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laborwelt
Nr. 4 / 2010 – 11. Jahrgang
Genomweite Analysen
Prädiktive Biomarker der
Leber- und Nierentoxizität
von Arzneimittelkandidaten
Testwelt: Vier Verfahren für
die Nukleinsäure-Isolierung
im Vergleich
Individuelles Mutanom:
Schlüssel zur optimierten
Krebsbehandlung
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454, 454 LIFE SCIENCES and 454 SEQUENCING are trademarks of
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GS FLX TITANIUM and GS JUNIOR are trademarks of Roche.
© 2010 Roche Diagnostics. All rights reserved.
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17.06.2010 9:51:14 Uhr
Editorial | Inhalt
Viel Rauch um
Omics?
Inflationär sprießen derzeit gigantische Anschlussprojekte des Human
Genome Projects aus dem Boden: Untersucht werden etwa das humane
Krebsmutanom, das Epigenom, das humane Microbiom und vieles mehr.
Anfangs mögen die Projekte wenig für den einzelnen Patienten bringen
– ob Krebsmutationen oder Darmflora, die persönliche Ausstattung mit
krankheitserregenden Aberrationen ist nun einmal hochindividuell. Doch
bereits im Windschatten des Human Genome Projects ist eine Vielzahl neuer Technologien entstanden, die Forschung und Anwendung vorantreiben
und bei denen sich – nach Abflauen des jeweiligen Omics-Hypes – bereits
die Spreu vom Weizen zu trennen beginnt. Diesen Prozess beleuchtet die
aktuelle LABORWELT-Ausgabe „Genomweite Analysen“.
Die Pharmaindustrie setzt bereits die ganze Breite der Omics-Technologien ein, um präklinisch in humanen Zellkulturen screenbare Biomarker als
Surrogatmarker für Toxizitätssignale zu etablieren. Über die Fortschritte
der von den regulatorischen Behörden unterstützten Arbeiten berichten
Forscher von Merck Serono in dieser Ausgabe (vgl. Seite 10).
Einen Schritt weiter geht eine Berliner Sequenzierungstruppe.Weil Krebs
nun einmal auf zehntausende somatische Veränderungen zurückgeht,
analysieren die Forscher das gesamte Mutanom individueller Krebspatienten (vgl. Seite 13). Das aus dem Krebsmutanom und -transkriptom
abgeleitete Markerprofil wird mit den bekannten Krebssignalwegen, den
Angriffspunkten und bekannten Nebenwirkungen von Krebsarzneien in
silico integriert. Eine eigens programmierte Software spuckt dann Vorhersagen über die Therapie mit der besten Ansprechrate beziehungsweise
Effektivität aus – ein fürwahr individuelles Hilfeangebot, das ohne den
immensen Fortschritt in der Sequenzierungstechnologie nicht möglich gewesen wäre. Vielversprechend vielleicht auch für die Firmen des
Diagnostikverbandes VDGH, deren Mitarbeiter wir als neue Leser in dieser
Ausgabe herzlich begrüßen. Ihnen und allen anderen Lesern aus Forschung
und Unternehmen wünschen wir eine interessante Lektüre.
Thomas Gabrielczyk
In diesem Heft
Inhalt
4
6
Paperwelt Highlight des Monats
Wie Riboschalter die Transkription an- und ausschalten
Ulrike Rieder, Organische Chemie, Universität Innsbruck
Report Metagenomforschung
Integration von Omics-Daten in der marinen Ökosystemforschung
Hanno Teeling, Frank Oliver Glöckner, Max-Planck-Institut für Marine
Mikrobiologie und Jacobs Universität Bremen
Titel: Genomweite Analysen
Exponat „DNA-Chip“ aus dem BIOTechnikum, dem
Biotechnologie-Truck des BMBF (www.biotechnikum.eu/)
Foto: Flad & Flad Communication GmbH
10
Blitzlicht Molekulare Biomarker
Frühe Biomarker-basierte Risikobewertung der Leber- und
Nierentoxizität
Birthe Lauer, Germaine L. Truisi, Philip G. Hewitt, Merck KGaA,
Merck Serono, Darmstadt
13
Blitzlicht Mutanomics
Persönliche Genomprofile: Werkzeuge für die Krebsdiagnose
und -therapie
Hans Lehrach, Max-Planck-Institut für molekulare Genetik, Berlin
16
Kongresswelt Next Generation Sequencing
5. CeBiTec-Symposium – Mikrobielle Genomik erweitert Horizonte
Thomas Hartmann, Zentrum für Infektionsforschung, Universität Würzburg
21
27
Wissenschaft Genotyping
Auffinden molekularer Targets für die Therapie von Angststörungen
Carina Quast, Elisabeth Binder, Angelika Erhardt, Ludwig Czibere,
Max-Planck-Institut für Psychiatrie, München
Testwelt Nukleinsäureaufreinigung
Vergleich: Automatische Aufreinigungsmethoden für virale Nukleinsäuren
Sandra S. Eßbauer, Rahime Terzioglu, Gerhard Dobler;
Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr, München
33
Branche Labormarkt im Umbruch
Life Technologies: Hunger auf synthetische Gene
Philipp Graf, BIOCOM AG
24
Blitzlicht VDJ-Pyrosequencing
Sequenzierungs-basiertes Monitoring der Klonalität
humaner Lymphozyten
Burkhard Ziebolz, Roche Applied Science, Penzberg
35
Karrierewelt
46
Stellenmarkt
Marktübersicht: Real-time PCR
50
Verbände
Unter dem neuen, dynamisch klingenden Namen molekulare
Diagnostik, erlebt die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) nach gut
20 Jahren Laborkarriere eine erstaunliche Renaissance. Einen
aktuellen Überblick über das aktuelle Leistungsportfolio der realtime PCR-Geräte und -tools geben die zahlreichen Anbieter in
einer Marktübersicht ab Seite 36 ff.
51
Produktwelt
53
Termine
54
Ausblick
54
Impressum
LABORWELT
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11. Jahrgang | Nr. 4/2010 | 3
18.06.2010 11:18:25 Uhr
Paperwelt Highlight des Monats
Wie Riboschalter die
Transkription an- und
ausschalten
Ulrike Rieder, Christoph Kreutz, Ronald Micura (2010): Folding of a transcriptionally acting PreQ1
Riboswitch, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, doi: 10.1073/pnas.0914925107
Nicht-codierende mRNA-Abschnitte – die sogenannten Riboschalter – können nach Ligandenbindung an ihre 5‘-gelegene Aptamerdomäne die Struktur der anliegenden Expressionsplattform verändern und so die Transkription terminieren oder die Initiation der Translation
unterbinden. So sah die bisherige Modellvorstellung der Riboschalter-Funktion aus. Doch wie
das Umschalten genau funktioniert, war im Detail unbekannt. Anfang Juni ist es der Gruppe
von Prof. Dr. Ronald Micura vom CMBI der Universität Innsbruck gelungen, erstmals Licht
ins Dunkel des Riboschalter-Mechanismus zu bringen. Durch vergleichende Struktur- und
Markierungsexperimente einzelner Nukleotide des bakteriellen Riboschalters PreQ1, der den
Liganden 7- Aminomethyl-7-deazaguanin (PreQ1) bindet und als Transkriptionsterminator
wirkt, entdeckte Erstautorin Ulrike Rieder, dass zwei Konformationen des Riboschalters in
einem definierten Gleichgewicht vorliegen. Durch die Ligandenbindung wird dieses Gleichgewicht verschoben, wobei ein einziges Nukleotid als An/Aus-Schalter fungiert. Das verbesserte
molekulare Verständnis der Riboschalter-Funktion legt die Grundlage für diverse neue Versuche, zum Beispiel um Riboschalter zu designen, die nach Bindung ihrer Liganden definierte
Effektorfunktionen ausführen.
LABORWELT:
Was sind die wichtigsten Erkenntnisse aus Ihrer
Studie?
Rieder:
Riboschalter können ohne die Mitwirkung
von Proteinen Metaboliten in selektiver
und konzentrationsabhängiger Weise binden und stellen daher ein ausgeklügeltes
Genregulationselement in Bakterien dar.
