
neuen Zielproteinen.
Aktuelle Herausforderungen der Targeted
Proteomics sind die Interlaborreproduzierbarkeit,
das heißt die Übertragbarkeit und Standardisierung
von Messmethoden zwischen Laboren,
sowie die Datenflut der HRM-MS- oder
SWATH Acquisition-Analyse. Im Folgenden
werden vielversprechende Lösungen aus dem
Feld präsentiert, welche diese beiden Aspekte
abdecken.
Innovative Lösungen für
aktuelle Herausforderungen
Der zentrale Faktor für die Kalibrierung der
Targeted Proteomics-Analyse sowie für die
damit verbundene Messgenauigkeit ist die
präzise Vorhersage der Retention Time (RT)
der Peptide. So wird die Elutionszeit des Peak-
Maximums im Flüssigkeitschromatographen
genannt. Die Verwendung der Indexed Retention
Time (iRT) verbessert genau diese Vorhersage,
was neben einer höheren Messgenauigkeit
auch ein deutlich größeres Multiplexing
erlaubt 2 . Die iRT-Skala ist definiert durch
einen Standard-Satz an iRT-Referenzpeptiden.
Der iRT-Wert für jedes weitere Peptid kann
einmal empirisch bestimmt werden und ist
danach für MRM, HRM-MS und die SWATH
Acquisition-Analyse geeignet. iRT ist unab-
LABORWELT

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Abb. 2: Spectronaut-Software für die Analyse von Hyper Reaction Monitoring und SWATH
Acquisition-Daten
hängig vom jeweiligen chromatographischen
Setup und erlaubt durch die Standardisierung
der RT-Werte erstmals einen Transfer von Targeted
Proteomics-Messmethoden zwischen
Geräten und Labors mit unterschiedlichen
Einstellungen.
Betrachtet man existierende Software
zur Analyse der Messdaten, so ist Skyline die
populärste Open-source-Targeted Proteomics
Software 3 . Entwickelt vom McCoss-Labor an
der Universität Washington, wurde die Software
bis heute bereits 13.000-mal installiert.
Das innovative iRT-Konzept wurde im Februar
2012 in Skyline integriert. Im Januar 2013 erschien
die neueste Software auf dem Markt
– Spectronaut von Biognosys, speziell entwickelt
für Daten der HRM-MS und SWATH
Acquisition-Analyse 4 . Angesichts der durch
die neuen Messverfahren gewachsenen
Datenflut bietet diese Software eine bis zu
100-fache Steigerung der Analysegeschwindigkeit.
Durch die vollständig automatisierte
Kalibrierung der Messparameter werden die
bestmögliche Selektion von Proteinsignalen
und die daraus folgende Quantifizierung
erreicht (Abb. 2).
Blick in die Zukunft
Die Auszeichnung von Targeted Proteomics
als Methode des Jahres 2012 verdeutlicht,
dass die Methode nicht nur für die Grundlagenforschung
relevant ist, sondern auch ein
grosses Potential für die pharmazeutische
Forschung und klinische Diagnostik aufweist.
Denn Targeted Proteomics beschleunigt die
Entdeckung von Biomarkern sowie deren klinische
Validierung, wobei die Verfügbarkeit
LABORWELT
von standardisierten MRM-Assay-Panels
wesentlich dazu beiträgt. Validierte Biomarker
ermöglichen die Bestimmung von
Patientengruppen sowie eine gezieltere und
damit effektivere Behandlung. Zudem werden
mit der Erhöhung des Probendurchsatzes
digitales Biobanking – also die umfangreiche
Speicherung von Messdaten – sowie erste
Ansätze in der routinemässigen Diagnostik
immer greifbarer. Aus diesen Gründen ebnen
die Targeted Proteomics-Verfahren der neuesten
Generation den Weg in die Zukunft der
Bio- und Pharmaanalytik.
Literatur
[1] Nature Publishing Group. Method of the Year 2012.
Editorial, Nature Methods 10(1): 1 (2013).
[2] Escher, C. et al. Using iRT, a normalized retention time
for more targeted measurement of peptides, Proteomics
12(8): 1111-1121 (2012).
[3] MacLean, B. et al. Skyline: An open source document
editor for creating and analyzing targeted proteomics
experiments. Bioinformatics 26(7): 966-998 (2010).
[4] Bernhardt, O. et al. Spectronaut – A fast and efficient
algorithm for MRM-like processing of data independent
acquisition (SWATH-MS) data. ASMS (2012).
Die Biognosys AG ist ein Pionier im Feld der Targeted Proteomics,
gegründet 2008 als ETH Zürich Biotech Spin-off aus dem
Labor von Prof. Ruedi Aebersold.
Korrespondenzadresse
Dr. Yulia Butscheid
Biognosys AG
Wagistrasse 25
CH-8952 Schlieren, Schweiz
Tel.: +41-(0)44-738-2041
butscheid@biognosys.ch
www.biognosys.ch
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Bio- & Pharmaanalytik Multiplexing
Innovative Biochips für
das Protein-Multiplexing
Dr. Andreas Schmidt, AyoxxA Biosystems GmbH, Biocampus Cologne
Für DNA sind Biochip-Technologien längst Routine und haben weltweit zu Unternehmenserfolgen
wie Affymetrix oder Illumina geführt. Eine neue Technologieplattform der 2010 von der National
University of Singapore ausgegründeten AyoxxA Living Health Technologies Pte. Ltd. ermöglicht
jetzt die Multiplex-Analyse unterschiedlicher Proteine. Die auf den Labor- sowie den Hochdurchsatz-Markt
zielende Plattform-Technologie erfordert Probenvolumina von unter 3µl, detektiert
im niedrigen pg/ml-Bereich, und jeder einzelne Chip ersetzt mehr als 30 ELISA-Platten.
Im Gegensatz zu klassischen ELISA-Platten, die
nur einen Datenpunkt pro Well abbilden können,
gestattet die AyoxxA-Technologie echtes
Multiplexing. Anders als geläufige Bead-basierte
„Liquid Assays” erfordert diese Plattform keine
komplizierten Lesegeräte wie etwa Durchflusszytometer
oder Expertise in der Auswertung. Um
Beads mit einem bestimmten Antikörper auf
der Oberfläche unterscheiden zu können, sind
konventionelle Beads mit einer Art „Nummernschild”
gekennzeichnet, zum Beispiel mit mikroskopischen
Strichcodes oder Schattierungen
unterschiedlicher Fluoreszenzfarbstoffe. Immer
jedoch ist es ein physikalischer Marker, der die
Methode wesentlich komplizierter macht.
Mit der ersten Finanzierungsrunde von 3
Mio. Euro entsteht die Produktion der AyoxxA-
Chips nun am neuen Standort am BioCampus
Cologne. Die innovative Chip-Technologie
nutzt anstelle der physikalischen Markierung
der Beads sogenannte In-situ Encoded Beadbased
Arrays (IEBA). Kern des Verfahrens ist
das sequentielle Aufbringen identischer Beads.
Dabei werden Beads mit dem ersten Biomarker-
Antikörper an zufälligen Positionen auf den Chip
aufgebracht und die XY-Koordinaten mit einer
hauseigenen Software bestimmt. Danach folgt
der gleiche Vorgang mit Beads, die einen zweiten
Biomarker-Antikörper tragen. So entsteht nach
vielen Iterationen eine komplexe Chipoberfläche,
bei der die Positionen jedes Beads und der
dazugehörenden Biomarker-Antikörper bekannt
sind. Von diesem Herstellungsprozess bemerkt
der Anwender indes nichts. Die AyoxxA-Chips
kommen im klassischen 384 Well-Format so
zum Einsatz wie normale ELISA Platten-Tests –
mit dem Unterschied, dass jedes einzelne Well
bis zu 30.000 einzelne Messpunkte liefert, die
mit der AyoxxA-eigenen Software entschlüsselt
werden können.
Anwendungen
Mit den Vorteilen ihrer Technologie wollen
die Firmengründer Prof. Dr. Dieter Trau und
Dr. Andreas Schmidt nicht nur Anwender von
Mikrotiterplattentests zum Wechsel bewegen.
Die neue Plattform bietet Probenvolumen von
weniger als 3 Mikrolitern, eine Fülle an biologischen
Daten und zusätzlichen Kontrollen, einen
hohen Automatisierungsgrad und eine enorme
Reduktion der Arbeitszeit. Auch erfordern die
AyoxxA-Chips keine Investitionen in Lesegeräte
– ein Argument gerade für akademische Labore
und für Anwender die mit Multiplexing erst
beginnen. Zum Auslesen der Chips genügt ein
hochauflösendes Fluoreszenzbild, wie es zahlreiche
Systeme am Markt liefern – im einfachsten
Fall genügt ein gutes Fluoreszenzmikroskop.