Diese RNA-Elemente bestehen aus einer
Metabolit-bindenden Domäne und einer
überlappenden Expressionsplattform, die
durch ihre Liganden-induzierte Konformationsänderung die Expression der entsprechenden Gene modulieren kann. Obwohl
viele Fortschritte in der 3D-Bestimmung von
Aptamer-Liganden-Komplexen erzielt wurden, ist jedoch die Art der Kommunikation
zwischen den beiden Domänen noch relativ
unklar. Untersuchungsobjekt war der kleinste
bisher bekannte Riboschalter preQ1. PreQ1 ist
dabei ein Vorläufermolekül in der Biosynthese
des hochmodifizierten Nukleotids Queuosin.
Die Frage stellte sich, wie dieser Riboschalter
die Information der Ligandenbindung an
seine Expressionsplattform übertragen kann,
obwohl keine deutliche Sequenzüberlappung
zwischen dem Aptamer und dem Terminator
erkennbar ist. Wir konnten nun nachweisen,
dass diese nicht-kommunikative Situation
zwischen Aptamer und Terminator durch die
Einführung eines zusätzlichen Hairpins (Antiterminator) gelöst werden kann, der in einem
bistabilen Gleichgewicht mit dem Terminator
4 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
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steht. Durch Ligandenzugabe verändert sich
die Population deutlich zu Gunsten des Terminators („Aus-Zustand“). Wichtig dabei ist, dass
die Kommunikation zwischen Aptamer und
Terminator über den Antiterminator durch ein
einziges Nukleotid vermittelt wird. Dieses ist
einerseits im An-Zustand in die Ausbildung eines Basenpaares des Antiterminators und andererseits im Aus-Zustand eines Basenpaares
des Aptamer-Liganden-Komplexes involviert.
Durch die Ligandenbindung wird über dieses
eine Nukleotid der Antiterminator thermodynamisch geschwächt beziehungsweise
aufgebrochen und dadurch teilweise zum
Terminator umstrukturiert, der wiederum den
genetischen Effekt weiterleitet.
Die Südtirolerin Ulrike Rieder absolvierte
2007 ihr Chemiestudium an der Universität Innsbruck mit Auszeichnung. Derzeit
arbeitet sie an ihrer Dissertation und als
Strahlenschutzbeauftragte am Institut
für Organische Chemie in Innsbruck in der
Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Ronald Micura.
Ihr Forschungsschwerpunkt bezieht sich
dabei auf die strukturellen und funktionellen Eigenschaften von Riboschaltern
zur Regulierung der Genexpression in
Bakterien. Während ihrer Dissertation
konnte sie an diversen Konferenzen im
In- und Ausland teilnehmen. Im Zuge einer
Kooperation verbrachte sie für Kristallisationsversuche einen Forschungsaufenthalt
am Memorial Sloan-Kettering Cancer
Center (NY, USA).
durch die verschiedenen Labels so wenig wie
möglich zu beeinflussen.
LABORWELT:
Wie geht Ihre Forschungsarbeit jetzt weiter?
Rieder:
Ich werde dieses Jahr meine Dissertation
abschließen und mich auf eine Postdoc-Stelle
bewerben. Damit überlasse ich die weiteren
Folgestudien meinen Kollegen.
LABORWELT:
Wie sind sie experimentell vorgegangen?
LABORWELT:
Welche Hürden müssen vor einer Anwendung
von Riboschaltern noch genommen werden?
Rieder:
Die ersten wichtigen Ergebnisse erhielten
wir durch Struktur-Probing, mit dessen Hilfe
die Sekundärstruktur der RNA untersucht
werden kann. 1H- und 15N-NMR-Spektroskopie
zur Detektion von Imino- und Aminoprotonen
in Basenpaaren wurden verwendet, um die
Ligandenerkennung und -interaktionen nachzuweisen. Entscheidend war die Verifizierung
der Gleichgewichtsstrukturen in der Expressionsplattform durch 19F-NMR-Spektroskopie.
Wesentlich war zudem die thermodynamische
und kinetische Untersuchung mit Hilfe der
Fluoreszenzspektroskopie. Bei allen Methoden
ist es besonders wichtig, die Struktur der RNA
Rieder:
Generell ist die detaillierte Untersuchung von
Faltungsprozessen wichtig und trägt zum besseren Verständnis der Genregulation auf molekularer Ebene bei. In Bezug auf die Entwicklung
zum Beispiel neuer Antibiotika müssen viele
Fragen geklärt werden. Dabei ist es wichtig,
Substanzklassen zu finden, die die Expression
von essentiellen Genen unter einem bestimmten Niveau hemmen, das ausschlaggebend für
das Überleben der Zelle ist. Ein Problem könnten
allerdings Bakterienstämme mit hohen Mutationsraten sein, wodurch die Bindung unmöglich
wird oder die Substanz durch Transportproteine
wieder ausgeschleust wird.
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17.06.2010 10:00:05 Uhr
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17.06.2010 10:00:43 Uhr
Report Metagenomik
Integration von OmicsDaten in der marinen
Ökosystemforschung
Hanno Teeling, Frank Oliver Glöckner, Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie
und Jacobs Universität Bremen
Die Lebenswissenschaften erleben derzeit einen Paradigmenwechsel: Rasante Weiterentwicklungen der DNA-Sequenziertechnologien erlauben es, immer größere Sequenzmengen
zu immer geringeren Kosten zu erzeugen. Dieser Trend wird sich auf absehbare Zeit fortsetzen
und erzwingt einen Wechsel des Fokus von der Sequenz-Akquise hin zur bioinformatischen
Sequenz-Prozessierung. In den vergangenen Jahren hat sich die marine Genomforschung zu
einem der größten Lieferanten von Sequenzdaten entwickelt, und zwar maßgeblich durch
Aktivitäten im Bereich der mikrobiellen Metagenomik. Damit steht die marine Genomforschung stellvertretend für die Herausforderungen einer kontextbezogenen Interpretation
großer Sequenzvolumina. Diese umfasst die Integration genomischer Daten mit akzessorischen Daten, wie zum Beispiel begleitenden Expressionsdaten aus Metatranskriptom- oder
Metaproteomstudien aber auch mit in situ erhobenen Daten zur Biodiversität sowie gemessenen und interpolierten physikochemischen Umgebungsparametern. Ein Problem für die
Umweltgenomik war bislang, dass die Funktionsaufklärung neu gefundener Gene deutlich
hinter deren Sequenzierung zurückblieb. Der jüngst vorgestellte Reaktom-Array stellt hier
einen vielversprechenden Lösungsansatz dar. Zusammengefasst ist auf diese Weise eine neue
Art von Umweltforschung möglich, die das Potential hat, entscheidend zum Verständnis
global relevanter Stoffumsetzungen sowie der Folgeabschätzung voranschreitender Veränderungsprozesse in den Ozeanen beizutragen.
Abb. 1: Agarkultur von Rhodopirellula baltica SH1 T
Die Molekularbiologie wird heute zunehmend
von Hochdurchsatztechnologien dominiert.
Die damit verbundenen großen Datenmengen
erfordern veränderte Arbeitsweisen. Speziell in
der Genomik lassen sich seit der Einführung
hochparalleler Next Generation Sequencing
(NGS)-Technologien stetig steigende DNASequenzmengen erzeugen. Das Tempo dieser
Entwicklung ist derart hoch, dass mitunter von
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einer „genomischen Revolution“ gesprochen
wird (Abb. 2 A). Bemerkenswerterweise hat
sich dabei die marine Genomik zu einem der
größten Datenproduzenten entwickelt. Die
Gründe dafür sind mannigfaltig. So spielen die
Meere, die 71% der Erdoberfläche bedecken,
eine entscheidende Rolle für die globalen
Kreisläufe der Elemente. Die daran beteiligten
Stoffumsetzungen werden überwiegend von
Mikroorganismen durchgeführt, weshalb ein
Studium ihres genetischen Potentials einen
Schlüssel zum Verständnis globaler Stoffumsetzungsprozesse darstellt. Schätzungen
zufolge gehen 99% aller Nährstoff- und Gasumsetzungen sowie 50% der Weltprimärproduktion auf marine Mikroorganismen zurück,
die somit zum Beispiel die Basis aller nutzbaren
Fischbestände bilden. Darüber hinaus stellen
marine Habitate eine Quelle für biotechnologisch anwendbare oder prozesstechnisch
optimierbare Enzyme dar, insbesondere für
Synthesen bei hohen Ionenstärken. Prominente Beispiele für breit angelegte Studien in
der marinen Genomik sind das von John Craig
Venter durchgeführte Global Ocean Sampling
mit Fokus auf mikrobielle Metagenome, die
Marine Microbiology Initiative der Gordon &
Betty Moore Foundation mit Fokus auf komplette Genome sowie das gerade angelaufene
TARA Oceans Project mit Fokus auf Protisten.