Eine Liste der von AyoxxA qualifizierten Lesegeräte
wird dazu in Kürze herausgegeben.
Ihre Anwendungen finden die AyoxxA Chips in
einem breiten Feld von Protein-Biomarkern von
Krebsforschung in akademischem Umfeld zu
Preclinical Drug Screening in der industriellen
Forschung. Mit einer klaren Ausrichtung als
offene Plattform steht dabei Partnering für
neue Biomarker-Panel für AyoxxA an erster
Stelle. Die Chips können mit einem „AyoxxA
Developer Kit“ in einem einfachen Verfahren
um weitere Biomarker und eigene Antikörper-
Tests erweitert werden. Überzeugen die neuen
Tests, unterstützt das AyoxxA Bioassay-Team
bei der Entwicklung, übernimmt Chips in die
Serienproduktion und stimmt die Vermarktung
gemeinsam ab. Anfragen zu gemeinsamen Biomarker-Panels
sind damit hochwillkommen.
Der erste AyoxxA Chip zum Thema Inflammation
umfasst 13 der häufigsten Zytokine.
Weitere Protein-Chips zu Krankheiten und
Forschungsbereichen wie Krebs, rheumatoider
Arthritis oder Diabetes werden folgen.
Kontakt
Dr. Andreas Schmidt, CEO
AyoxxA Biosystems GmbH
BioCampus Cologne
Nattermannallee 1
50829 Köln
Andreas.Schmidt@ayoxxa.com
IBEA-Technologie: Sequentielles Ablegen unmarkierter Beads
X | 14. Jahrgang | Nr. 2/2013
LABORWELT

Expertenstatement Bio- & Pharmaanalytik
Analytischer Nachweis
der Biosimilarität
Martin Blüggel
Chief Business
Officer der
Protagen Protein
Services GmbH in
Dortmund.
Martin Blüggel, Protagen Protein Services GmbH, Dortmund
Immer mehr renommierte Hersteller von Originatorprodukten setzen neben der Entwicklung
innovativer Arzneimittel auch auf die Herstellung von Blockbuster-Kopien, wie etwa von
Roches Rituximab. Doch die regulatorischen Anforderungen zum Nachweis der Vergleichbarkeit
sind hoch, zumindest in Europa und den USA. Kein Unternehmen deckt bislang die gesamte
erforderliche analytische Palette ab. Das Feld gehört bislang den Spezialisten.
LABORWELT
Was sind die größten Herausforderungen,
ein möglichst ähnliches Biosimilarmolekül zu
entwickeln?
Blüggel
Medikamente, die auf einer chemischen
Herstellung beruhen, werden von mehreren
Herstellern und Produktionsstätten in ihrer
Struktur identisch hergestellt und nach
Patentauslauf als Generika vertrieben. Dagegen
können Medikamente, die mit einem
biologischen Prozess produziert werden,
nicht identisch hergestellt werden und
variieren von Produktionsbatch zu Produktionsbatch
zumindest leicht. Die Aufgabe
für die Entwicklung eines Biosimilars ist es,
eine möglichst ähnliche Kopie des bereits im
Markt befindlichen Originators zu erstellen,
die in ihrer Wirkung und Sicherheit identisch
und eben nicht nur ähnlich ist. Dazu wird der
Originator in allen Aspekten der Struktur und
Funktion sehr genau und mit modernster und
hochempfindlicher Proteinanalytik analysiert
und auch dessen Produktionsschwankungen
bestimmt. Mit dem Ziel, den Bereich aller Qualitätsattribute
(zum Teil über 200) zu treffen,
werden dann eine Zelllinie und ein Produktionsprozess
entwickelt. Dazu bedarf es eines
engen Zusammenspiels zwischen Analytik
und Entwicklung. Am Ende des Prozesses wird
der erhaltene Biosimilarkandidat nochmals
parallel zum Originator vergleichend nach den
strengen Richtlinien der Zulassungsbehörden
(zum Beispiel EMA, FDA) analysiert. Aufgrund
dieser Daten wird dann entschieden, ob die
Ähnlichkeit ausreichend belegt ist, um die
Durchführung von klinischen Studien zu
rechtfertigen. Der Analytik kommt daher
für die Entwicklung eines Biosimilars eine
ungleich höhere Bedeutung zu als etwa für
Generika oder auch bei der Entwicklung neuer
Proteintherapeutika. Die Herausforderung
besteht darin, hochempfindliche, genaue
und orthogonale Analyseverfahren auf einem
hohen Qualitätsstandard durchzuführen,
die es erlauben, möglichst alle Aspekte des
komplexen Biomoleküls zu beschreiben und
zu vergleichen.
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Service Verbände
LABORWELT-Partner
Dt. Ver. Gesellschaft für
Klinische Chemie und
Laboratoriumsmedizin
e.V. (DGKL)
Deutsche Gesellschaft
für Proteomforschung
BIO Deutschland
Deutsche Gesellschaft
für Hygiene und
Mikrobiologie (DGHM)
btS (Biotechnologische
Studenten initiative e.V.)
Gesellschaft für Genetik
Gesellschaft für
Signaltransduktion
Gesellschaft für
Pharmakologie
und Toxikologie
Nationales Genomforschungsnetz
Deutsche Gesellschaft
für Neurogenetik
Netzwerk Nutrigenomik
DiagnostikNet-BB
Verband der
Diagnostica-Industrie e.V.
Österreichische
Reinraumgesellschaft
(ÖRRG)
Österreichische Ges.
f. Laboratoriumsmedizin
& Klinische Chemie
XII | 14. Jahrgang | Nr. 2/2013
www.dgkl.de
www.dgpf.org
www.biodeutschland.org
www.dghm.org
www.bts-ev.de
www.gfgenetik.de
www.sigtrans.de
www.dgpt-online.de
www.ngfn.de
www.hih-tuebingen.de/dgng/
www.nutrigenomik.de
www.diagnostiknet-bb.de
www.vdgh.de
www.oerrg.at
www.oeglmkc.at
GESELLSCHAFT FÜR GENETIK
DGHM & DGI
Achtung – Abstracts gefragt
Noch bis zum 31. Mai können Abstracts für
die 65. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft
für Hygiene und Mikrobiologie (DGHM)
e.V. und Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft
für Infektiologie (DGI) e. V. eingereicht
werden. Via Kongresshomepage (www.dghmdgi2013.de)
sind Abstracts zu folgenden Themen
gefragt:
– Antibiotic Stewardship
– Clinical Infectious Diseases
– Clinical Microbiology and Infectious
Diseases
– Cases in Clinical Microbiology
– Diagnostic Microbiology and Microbiology
Procedures Quality Standards
– Eukaryotic Pathogens
– Food Microbiology and Food Hygiene
– Free Topics
– Gastrointestinal Pathogens
– General and Hospital Hygiene
– HIV medicine
– Hospital-associated Antimicrobial
Resistance and Infection Prevention
– Infection Epidemiology and Population
Genetics
Diagnostik-Netzwerk BB
Termine
Im Rahmen seiner Veranstaltungsreihe
„Treffpunkt In-vitro-Diagnostik“ beleuchtet das
Diagnostik-Netzwerk Berlin-Brandenburg am
Donnerstag, den 30. Mai, von 17 bis 19.15 Uhr das
Thema „Infektionsdiagnostik“. Registrierung:
www.diagnostiknet-bb.de. Die Veranstaltung,
an die sich ein „Get together“ anschließt, findet
im Magnus-Haus in Berlin-Mitte statt.
Am Donnerstag, den 22. August, widmet
sich die Veranstaltungsreihe zur selben Zeit
am gewohnten Veranstaltungsort der „Neurologie“.
Einen Workshop zur „Laborautomation“
veranstaltet das Netzwerk am Dienstag, den
19. März von 13.00 bis 19.15 Uhr im hospital
Laborverbund Brandenburg-Berlin GmbH
Hennigsdorf.
Einen weiteren Workshop, diesmal zu
„Point-of-Care-Tests (POCT )“ gibt es am Dienstag,
den 17. Oktober, von 13 bis 19 Uhr – wie
immer mit anschließendem Get-together.
Zudem beteiligt sich das Diagnostik-
Netzwerk an einer Firmenpräsentation – am
17. April stellt sich die hospital Laborverbund
Brandenburg-Berlin GmbH im Rahmen der
Reihe bbb Life Science vor Ort“ vor.