Auch in Deutschland hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
bereits 2001 mit den REGX-Projekten (Real
Environmental Genomics) und aktuell mit dem
MIMAS-Projekt (Mikrobielle Interaktionen in
Marinen Systemen, www.mimas-projekt.de) in
die marine Umweltgenomik investiert.
Perspektivwechsel:
Vom Organismus zur Systembiologie
Die Sequenzierung individueller Genome
liefer t wer tvolle Erkenntnisse über das
genomische Potential und die Überlebensstragien mariner Modellorganismen
(Abb. 1). Allerdings ist die Gesamtgenomsequenzierung bislang auf kultivierbare
Mikroorganismen beschränkt. Zwar gibt es
Bemühungen, Genome einzelner Bakterienzellen zu sequenzieren, aber Erfolge bei
solchen Einzelzell-Genomics-Ansätzen sind
derzeit noch die Ausnahme 1. Leider lassen
sich mit etablierten Techniken – je nach Habitat – lediglich 1% bis 10% der vorhandenen
Mikroorganismen in Kultur bringen. Um das
genetische Repertoire der Mehrzahl der Umweltmikroorganismen dennoch studieren zu
können, werden kultivierungsunabhängige
Verfahren wie die Metagenomik genutzt.
Dazu wird DNA aus Umweltproben isoliert,
ohne vorangehende Isolierung einzelner Spezies fragmentiert und anschließend partiell
sequenziert. Bis vor kurzem musste dabei
die Umwelt-DNA vor der Sequenzierung mit
Hilfe von Klonierungsvektoren vervielfältigt
werden. Die Leistungsfähigkeit moderner
Next-Generation Sequencing (NGS)-Geräte
ermöglicht es jedoch, die arbeits-, zeit- und
kostenaufwändige Klonierung zu umgehen
und Umwelt-DNA direkt zu sequenzieren.
Von den NGS-Verfahren am Markt ist das
Pyrosequenzierungsverfahren von 454 Life
Sciences (Roche) am besten für die Metagenomik geeignet, da es derzeit die längsten
LABORWELT
17.06.2010 10:02:12 Uhr
Report Metagenomik
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Die Vorzüge eines MiniVap™
Abb. 2: Die genomische Revolution in den Lebenswissenschaften:
A. Der Vergleich der Zunahme der Sequenzier- und Prozessorleistung zeigt, dass die Sequenzierleistung derzeit schneller
als nach Moore´s law wächst (modifiziert nach Stratton et al.,
Nature 458, 719–724). B. Die Folge ist, dass der Anteil der Bioinformatik an den Gesamtkosten bei vollständiger Aufarbeitung der Daten ständig steigt (modifiziert nach Folker Meyer,
Argonne National Laboratory).
Leselängen liefert. Ein einziger Pyrosequenzierungslauf auf einem
aktuellen 454 FLX Ti-Gerät kann mehr als 1 Millionen Sequenzen einer
durchschnittlichen Leselänge von fast 400 Basenpaaren erzeugen. Die
damit erzielte Sequenziertiefe ist groß genug, um für niedrig bis moderat diverse Habitate einen Teil der Sequenzen zu längeren Contigs
zu assemblieren. Aus 300 bis 400 Megabasen Rohsequenzen werden
so typischerweise 30 bis 60 Megabasen assemblierter Sequenz. Zwar
ist der überwiegende Teil der Sequenzen relativ kurz, jedoch nicht viel
kürzer als ein typisches bakterielles Gen.
Ein Milliliter Seewasser enthält in etwa eine Millionen Bakterienzellen und damit theoretisch mehrere Milliarden Gene. Da das
Gros der Bakterienpopulation in der Regel jedoch von nur wenigen
Dutzend Spezies dominiert wird, liegt die Anzahl der für die Hauptstoffumsetzungen verantwortlichen häufigen Gene lediglich in der
Größenordnung von einigen 100.000. Dies ist eine Größenordnung,
die sich bereits jetzt mit modernen NGS-Verfahren untersuchen lässt.
Mit zukünftigen Sequenziertechniken der dritten Generation (Pacific
Biosciences, Ion Torrent, u.v.a.m.) wird sich sogar der überwiegende
Teil der relevanten Gene adressieren lassen.
Selbstverständlich würden Sie keinen Haartrockner
verwenden, um chromatographische Proben in
einer einzelnen Mikrotestplatte zu verdampfen. Sie
haben wahrscheinlich aber auch keine Lust
Schlange zu stehen, um einen großen Evaporator
in Ihrer Abteilung für denselben Zweck zu
benutzen. In diesem Fall brauchen Sie einen
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Bioinformatik: Chancen und Grenzen
Um eine funktionierende sequenzbasierte, systembiologische Ökosystemforschung zu verwirklichen, ist eine leistungsfähige Bioinformatik
unerlässlich. Tatsächlich führen die stetig fallenden Kosten bei der
Sequenzierung zu stetig steigenden Kosten bei der bioinformatischen
Prozessierung. Bei aktuellen Sequenzierverfahren liegen die Kosten
für die Bioinformatik inzwischen deutlich höher als die Kosten der
eigentlichen Sequenzierung. Es ist absehbar, dass sich dieser Trend
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11. Jahrgang | Nr. 4/2010 | 7
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17.06.2010 10:01:53 Uhr
Report Metagenomik
unterhalb von 30% beginnt die sogenannte
Twilight Zone der funktionellen Annotation. Spezifischer sind Methoden, die auf der
Auswertung gemeinsamer Domänen von
Proteinfamilien beruhen, wie etwa Pfam
(protein families)-Profile. Allerdings erzeugen
diese Methoden in der Regel deutlich weniger
Treffer. Der Güte dieser, auf Sequenzhomologien fußenden Annotationen sind daher
Grenzen gesetzt, und häufig lässt sich über
eine allgemeine Funktionsklasse (Hydrolase,
Oxidoreduktase, etc.) hinaus keine spezifischere Funktion vorhersagen.
Ein weiteres Problem der bioinformatischen Funktionsanalyse stellt die große
Zahl potentieller Gene dar, denen durch
Sequenzvergleich keine Funktion zugewiesen
werden kann, weil es bislang keine Orthologen bekannter Funktion gibt. Eine aktuelle
Analyse von insgesamt 305 vollständigen und
partiellen marinen Genomen mit insgesamt
1,2 Millionen Genen zeigt, dass sich nur für
rund 60% eine Funktion vorhersagen lässt.
Dies sind vor allem Gene des Translations-,
Transkriptoms- und Replikationsapparats
sowie wohlbekannte Gene des Grund- und
Energiestoffwechsels. Daher ist anzunehmen,
dass Gene mit bislang unbekannter Funktion
oftmals speziesspezifische Adaptionen und
Fähigkeiten widerspiegeln. Mit Blick auf die
Habitatvielfalt in den Ozeanen stellen diese
Gene einen gewaltigen Pool an neuartigen
und potentiell biotechnologisch nutzbaren
Funktionen dar. Das Problem ist jedoch, ihre
Funktionen aufzuklären.
Lösungsansätze
Abb. 3: Prinzip eines integrierten Ansatzes zur Aufklärung von Funktionen hypothetischer
und konserviert-hypothetischer Gene unter Einbeziehung des Reaktom-Arrays
in Zukunft weiter verstärken wird (Abb. 2
B). Diese Kosten bestehen aus den Anschaffungs-, Betriebs- und Wartungskosten von
Rechenclustern, die hinsichtlich ihrer Leistung
mit den ständig steigenden Sequenzvolumina
Schritt halten müssen. Für den Betrieb der
Systeme sind jedoch vor allem gut ausgebildete und entsprechend bezahlte Bioinformatiker
und Programmierer entscheidend. Tatsächlich
herrscht derzeit ein Mangel an geeigneten
bioinformatischen Werkzeugen zur Auswertung, Integration und Visualisierung von
NGS-Metagenomdaten.