Vom 18. bis 19. April finden zudem die 7.
Senftenberger Innovationsforum Multiparameteranalytik
und vom 22. bis 23. Mai die 15.
Autoimmuntage Bernau statt.
– Infection Immunology
– Metabolism and Pathogenesis (SPP1316)
– Microbial Pathogenesis
– Microbiota, Probiotics and Host
– National Reference Laboratories and
Consiliary Laboratories
– Nosocomial Infection
– Pulmonary infections
– Quality Management in Diagnostic
Microbiology
– Severe Sepsis & Septic Shock
– Tuberculosis and non-tuberculous
mycobacteria
– Zoonoses and Food-Borne Infections
Die wissensschaftliche Leitung der Jahrestagung
der DGHM und der DGI 2013 übernehmen
auf Seiten der DGHM Prof. Dr. med. Andreas
Podbielski vom Institut für Medizinische
Mikrobiologie, Virologie und Hygiene an der
Universität Rostock und Prof. Dr. med. Ivo
Steinmetz vom Friedrich-Loeffler-Institute für
Medizinische Mikrobiologie der Universität
Greifswald sowie auf Seiten der DGI Prof. Dr.
med. Winfried V. Kern von der Medizinischen
Universitätsklinik Freiburg.
DGKL
Jubiläum
Anlässlich ihres 10-jährigen Bestehens
hat die Deutsche Vereinte Gesellschaft für
Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin
(DGKL) ihre Jahrestagung 2013 unter das
Motto: „Labormedizin und Klinische Chemie
– ein interdisziplinärer Partner in Klinik und
Forschung“ gestellt. Zentrale Themen des Treffens
der 1.000 Diagnostikexperten vom 23. bis
26. Oktober 2013 im Internationalen Congress
Center Dresden reichen von der vaskulären
Inflammation über kardiovaskuläre, metabolische,
immunologische und hämostaseologische
Fragestellungen. Neben noch jungen
Disziplinen der Diagnostik wie Metabolomics
und Lipidomics wird die Jubiläumstagung auch
die klassische Hämatologie, Porphyrie, Allergologie
und Endokrinologie beleuchten. Analytische
Entwicklungen werden in speziellen
Symposien zu den Themen Biobanking, POCT,
Labormanagement und Qualitätssicherung
vorgestellt und in Treffen der DGKL-Sektionen
und Arbeitsgruppen behandelt. Begleitet wird
die Tagung von einer Industrieausstellung.
Einer weiterer Höhepunkt: die feierliche Verleihung
des Preises für Biochemische Analytik
– mit 50.000 Euro Preisgeld die höchstdotierte
Auszeichnung, die die DGKL zu vergeben hat.
Weitere Informationen rund um die 10. Jahrestagung
der DGKL finden sich unter www.
dgkl2013.de.
LABORWELT

Labormarkt im Umbruch (15) Serie
Corning: Eisenbahn,
Glasfaser und Laborbedarf
Dr. Martin Laqua, Redaktion LABORWELT
Milliardenschwere Übernahmen sind gang und gäbe im Labormarkt. Grund genug, in dieser
LABORWELT-Serie einen Blick auf die Player, ihre Strategien und Deals zu werfen. Klar ist:
Elefantenhochzeiten bleiben an der Tagesordnung. Die Preise bleiben hoch, genauso wie die
Wahrscheinlichkeit, dass sich der Labormarkt in zehn Jahren völlig anders darstellen wird als
heute. Ein Blick auf die Geschichte von Corning Incorporated lässt vermuten: Das wandelbare
Unternehmen mischt auch noch im Jahr 2023 kräftig mit. Der US-Konzern hat bisher immer
rechtzeitig auf das sich stetig ändernde Marktumfeld reagiert. In den vergangenen Jahren
äußerte sich das auch in einer Stärkung der biomedizinischen Sparte.