Zwei Bereiche sind dabei von besonderer
Wichtigkeit. Zum einen braucht es Tools, die
Metagenomsequenzen taxonomisch klassifizieren können, so dass sich die gefundenen
Gene mit dedizierten Organismengruppen
assoziieren lassen. Auf diese Weise werden
Informationen zur Funktion und Taxonomie
miteinander verknüpft und somit Subpopulationen sowie das Zusammenspiel verschiedener Organismengruppen untersuchbar. Zum
8 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
anderen besteht ein Bedarf an Werkzeugen
zur Datenintegration, denn nur durch eine
Vernetzung genomischer Daten mit akzessorischen Daten wie Expressionsdaten
(Metatranskriptomik, Metaproteomik), physikochemischen Parametern, geographischen
Daten und Diversitätsdaten wird eine echte
systembiologisch orientierte Ökosystemforschung möglich.
Trotz ihrer immensen Möglichkeiten unterliegt die Bioinformatik Grenzen, wenn es
darum geht, für neue Gene aus der Umwelt
Funktionen vorherzusagen. Eine bioinformatische Funktionsvorhersage beruht auf
der Annahme, dass zwei Gene hinreichender
Ähnlichkeit einen gemeinsamen evolutionären Ursprung aufweisen und damit dieselbe
Funktion haben (Or thologie). Allerdings
weisen orthologe Gene selbst auf Protein
ebene selten mehr als 80% Sequenzidentität
auf. Sogar bei Genen mit weniger als 50%
identischen Aminosäuren wird oftmals noch
eine Orthologiebeziehung angenommen. Erst
Um dieses Dilemma zu überwinden, sind
verschiedene Ansätze denkbar. Kultivierbare
Modellorganismen bieten etwa die Möglichkeit, die Auswirkungen definierter Stressoren
oder Substrate auf das Expressionsmuster zu
untersuchen. Co-regulierte Gene geben dabei
Hinweise auf Beteiligungen an den untersuchten Stoffwechselvorgängen und erlauben
somit, Funktionen bislang unbekannter Gene
einzugrenzen.
Dieser organismenzentrische Ansatz lässt
sich systembiologisch auf ganze Habitate
erweitern, indem durch Integration von
Umweltparametern mit Sequenz- und Expressionsinformationen charakteristische
Genmuster identifiziert werden, die mit hoher
Wahrscheinlichkeit an den für den Standort
charakteristischen Prozessen beteiligt sind.
Ein erster Ansatz, eine entsprechend großangelegte Datensammlung und Integration für
das marine Ökosystem zu realisieren, wurde
mit dem Megx.net (Marine Ecological Genomics) Projekt geschaffen2.
www.laborwelt.de
LABORWELT
17.06.2010 10:02:53 Uhr
Report Metagenomik
Eine weitere Möglichkeit stellt der unlängst veröffentlichte Reaktom-Array dar3. Dabei handelt
es sich um einen Microarray, auf dessen Oberfläche eine Vielzahl unterschiedlicher Metabolite
zusammen mit einem gequenchten und daher
inaktiven Fluoreszenzfarbstoff gebunden sind.
Wird ein Proteinextrakt appliziert, wird der
Farbstoff dort aktiv, wo Metabolite umgesetzt
werden und liefert ein detektierbares Fluoreszenzsignal. Mit dieser Technologie ist es
möglich, eine Momentaufnahme der aktiven
enzymatischen Funktionen eines Organismus‘
oder einer Umweltprobe zu erhalten und Veränderungen zu verfolgen. In einem weiteren
Schritt können diejenigen Metabolite, die ein
Signal erzeugt haben, an Goldnanopartikel
gebunden und als Enzymfänger eingesetzt
werden. Mittels Massenspektrometrie können
anschließend Massenfingerprints dieser Enzyme erzeugt werden, mit deren Hilfe sich die
zugehörigen Gene in den genomischen oder
metagenomischen Sequenzdaten identifizieren
lassen. Vorbehaltlich der noch ausstehenden
positiven Evaluierung des Reaktom-Arrays
wäre es damit möglich, bioinformatische
Vorhersagen zu validieren und darüber hinaus
zumindest einigen der hypothetischen Gene
eine Funktion zuzuordnen. So konnten jüngst
rund 300 Genen unbekannter Funktion aus
dem marinen Modellbakterium Rhodopirellula
baltica SH 1T mittels des Reaktom-Arrays und
Weiße PCR-Produkte
von BRAND
BRAND erweitert seine Palette an
extra-dünnwandigen Einmalprodukten um eine weiße PCR-Linie (8erStrips und 24- bis 384-well Platten).
Diese ist optimal auf die Anforderungen
bei der quantitativen Real-Time PCR
(qPCR) zugeschnitten.
Metabolit-Nanopartikel eine mögliche Funktion zugeordnet werden (Abb. 3). Sollte sich
die Zuverlässigkeit des Ansatzes bestätigen,
dann wäre dies ein entscheidender Schritt
um ein besseres Verständnis der Funktion und
Anpassungsfähigkeit von Umweltorganismen
zu erlangen.
Perspektiven
Aktuelle technologische Fortschritte wie der
Reaktom-Array bestärken unsere Einschätzung, dass wir bald in der Lage sein werden,
grundlegende Funktionen der Meere sowie
die Folgen anthropogener und klimatischer
Einflüsse sehr viel besser zu verstehen als
bisher. Rund 40% der Erdbevölkerung leben
in weniger als 50 Kilometer Entfernung einer
Küste. Damit stellen unsere Meere für Milliarden von Menschen Arbeitsplätze und Nahrung bereit. In Anbetracht der andauernden
Belastung und Verschmutzung der Meere
ist ein besseres Verständnis ihrer Funktionsweisen für unser aller Wohlergehen nicht
nur wünschenswert sondern überlebenswichtig 4 . Auch in wirtschaftlicher Hinsicht
hält das Meer eine Fülle an neuen Produkten
für uns bereit. Mit interdisziplinären und
integrativen Ansätzen aus der Bioinformatik,
Ökosystemforschung und Biotechnologie
erscheint es möglich, die noch in der Flut
der Daten verborgenen Schätze des Wissens
zu heben.
Literatur
[1]
[2]
[3]
[4]
Woyke, T., G. Xie, A. Copeland, J. M. Gonzalez, C. Han, H.
Kiss, J. H. Saw, P. Senin, C. Yang, S. Chatterji, et al. 2009.
Assembling the marine metagenome, one cell at a time.
PLoS One 4:Article No.: e5299.
Kottmann, R., I. Kostadinov, M. B. Duhaime, P. L. Buttigieg, P. Yilmaz, W. Hankeln, J. Waldmann, and F. O. Glöckner. 2010. Megx.net: integrated database resource for
marine ecological genomics. Nucleic Acids Res 38:D391D395.
Beloqui, A., M. E. Guazzaroni, F. Pazos, J. M. Vieites, M.
Godoy, O. V. Golyshina, T. N. Chernikova, A. Waliczek, R.
Silva-Rocha, Y. Al-ramahi, et al. 2009. Reactome array:
forging a link between metabolome and genome. Science
326:252-257.
Glöckner, F. O., and I. Joint. 2010. Marine microbial genomics in Europe: current status and perspectives Microbial
Biotechnology:doi:10.1111/j.1751-7915.2010.00169.x.
Korrespondenzadresse
Prof. Dr. Frank Oliver Glöckner
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LABORWELT
BRAND Laborwelt weißePCR Juni10 1
1
11. Jahrgang
| Nr. 4/2010
|9
19.05.2010
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Frühe Biomarker-basierte
Risikobewertung der
Leber- und Nierentoxizität
Birthe Lauer*, Germaine L. Truisi*, Philip G. Hewitt, Merck KGaA, Merck Serono,
Early, Genetic and Molecular Toxicology, Darmstadt
Die Entwicklung sicherer, neuer pharmazeutischer Wirkstoffe ist eine langwierige und
ressourcenaufwendige Aufgabe. Nach den präklinischen Tests in Tieren werden gemäß den
regulatorischen Vorschriften humane klinische Studien durchgeführt. Immer wieder kommt
es vor, dass medikamenteninduzierte Toxizitäten besonders in Hauptzielorganen wie Leber
und Niere erst in sehr späten Phasen der Arzneimittelentwicklung oder nach der Markteinführung erkannt werden und zum Scheitern des Wirkstoffkandidaten führen. Um dies zu
verhindern, forschen Arbeitsgruppen aus Industrie und Wissenschaft an neuen Methoden,
die eine sehr frühzeitige Identifizierung ungeeigneter Wirkstoffkandidaten ermöglichen.
Im vergangenen Jahrzehnt haben diesbezüglich molekulare Biomarker an Bedeutsamkeit
gewonnen1-4 .