Corning Incorporated in Zahlen (2012):
Umsatz: 10,1 Mrd. US-$
Gewinn (EBITDA): 3,7 Mrd. US-$
Umsatzrendite (nach Steuern): 15,1%
Börsenwert (gesamt): 19,02 Mrd. US-$ (15.3.2013)
Mitarbeiter: 28.700 (davon Biowissenschaften: 2.500)
Vorstandsvorsitzender: Wendell P. Weeks
Umsätze nach Regionen (2012)
USA: 26,6%, Europa: 9,1%, Asien/Australien: 61,2%
andere: 3,1%
Sparten nach Umsatz (2012)
Displaytechnologien: 36%, Telekommunikation: 27%
Umwelttechnik: 12%, Spezialmaterialien: 17%
Biowissenschaften: 8%
Sciences-Sparte zu. 2009 übernahm die Firma
für 400 Mio. US-$ die Aktien des kalifornischen
Laborkunststoffspezialisten Axygen BioScience
Inc., 2010 folgte der Kauf aller Aktien des französischen
Laborplastikwarenherstellers Plastiques
Gosselin S.A.S., 2011 wurde schließlich der
Labormedienproduzent Mediatech Inc. (USA)
einverleibt. Seitdem kann Corning erstmals
auch Medien für die Zellkultur sowie Reagenzien
für Gewebe- und Zellkulturanwendungen
anbieten. Für Richard Eglen, Geschäftsführer
Corning Life Sciences, gehören Übernahmen in
den Biowissenschaften zur Tagesordnung. Die
eigene Strategie unterscheide sich aber von der
der Konkurrenten: „Wir kaufen strategischer
und zielgerichteter“, sagt er.
© Corning
Behälter, Beschichtungen, Medien – bei Corning alles aus einer Hand
Obwohl Corning Inc. aus den USA den Löwenanteil
seines Umsatzes mit Spezialgläsern für
LED-Displays macht, bleibt der Laborbedarf
auch weiterhin wichtig für das Unternehmen.
Ein Indiz dafür ist die Übernahme der Sparte
„Discovery Labware“ von Becton, Dickinson und
Co. (BD), die den Mischkonzern zur Nummer 1
für Kunststoffgefäße für die Zellkultur macht.
Angekündigt vor einem Jahr, war der Kauf für
730 Mio. US-$ schließlich Anfang November 2012
über die Bühne gebracht. In den Geschäftsberichten
der Vorjahre tauchte der Name Becton
Dickinson neben Schott, Greiner und Kimble
noch als Hauptwettbewerber auf, jetzt ist
Corning die Marktbereinigung gelungen und
bekannte BD-Marken wie Falcon oder Matrigel
gehören zur Corning-Familie.
Farbkonstante Gläser für die Eisenbahn
LABORWELT
Die Wurzeln des US-Unternehmens reichen bis
ins Jahr 1851 zurück. In Somerville, Massachusetts,
konzentrierte sich der Gründer Armory
Houghton mit seinen Söhnen zunächst auf die
Produktion von farbkonstanten Gläsern für die
Signalanlagen der Eisenbahn. Nach wechselvoller
Geschichte – einschließlich eines Umzuges
der Firma in die namensgebende Stadt Corning
im Bundesstaat New York – produzierte die
Firma zunehmend Nischenprodukte aus Glas
und Keramik. Als während des Ersten Weltkriegs
deutsche Glaswaren für den wissenschaftlichen
Bedarf ausblieben, sprang Corning ein. Einen
großen Anteil am Erfolg hatte die Entwicklung
von Pyrex, einem bleifreien Borosilikatglas.
Pyrex-Glas wurde als hitzeresistentes Material
für den Einsatz in der Küche vermarktet – und
zu Laborwaren wie Röhrchen, Kolben oder optischem
Zubehör verarbeitet. In den siebziger
Jahren ergänzten Medizingeräte wie pH-Elektroden
aus Glas und Blutgasanalysesysteme das
Portfolio – und erste Plastikprodukte wurden
entwickelt. Spätestens seit der Übernahme
der Costar Corp. 1993 ist die Angebotspalette
auch bei den Artikeln aus Kunststoff nahezu
lückenlos. Das Allzeithoch der Aktie im Jahr
2000 geht allerdings nicht auf die Biomedizin-
Sparte zurück: Dank einer Zusammenarbeit
mit Siemens unter dem Kürzel Siecor profitierte
Corning vom Glasfaserkabelboom um
die Jahrtausendwende. Mit dem Abebben des
Geschäftes „Optische Telekommunikation“
wandte sich Corning wieder vermehrt der Life
Das 1-Milliarden-Ziel in Sichtweite
Bei der Akquisition der BD-Sparte intervenierte
zunächst die US-Handelskommission. Auf dem
Gebiet der gewebekulturbehandelten Kulturgefäße
entstünde nach der Fusion ein Monopol,
monierte sie. Die auferlegte Bedingung für die
Zustimmung: Corning muss bestimmte Aktiva
an den Wettbewerber Sigma Aldrich weiterreichen.
Nach dem erfolgreichen Abschluss mit
BD hat sich Corning nun vier Produktfamilien
ins Haus geholt: eine weitere Produktionsschiene
für Laborgebrauchsgüter aus Kunststoff,
Geräte für die Handhabung von Flüssigkeiten,
zellbasierte Assays und Zellkulturprodukte. Der
Geschäftsführer und Vorsitzende des Corning-
Vorstands, Wendell Weeks, machte klar, dass es
in der Sparte Biowissenschaften bei Corning ein
solch großes Geschäft noch nie gegeben habe:
„Mit Verkaufserlösen von 235 Mio. US-$ wird
die Übernahme den Umsatz dieses Corning-
Bereichs um 40% ausweiten. Damit kommen
wir unserem selbstgesteckten Ziel näher, bis
2014 die Sparte auf 1 Mrd. US-$ an Umsatz
auszubauen.“ Auf dem Weg dorthin stellt eine
Nachzahlung einen Rückschlag dar – wenn dieser
auch eher moralischer als wirtschaftlicher
Natur sein dürfte. Der umstrittene Vorwurf,
Corning habe 2005 Laborprodukte an Regierungsbehörden
zu überhöhten Preisen verkauft,
wurde Mitte März gegen die Zahlung von 5,65
Mio. US-$ fallengelassen.
14. Jahrgang | Nr. 2/2013 | XIII

Ausblick
Genomik
Henriettas Tumor-Genom entziffert
Die Krebszellen von Henrietta Lacks kennt im
Labor jeder. Doch erst jetzt wurde das Genom
dieser sogenannten HeLa-Zellen sequenziert.
Die 1951 aus dem Gebärmutterhalstumor der
Patientin Lacks gewonnene Krebszelllinie gilt
als die älteste und am weitesten verbreitete
humane Zelllinie. Aufgrund ihrer Krebseigenschaften
teilen sich HeLa-Zellen schnell.
Ideal, um in kurzer Zeit viele Zellen für Experi-
Biomaterialien
Biozahn: Hybrid aus Maus und Mensch
Der beste Ersatz für einen fehlenden Zahn
ist zweifelsohne ein neuer Zahn. Britischen
Forschern ist es nun erstmals gelungen, mit
Menschenzellen einen Zahn nachzubauen. Aber
es steckt auch noch ein bisschen Maus im Zahn.
Die Forscher vom King’s College in London stellten
ihren biologisch gezüchteten Zahn Anfang
März in der Zeitschrift Journal of Dental Research
(doi: 10.1177/0022034513481041) vor. Der Clou:
Zum ersten Mal stammt eine der beiden dafür
nötigen Zelltypen aus menschlichem Gewebe.
„Zähne entwickeln sich bei der Interaktion von
Aus der laborwelt.de-Galerie
Mitose auf dem Times Square
Am Times Square – der berühmtesten Kreuzung
New Yorks – werden normalerweise
auf riesigen Leuchtreklamen die neuesten
Broadway-Stücke, Designer oder Fastfood-
Menüs beworben. Vom 19. bis 21. April strahlen
jedoch die faszinierenden Bilder eines
Mikroskopie-Wettbewerbs den Passanten entgegen.
Etwa 100 Bilder wurden von Forschern
aus der ganzen Welt eingereicht für den „GE
Healthcare Cell Imaging Contest“, 30 davon
wählte eine Jury dann für die Online-Wahl aus.
Dort gingen dann mehr als 15.000 Stimmen
ein. Jane Stout von der Indiana University in
Bloomington räumte den ersten Platz in der
Kategorie „Mikroskopie“ ab. Die Aufnahme der
Krebsforscherin zeigt eine Hautzelle während
der Metaphase der mitotischen Zellteilung.
mente zur Verfügung zu haben. Jetzt haben
Wissenschaftler vom EMBL in Heidelberg das
HeLa-Genom in der Fachzeitschrift G3: Genes,
Genomes, Genetics (doi: 10.1534/g3.113.005777)
beschrieben: Es ist im Vergleich zur dem von
gesunden Menschenzellen komplett durcheinandergewürfelt.