Ein biochemischer Biomarker stellt ein quantifizierbares Merkmal dar, das genutzt werden
kann, um das Fortschreiten einer Krankheit
oder die toxischen Effekte einer Substanzbehandlung zu ermitteln. Im Idealfall korreliert
der Biomarker dabei mit der Entwicklung der
Krankheit oder der toxischen Wirkung auf das
Gewebe. Die Grundlage zur Biomarker-Qualifizierung bilden hierbei etablierte (Referenz-)
Methoden, welche Ergebnisse eindeutig als
‚real positiv’ oder ‚real negativ’ klassifizieren
können. In der Toxikologie geschieht dies
häufig mittels histopathologischer Befundung der Gewebe oder hämatologischer und
biochemischer Analysen von Blut und Urin.
Biomarker können aber grundsätzlich ganz
unterschiedlicher Natur sein: spezifische
mRNAs, Proteine, Lipide und Metabolite
Laborwelt Hintergrund
oder aber Genexpressions-, Proteom- und
Metabolomprofile5.
„Omics“
Merck Serono forscht seit Jahren unter Beteiligung vieler Doktoranden an der Etablierung
prädiktiver Screeningmodelle auf Zellkulturbasis, um die Hepato- und Nephrotoxizität
neuer Wirkstoffkandidaten vorhersagen zu
können, noch bevor die Substanz in Tierstudien getestet wurde. Im Zuge dieser Bestrebungen wirkt Merck Serono, gemeinsam mit
20 Partnern aus Industrie und universitären
Einrichtungen, an dem von der EU finanzierten Projekt Predict-IV mit6. Das Ziel dieses
Projektes ist die Entwicklung nicht tierver-
suchsbasierter Modelle, um die organspezifische Toxizität neuer Wirkstoffkandidaten für
drei Hauptzielorgane arzneimittelinduzierter
adverser Effekte – Leber, Niere und ZNS – in
frühen Entwicklungsphasen vorhersagen
zu können. Merck Serono ist hier an der
Vorhersage der Hepatotoxizität beteiligt.
In Kooperation mit zwei weiteren Partnern
werden primäre Ratten- und Humanhepatozyten sowie die Hepatomazelllinie HepaRG
täglich mit elf verschiedenen Referenzsubstanzen bekannter in vivo-Toxizität und
-Kinetik über einen Zeitraum von 14 Tagen
behandelt. Zu verschiedenen Zeitpunkten
werden Proben für mehrere toxikologische
Endpunkte genommen: Zytotoxizität, globale Genexpressionsanalyse mit Hilfe der
BeadChip-Technologie der Firma Illumina Inc.
(Genomics), MS peptide finger printing (Proteomics) sowie Metabolomics mittels NMR
und MS (Massenspektrometrie). Zusätzlich
wird mittels HPLC und MS die in vitro-Kinetik
der verschiedenen Referenzsubstanzen sowie
deren reale Konzentration in der Zelle bestimmt, um mit Hilfe dieser Werte eine NOEC
(no observed effect concentration) zu berechnen, die mittels PBPK (Physiologically-Based
Pharmacokinetic)-Modelling-Methoden und
den Werten der in vivo-Kinetik zu einem in
vivo-NOAEL (no observed adverse effect level)
extrapoliert wird. So soll ein System entstehen, das es ermöglicht, in vitro-Ergebnisse
unter Berücksichtigung von Sicherheitsfaktoren in in vivo-Werte umrechnen zu können
und toxische Wirkstoffkandidaten anhand
der Veränderung von aussagekräftigen Biomarkern auf der mRNA- und Proteinebene zu
erkennen (s. Abb. 1). Ein großer Vorteil von in
vitro-Systemen ist die Möglichkeit, direkt mit
humanem Material zu arbeiten, da die in der
Toxikologie verwendeten Tierspezies nicht
immer prädiktiv für den Menschen sind. Speziesunterschiede werden hierdurch sehr früh
erkannt, und die Auswahl der Testsysteme für
Um das Zusammenwirken von Wirtschaft und
BioRN-Spitzencluster: Entwicklung einer Prädiktionsplattform zur Arzneimitteltoxizität
Wissenschaft in Deutschland zu unterstützen,
hat das Bundesministerium für Bildung und
Forschung (BMBF) den Spitzencluster-Wettbewerb ins Leben gerufen. Ein Gewinner der
jüngsten Runde ist das BioRN Cluster, dessen
Fokus auf der Entwicklung innovativer Wirkstoffe, Diagnostika und Plattform‑Technologien in den Gebieten zellbasierter und molekularer Medizin liegt. Innerhalb dieses Clusters
widmet sich eine Kooperation der Charakterisierung von Biomarkern in der Toxikologie.
Ziele des Projektes sind (i) die Erstellung einer
Plattform zur Vorhersage und frühzeitigen
Risikobewertung von Leber- und Nierentoxizität, (ii) die Entdeckung korrespondierender
10 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
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Biomarker sowie (iii) die Markteinführung
eines entsprechenden Diagnose-Assays.
Mit Hilfe von Expressionsdaten der Firma
CCN soll eine spezielle Analysesoftware
zur Früherkennung der Leber- und Nierentoxizität entwickelt werden, welche der
Vorhersage der Toxizität und der Analyse von
Biomarkern dient. Wissenschaftliche Daten
aus der Arzneimittelentwicklung der Firma
Merck Serono werden herangezogen, um
Methoden und Algorithmen der angestrebten Prädiktionsplattform abzuleiten und zu
validieren. Hierdurch wird die Identifizierung
neuer Biomarker mit der Unterstützung der
Firma Merck Serono vorangetrieben.
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17.06.2010 10:05:04 Uhr
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It‘s your choice!
Abb. 1: Workflow des EU-Projektes Predict-IV (modifiziert nach [6])
die präklinischen in vivo-Studien kann folglich
sinnvoll gestaltet werden.
Zusätzlich liefern die verschiedenen untersuchten Endpunkte bereits eine Vielzahl wichtiger Informationen, welche die präklinischen
und klinischen Studien aussagekräftiger werden lassen sowie Effekte aufdecken, die dann
während diesen verschiedenen Testphasen
mit erhöhter Aufmerksamkeit betrachtet
werden können. Besonders die genomweite
Genexpressionsanalyse ermöglicht einen
Blick in die molekularen Mechanismen der
untersuchten Substanz. Hierfür werden die
Genexpressionsprofile der behandelten Zellen
mit denen der Lösemittelkontrolle verglichen.
Mit Hilfe geeigneter Software wie MetaCore™
(GeneGo Inc.), Ingenuity Pathway Analysis
(Ingenuity® Systems) oder ToxWiz (Cambridge
Cell Networks, CCN) wird die Aktivierung oder
die Herunterregulation spezifischer Signalwege detektiert. Diese Signalwege können über
die Untersuchung von Referenzsubstanzen
bekannter in vivo-Toxizität mit Effekten wie
Leberzirrhose, Nekrose oder Hepatitis in
Verbindung gebracht werden und sollen anschließend als frühe Biomarker die Klassifizierung neuer Wirkstoffe ermöglichen. Um diese
Screening-Werkzeuge für die regulatorischen
Studien etablieren und anwenden zu können,
sind jedoch noch weitere Studien notwendig,
die klassische Endpunkte wie Histopathologie
mit den Ergebnissen der Genexpression und
anderen Omics-Technologien vergleichen7-9.
Zulassungsbehörden wie die amerikanische FDA (Food and Drug Administration)
und die europäische Arzneimittelagentur
EMA (European Medicines Agency) sind sich
der Relevanz von Biomarkern bewusst und
forcieren die Forschung in diesem Bereich.
Beispiel dafür sind die Bereitstellung des
Bioinformatik-Tools ArrayTrack™ sowie AnLABORWELT
leitungen, wie Daten aus Genomics-Studien
freiwillig bei der FDA eingereicht werden können. Als Teil der von der FDA initiierten „Critical Path Initiative“ sind zudem Studien zur
Etablierung prädiktiver Biomarker geplant 10.
In der im März 2006 veröffentlichten „Critical
Path Opportunities List“ wird das enorme
Potential von Microarray- und ProteomicsTechnologien bei der Identifizierung neuer
Biomarker beschrieben – eine Schwachstelle
dieser Technologien liegt momentan allerdings noch in der Datennormalisierung,
welche für die biologische Interpretation
unabdingbar ist 11. Da ein Großteil der neuen
Wirkstoffkandidaten in späten Phasen der
Entwicklung oder erst nach erfolgter Marktzulassung aufgrund auftretender Toxizitäten
an Leber und/oder Niere (Bsp.: Troglitazon)
scheitert, würde die Etablierung präklinischer
Biomarker zur Vorhersage von Leber- und Nierentoxizitäten einen beträchtlichen Beitrag
zur kosteneffizienteren Entwicklung neuer
Wirkstoffe leisten11.
Next Generation
Sequencing
SPRIworks
Simplifies Next Generation Sequencing
Fully Automated
Fragment Library System
For the next Generation Sequencers
l
Full Library Construction Process in a Cartridge
l Easy to Use and Operate Bench-top System
l No More Gels - Built in SPRI Size Selection Chemistry
l Run up to 10 Samples at a Time
Validierte Biomarker
l Maximizes Sequencing Work-flow
Viele der bislang verwendeten Biomarker sind
bereits seit vielen Jahren bekannt und empirischen Ursprungs. Häufig besitzen sie nur
ein eingeschränktes Prädiktionsvermögen12.
Eine Erhöhung der klassischen Lebertoxizitätsmarker ALT (Alanin-Aminotransferase)
und AST (Aspartat-Aminotransferase) ist
etwa erst dann zu verzeichnen, wenn sich
Toxizität und Gewebeschäden bereits manifestiert haben. Weiterhin existieren zwei
www.laborwelt.de
Beckman Coulter GmbH
47807 Krefeld Europark Fichtenhain B13
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www.beckmancoulter.de
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Genomics Proteomics Cell Analysis Centrifugation Lab Tools
Particle Characterization Bioseperation Lab Automation
17.06.2010 10:05:42 Uhr
Studien näher untersucht werden können.
Genomics- und Proteomics-Studien können
wichtige Hinweise über die molekularen
Mechanismen der verschiedenen toxischen
Effekte liefern und verbessern dadurch die
Aussagekraft regulatorischer Studien (refine).
Um diese Methoden routinemäßig anwenden zu können, sind jedoch weitere Studien
nötig sowie ein weitreichender Austausch
von Daten, eine strategische Kooperation
zwischen Wissenschaft und Wirtschaft und
die Ausarbeitung von standardisierten Methodenbeschreibungen.
Literatur
* Die ersten beiden Autoren haben gleichermaßen zu dieser
Arbeit beigetragen.
Quelle: www.uic.edu/classes/bios/bios100/lecturesf04am/kidney01a.jpg
Abb. 2: Liste diverser Nierenbiomarker und entsprechende Position im Gewebe. Eine Zunahme der Biomarker im Urin kann diverse Ursachen haben: (i) Produktion im jeweiligen
Kompartiment (KIM-1, Clusterin), (ii) Freisetzung durch Zelllyse (mu GST) und (iii) aufgrund reduzierter Resorptionsaktivität des geschädigten Gewebes (Lipocalin-2).
akzeptierte Biomarker, um das Ausmaß von
Nierenschädigungen bei Substanzgabe zu
bewerten: Serumkreatinin und BUN (blood
urea nitrogen, Blutharnstof f-Stickstof f ).
Doch auch die Konzentration dieser Marker
steigt erst signifikant an, wenn circa 65% der
Nierenfunktion verlorengegangen sind.
Im Juni 2007 übermittelte das PSTC (Predictive Safety Testing Consortium) des Critical
Path-Instituts Daten zu sieben potentiellen
Biomarkern für Nierenschäden in der Ratte
(KIM-1, Albumin, Total Protein, b2‑Microglobulin, Cystatin C, Clusterin, Trefoil Factor-3) an die
FDA und die EMA. Die bisher bekanntgewordenen präklinischen Daten dokumentieren die
Überlegenheit der neuen Marker verglichen
mit den bisherigen Standards (Serumkreatinin und BUN). Im Rahmen der Critical Path
Initiative und der „Roadmap to 2010“ gaben
die Zulassungsbehörden FDA und EMA im
Juni 2008 bekannt, die genannten Biomarker
für Nierenschäden getestet und akzeptiert
zu haben; damit können diese für spezifische
regulatorische Zwecke eingesetzt werden13.
Hinsichtlich der Biomarker zur Erkennung
von Leberschäden hat das NCTR (National
Center for Toxicological Research) 2007 eine
Studie initiiert, um auch für dieses wichtige
Organsystem neue prädiktive Biomarker zu
identifizieren14-16. Aktuell validiert das PSTC
eine Serie lebertoxizitätsspezifischer Biomarker.
Es scheint plausibel, dass die enormen Datenmengen, welche mittels Omics-Methoden
generiert werden, die Identifizierung prädiktiver Biomarker in der Toxikologie vereinfacht.
Zwar werden viele Parameter simultan
gemessen, es werden jedoch aufwendige
statistische Auswertungen benötigt, um biologisch relevante Aussagen aus der Masse her12 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
auszufiltern. Die Auffindung neuer, geeigneter
Biomarker ist demnach keineswegs trivial und
wird zusätzlich dadurch erschwert, dass Versuche fast ausschließlich in Tieren durchgeführt
werden und die Übertragung dieser Ergebnisse auf humane Gene, Proteine und Metabolite
aufgrund von Speziesunterschieden häufig
sehr schwierig ist. Optimalerweise lassen
sich Biomarker in Matrices wie Urin und/oder
Blut nachweisen, welche nicht- oder minimalinvasiv zu entnehmen sind. Hierbei besteht
jedoch das Problem, dass Proteine, Lipide bzw.
Metabolite zunächst einmal in die jeweiligen
Systeme sezerniert werden müssen und stets
ein simultaner Abbau dieser körpereigenen
Stoffe stattfindet.
Trotz aller Hürden hat die pharmazeutische
Industrie das Potential der verschiedenen
Omics-Methoden erkannt, toxikologische
Prüfungen zu unterstützen. Durch das 3RPrinzip (replace, reduce, refine), das Russel
und Burch 1959 für Tierversuche definierten,
sowie durch die Einführung der neuen EUChemikalienverordnung REACH (Registration,
Evaluation, Authorisation and Restriction of
Chemicals), die die Nachprüfung zahlreicher
Chemikalien vorschreibt, ist die Pharma- und
Chemieindustrie dazu angehalten, Tierversuche, wo immer es möglich ist, durch Alternativen zu ersetzen oder deren Aussagekraft
durch nicht tierbasierte Methoden zu verbessern. Durch den Tierversuchen vorgeschaltete
Screening-Methoden sollen toxische Wirkstoffkandidaten in frühen Entwicklungsphasen erkannt und gestoppt werden, wodurch
im besten Fall einige Tierversuche vermieden
werden können (reduce). Durch die Nutzung
humanen Materials werden Speziesunterschiede sowie speziesspezifische Effekte früh
erkannt, die in den anschließenden in vivo-
[1]
[2] [3] [4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
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ucm077248.htm
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WhatWeDo/NCTRCentersofExcell ence/ucm078938.htm
http://www.bg-medicine.com/content/news-center/
news/q/id/62
Philip Hewitt, PhD
Merck KGaA, Merck Serono
Early, Genetic and Molecular Toxicology
Frankfurter Straße 250
64293 Darmstadt
www.laborwelt.de
LABORWELT
18.06.2010 11:25:54 Uhr
Persönliche Genomprofile:
Werkzeuge für die Krebsdiagnose und -therapie
Evolution of
business and
research
Prof. Dr. Hans Lehrach, Abt. Vertebraten-Genomik,
Max-Planck-Institut- für molekulare Genetik, Berlin
Im Licht des immensen Leistungzuwachses der Next-Generation-Sequenzer von Unternehmen wie Life Technologies/Applied Biosystems, 454/Roche, Illumina/Solexa und Complete
Genomics erscheint die Integration und Analyse von Genom-, Epigenom-, Transkriptom- und
Proteom-Daten als eine immer dringendere Aufgabe. Bereits in Kürze wird es kommerziell
möglich sein, das Deep Sequencing ganzer Genome klinisch auf Patientenproben anzuwenden. Die Entwicklung von Systemen, die die damit verbundene Flut an klinischen Daten
nutzbringend verarbeiten können, wird dadurch immer wichtiger. Wir glauben, dass die
klinische Routineanwendung solcher Technologien nur wenige Jahre in der Zukunft liegt und
stellen hier ein von uns entwickeltes System vor, das die genannten Datentypen umfassend
und ganzheitlich integrieren kann. Unser System des „virtuellen Patienten“ gestattet es uns,
Vorhersagemodelle auf Basis der Information aus jedweder hochempfindlichen Technologie
zur molekularen Charakterisierung zu erstellen und auf dieser Basis nachprüfbare Vorhersagen
über die Zelllinie oder den Patienten zu machen, aus dem die Probe stammte. Besonders bei
Krebspatienten können wir damit vorhersagen, welche Dosis einer Krebstherapie bzw. welche
Kombinationstherapie verschrieben werden sollte und welche wirkungslos bleibt.