Die deutschen Forscher
erkannten mehrere Unterschiede zwischen den
Sequenzen von gesunden und kranken Zellen.
Die Tumorzellen weisen Unregelmäßigkeiten
in der Zahl und Struktur der Chromosomen
auf (siehe Abbildung). Unzählige Regionen auf
den Chromosomen sind falsch angeordnet,
viele Gene liegen entweder in zu vielen oder zu
wenigen Kopien vor. Dieses als Chromothripsis
bekannte Phänomen kommt in zwei bis drei
Prozent aller Tumore vor. Mit dem HeLa-Genom
als Referenz können Forscher auf der ganzen
Welt nun Experimente besser planen und vor
allem die Ergebnisse genauer interpretieren.
Oberflächenzellen im Mund und tiefer gelegenen
Mesenchymzellen“, erklären die Zellbiologen.
Die Briten nutzten als Quelle für die Oberflächenzellen
das Zahnfleisch von Menschen.
Die dort entnommenen Zellen vermehrten sie
dann in der Zellkulturschale und kombinierten
sie mit aus Mäusen isolierten Mesenchymzellen.
Das Ergebnis waren Biozähne – komplett
mit Wurzel, Zahnschmelz und Dentin. Um rein
humane Biozähne herstellen zu können, fehlt
den Forschern noch ein geeignetes Gewebe, um
humane Mesenchymzellen zu gewinnen.
© Jane Stout / GE Healthcare Cell Imaging Contest
Vorschau Heft 3/2013
Themen
Zellbasiertes Screening
Humane Zellmodelle gelten als vielversprechendes
Werkzeug zur frühen Bewertung
der Sicherheit und Wirksamkeit von Arzneimittelkandidaten.
Nur waren sie bisher
nicht verfügbar. Seit der Entdeckung der
induziert pluripotenten Stammzellen (iPSCs)
hat sich das geändert. Seit kurzem versuchen
Pharmafirmen, Forscher und Biotech-
Unternehmen, Zellmodelle für Krankheiten
aus iPS-Zellen zu gewinnen. Assays für das
High-Content-Screening helfen, neue Targets
aufzuspüren. Erscheinungstermin des
LABORWELT-Spezials „Zellbasiertes Screening“
ist der 27. Juni 2013. Beiträge müssen
bis 12. Juni 2013 eingereicht werden (Redaktionskontakt:
t.gabrielczyk@biocom.de).
Termine
Werbekunden bietet diese Ausgabe, begleitend
zu redaktionellen Beiträgen, eine
opti male Plattform für ihre Produkt-und
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im Spezial „Zellbasiertes Screening“
bis spätestens 14. Juni 2013. Informationen
gibt Oliver Schnell (Tel.: +49-30-264921-45,
E-Mail: o.schnell@biocom.de).
Impressum
LABORWELT (ISSN 1611-0854)
erscheint vierteljährlich im Verlag der
BIOCOM AG
Lützowstraße 33–36
10785 Berlin, Germany
Tel./Fax: 030/264921-0 / 030/264921-11
laborwelt@biocom.de
www.biocom.de
Redaktion
Dipl.-Biol. Thomas Gabrielczyk, Dr. Martin Laqua
Tel.: 030/264921-50
Namentlich gekennzeichnete Beiträge stehen in der inhaltlichen
Verantwortung der Autoren. Alle Beiträge sind urheberrechtlich
geschützt und dürfen ohne schriftliche Genehmigung des BIOCOM-
Verlages nicht reproduziert oder verbreitet werden.
XIV | 14. Jahrgang | Nr. 2/2013
LABORWELT

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30
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4x Taq
Taq HiFi
KOD
PHUSION ® is a registered trademark and property of Thermo Fisher Scientifi c.
Phusion ® DNA Polymerase was developed by Finnzymes Oy, now a part of Thermo
Fisher Scientifi c.
ACCUPRIME is a trademark of Life Technologies, Inc.
PFUULTRA is a trademark of Agilent Technologies, Inc.
LABCHIP ® is a registered trademark of Caliper Life Sciences, part of Perkin Elmer, Inc.
PLATINUM ® is a registered trademark of Life Technologies, Inc.
Q5 is a trademark of New England Biolabs, Inc.