ROUND2
ROUND1
TUMOR
BIBF1120
BMS387032
Dasatinib
Erlotinib
H89
Imatinib
LY333531
PI103
Purvalanol
Rapamycin
Sorafenib
SU11274
U0126
MYC
1,06609E+016
1,06320E+016
1,06609E+016
1,06609E+016
1,06609E+016
1,06609E+016
1,06609E+016
3,13429E+014
1,06609E+016
1,06609E+016
1,06609E+016
1,06608E+016
1,06609E+016
7,10811E+014
PIP3
5,41213E+011
5,41213E+011
5,41213E+011
5,41213E+011
5,41213E+011
5,41213E+011
5,41213E+011
5,41213E+011
1,36000E+006
5,41213E+011
5,41213E+011
5,41213E+011
5,41213E+011
5,41213E+011
TUMOR
B+L
B+P
B+S
B+U
L+P
L+S
L+U
P+S
P+U
S+U
ROUND4
ROUND3
TUMOR
B+L+P
B+L+U
B+P+U
L+P+U
MYC
PIP3
1,04904E+016 2,84198E+011
4,21090E+009 6,61147E+005
2,45951E+000 2,84198E+011
4,92797E+014 6,61147E+005
6,44934E+008 6,61147E+005
MYC
PIP3
1,06081E+016 3,01787E+011
3,25483E+009 3,01787E+011
1,04455E+016 7,26606E+005
1,04455E+016 3,01787E+011
7,43861E+014 3,01787E+011
6,11556E+014 7,26606E+005
6,11492E+014 3,01787E+011
1,44048E+011 3,01787E+011
1,06081E+016 7,26606E+005
7,82296E+014 7,26606E+005
7,82211E+014 3,01787E+011
TUMOR
B+L+P+U
MYC
PIP3
1,31681E+016 4,29230E+011
1,55283E+000 9,06212E+005
Diagnostics and
Therapeutics
Conferences@BIOTECHNICA:
1st Molecular Diagnostics Europe
2nd PEGS Europe – Protein &
Antibody Engineering Summit
Stem Cells
Forensics
Europe’s No. 1 in Biotechnology
and Life Sciences
TR ADE FAIR | CONFERENCES
PA RTNERING | C A REER | AWA RD
Abb. 1: Arzneimitteloptimierung bei Patient 1. Die Arzneimittel, denen die größte Effektivität
bei der Senkung der Myc-Konzentration zugeschrieben wurde, werden in Runde 1 ausgewählt und paarweise für die Runde 2 kombiniert. Die besten Kombinationen der Runde
2 werden zu Tripletts für die Runde 3 kombiniert, bis eine Kombination gefunden ist, die
Myc in Runde 4 im Tumor des Patienten vollständig eliminiert. In der klinischen Praxis
wird der Arzt die besten Einzeltreffer oder Zweifachkombinationen auswählen, bis die
klinische Sicherheit der Kombinationen höherer Ordnung bestimmt werden kann. Wir
werden in der Praxis die Vorhersagen durch in-vitro-Tests experimentell verifizieren.
Zusätzlich bietet das Vorgehen die Möglichkeit (nicht gezeigt) virtuelle Singlet- oder
Duplett-Kombinationen zu screenen, die wirksamer sind als die derzeit vermarkteten
Arzneimittel und daher für wirksame personalisierte Drug Discovery-Programme nutzbringend erscheinen.
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11. Jahrgang | Nr. 4/2010 | 13
www.biotechnica.com
18.06.2010 11:26:51 Uhr
Patienten sterben. Tatsächlich wurde in der
hier exemplarisch beschriebenen „181-Studie“
keine statistisch signifikante Verbesserung
des Gesamtüberlebens erreicht.
Individualisierte Diagnose mittels
Next-Generation-Sequencing
Abb. 2:Modellierung eines „virtuellen Patienten“, nachdem bei Patient 1 Änderungen in
Schlüsselkomponenten dessen Tumormodells vorhergesagt und auch in Normalgewebe unter verschiedenen Bedingungen erfasst wurden (z.B. nach Stimulation
mit Wachstumsfaktoren, diversen Wirkstoffen und deren Kombinationen bzw.
Konzentrationen). Gezeigt sind die mittleren Verhältnisse spezifischer Behandlungsversuche versus Kontrollen (kein Wachstumsfaktor, keine Mutation, keine
Wirkstoffapplikation). Das Modell sagt eine hohe Myc-Konzentration im Tumor
vorher. Zunehmende Dosen einer Wirkstoffkombination könne die Myc-Expression
im Tumor hemmen. Damit kann erwartet werden, dass die Zellteilung zum Stillstand kommt. Die Wirkstoffkombination betrifft einige, wenngleich nicht alle
wachstumsrelevanten Pathways im Normalgewebe des Patienten.
Dass Krebs das Ergebnis von im zeitlichen
Verlauf angehäuften Faktoren ist, die das
Tumorwachstum und die Metastasierunung
begünstigen, ist seit geraumer Zeit bekannt.
Gleichwohl schreitet die Entwicklung wirksamer Therapien quälend langsam und nur
marginal voran. Allein in Deutschland liegt
die Mortalitätsrate bei rund 270.ooo Todesfällen pro Jahr. Trotz der Verfügbarkeit neuer
gezielter Therapien, haben sich die Heilungsraten der meisten verbreiteten Krebsarten
nur wenig verbessert. Tatsächlich helfen
die „Targeted Therapies“ meist nur einem
kleinen Bruchteil der Patienten. Dies ist in
erster Linie darauf zurückzuführen, dass sich
verschiedene Tumore derselben klinischen
Klassifikation auf molekularer Ebene durchaus unterscheiden.
Berücksichtigung der individuellen
Tumordiversität
Unsere Erfahrungen bei der Sequenzierung
von Tumorgenomen hat uns gezeigt, dass
diese typischerweise zehntausende soma-
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14 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
tische Veränderungen zeigen. Jeder Tumor
ist deshalb einzigartig. Das bedeutet, dass
das Ansprechen eines Patienten auf eine
bestimmte Behandlung zwangsläufig immer
ein individuelles Ansprechen ist. Dies deckt
sich mit der Erfahrung der medizinischen
Gemeinschaf t, dass Tumore derselben
klinischen Klassifikation sehr verschiedene
Therapien erfordern können. Die DiagnostikIndustrie hat im Kleinen damit begonnen,
diesen Erfordernissen Rechnung zu tragen,
indem das Vorhandensein individueller
Biomarker – zum Beispiel die Her2/neuÜberexpression oder der K-RAS-Wildtyp – bei
der Therapieentscheidung zu Rate gezogen
werden. Da jedoch hunderte von Genen eine
kausale Rolle in der Krebsentstehung spielen–
sei es durch Mutation oder genetische Veränderung – bewirkt diese auf Einzelbiomarkern
basierende Art der gezielten Diagnostik nur
relativ bescheidene Fortschritte bei der Verbesserung der therapeutischen Wirksamkeit.
Als Beispiel sei die K-RAS-Diagnostik angeführt. Sie verbessert die Ansprechrate für den
EGFR-Inhibitor Irinotecan bei der Zweitlinienbehandlung von Darmkrebs von 10% in der KRAS-Mutanten-Gruppe auf immer noch magere 35% bei Patienten mit K-RAS-Wildtyp1.
Selbst bei den meisten Respondern wird der
Krebs letztendlich therapieresistent, und die
Zwei wichtige Entwicklungen gestatten es
nun, einen ganzheitlicheren Ansatz zu nutzen, um geeignete Krebstherapien für die
Patienten auszuwählen:
– Durch die jahrzehntelange onkologische
Forschung gibt es umfangreiches Wissen
über die Signalwege, denen eine Beteiligung am Krebsgeschehen zugesprochen
wird. Zudem sind die molekularen Effekte
zahlreicher somatischer Veränderungen
oftmals sehr detailliert für viele Tumortypen beschrieben worden – eine Landkarte
(Weinbergs “Pathways in Human Cancer”Poster) hunderter krebsassoziierter Proteine liegt vor.
– Verbesserungen des Sequencing-Durchsatzes bei in den letzten fünf Jahren signifikant gesunkenen Sequenzierungskosten
pro Base gestatten jetzt die Anwendung
genomweiter Analysen des Tumor- und
Körpergewebes eines jeden Krebspatienten. Die Kosten belaufen sich bei dieser
Art „personalisierter Genomprojekte“ im
Rahmen eines gewöhnlichen ForschungsGrants und liegen beträchtlich unter
dem Jahrespreis (100.000 US-$) für die
Krebsarznei Avastin. Unter der Annahme
fortgesetzter Kostensenkungen erwarten wir, dass die Sequenzierung ganzer
Genome binnen der nächsten drei bis fünf
Jahre zu einer realistischen Option für den
Massenmarkt wird.
Die Verknüpfung umfassender Informationen über krebsrelevante Pathways mit der
Sequenzierungs-gestützten molekularen
Charakterisierung individueller Tumore und
Patienten, gestattet es erstmals, wirklich
prädiktive Modelle für das individuelle Ansprechen des einzelnen Patienten auf Arzneimittel zu entwickeln. Wir nutzen dazu das
am MPI für molekulare Genetik entwickelte
und von Alacris Theranostics kommerzialisierte „Virtual Patient“-Modellierungssystem
ModCellTM .
.
Das ModCell-System
ModCellTM nutzt relativ konventionelle Ansätze
der mathematischen Pathway-Modellierung.
Das Programm ist in der Objekt-orientierten
Sprache Python geschrieben und so gestaltet,
dass die Objekte den Komponenten Krebsrelevanter Pathways entsprechen (z.B. Genen,
Proteinen, deren Modifikationszuständen,
Komplexen, Metaboliten usw.). Jedes Objekt
ist so zugewiesen, dass es ein Verfolgen seines
LABORWELT
17.06.2010 10:12:25 Uhr
Zustandes (z.B. Konzentration) sowie seiner
Funktionen gestattet (z.B. ein anderes Proteinobjekt an einer spezifischen Aminosäure
zu phosphorylieren oder einen Komplex mit
einer bestimmten Dissoziationskonstante
zu bilden). Das System wird mit den Anfangskonzentrationen aller Komponenten
initialisiert sowie mit den Werten der kinetischen Konstanten der diese beschreibenden
Differentialgleichungen. Dies gestattet es,
das System numerisch lösen zu können. Die
resultierenden Berechnungen gestatten es
uns, sowohl die kinetischen Änderungen als
auch die Gleichgewichtskonzentrationen
der relevanten Produkte nach einer Störung
abzuschätzen, zum Beispiel einer Arzneimittelbehandlung. Da zahlreiche der kinetischen
Parameter unbekannt sind, nutzen wir eine
neue, zum Patent angemeldete Strategie,
um dieses Problem zu bewältigen. Dies gestattet es uns, exakte Vorhersagemodelle
zu erstellen, die weit komplexere Netzwerke
beschreiben als bislang möglich. Unser aktuelles Modell des „Virtuellen Patienten“ umfasst
1.119 verschiedene Komponenten, die mit 333
unterschiedlichen Genen korrespondieren,
welche durch 1.809 Reaktionen miteinander
verknüpft sind. Dies entspricht insgesamt
2.152 verschiedenen kinetischen Parametern.
Pilotprojekt
In einem ersten Schritt, durch Modellierung
der Wirkungen und Nebenwirkungen verschiedener Wirkstoffklassen individualisierte
Krebstherapien zu etablieren, kooperiert Alacris mit einer Reihe von Forschungsgruppen
und -instituten in einem Programm, das auf
die individuelle Genom- und TranskriptomSequenzierung von Krebspatienten2 ausgelegt
ist. Beteiligt sind daran Hans Lehrach und
Bernhard Herrmann am MPI für molekulare
Genetik, das Comprehensive Cancer Center
sowie das Institut für Pathologie der Charité
sowie die Arbeitsgruppe von George Church
an der Harvard Medical School und dessen
Kooperationspartner beim 1000 Genome‘s
Project, CollabRx Inc. (Palo Alto, US).
schiedliche Zelltypen und Zell/Organinteraktionen zu modellieren (z.B. Tumor-Stroma,
pharmakogenetische Effekte). Es kann alle
Datentypen integrieren, zum Beispiel Genom-, Transkriptom, Proteom-, Epigenom-,
miRNA- und Phospoproteom-Daten. Dabei
nimmt die Aussagekraft der Vorhersagen mit
wachsender Datenbasis zu.
Der erste Patient
Ausblick
Die erste Analyse eines Patienten mit metastatischem Melanom ist bereits abgeschlossen, sein Genom und Exom aus Blut und
Tumorgewebe wurde mit mehr als 30-facher
Sequenzabdeckung sequenziert (ca. 90 GB
aus Blut, ca. 120 GB aus Tumorgewebe).
Zusätzlich wurden das Tumor-Transkriptom,
die vom Tumor abgeleiteten Zelllinien und
Tumorstammzellen eingehend analysiert
(rd. 300 Mio. Reads). Diese Daten wurden
genutzt, um ein umfassendes Modell der
Tumorbiologie und der wichtigsten Gewebe
des Patienten mit Hilfe von ModCell TM zu
erstellen.Die Analyse von Patient 1 lieferte
667 Mutationen in 461 verschiedenen Genen
– die Basis, um die dosisabhängigen Effekte
diverser Arzenimittelregimes zu modellieren
(vgl. Abb. 1). Auf Basis der Analyse erhielt
der Patient eine Kombinationstherapie von
Sorafenib und Rapamycin von seinem behandelnden Arzt.
Alacris baut derzeit ein Next-GenerationSequencing-Zentrum in Berlin am CharitéInstitut für Pathologie auf und plant, das
ModCell-System in drei Anwendungsfeldern
einzusetzen – zur rationalen Selektion von
Therapien für austherapierte Krebspatienten
(acht Patienten wurden bereits eingeschlossen), zur Identifikation neuer Biomarker
und als Dienstleistung in präklinischen und
klinischen Studien in Anwendungsfeldern
wie Patientenstratifizierung und Life Cycle
Management.
Auf dem Weg zur
personalierten Medizin
Die Leistungsfähigkeit des vollständig deterministischen ModCell-Systems basiert
auf seinem Vermögen, zahlreiche unter-
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LABORWELT
Literatur
[1]
[2]
www.euroinvestor.co.uk/news/story.aspx?id=10631702
www.treat1000.org/
Prof. Dr. Hans Lehrach
Alacris Theranostics GmbH und
Max-Planck-Institut für molekulare Genetik
Ihnestraße 73
14195 Berlin
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10. Jahrgang | Nr. 4/2010 | 15
17.06.2010 10:12:38 Uhr
Blitzlicht Kongressreport
Mikrobielle Genomik
erweitert Horizonte
Thomas Hartmann, Zentrum für Infektionsforschung, Universität Würzburg
Foto: Bejing Genome Institute, Shenzhen
„New Frontiers in Microbial Genome Research“ – schon der Titel des fünften MikrobiologieSymposiums am Bielefelder Biotechnologiezentrum CeBiTec dokumentierte den derzeit
stattfindenden Umbruch in der mikrobiologischen Genomforschung. Tatsächlich hat sich das
Feld in den nur fünf Jahren nach Aufkommen des kommerziellen Next Generation Sequencings rasant entwickelt und liefert in immer schnellerem Takt Daten, die zur Optimierung von
Produktionsorganismen und Fermentationen sowie zur Etablierung ganz neuer Synthesewege
genutzt werden können. Entsprechend vielfältig präsentierten sich den 150 Besuchern die
in 35 Vorträgen und 19 Postern vorgestellten Arbeiten – das auf dem CeBiTec Symposium
beleuchtete Themenspektum reichte von der klassischen de novo -Sequenzierung über die
Metagenomik bis hin zu biotechnologischen Anwendungen. Das Timing hätte nicht besser
sein können: Lädt das BMBF doch Anfang Juli Biologen und Ingenieure zum Start eines Diskussionsprozesses ein, der darauf abzielt, die richtigen Weichenstellungen vorzunehmen, um
die nächste Generation biotechnologischer Verfahren zu etablieren (vgl. S. 17).
Abb. 1: Next Generation Sequencing-Power am BGI in Shenzhen
Vor allem von der technischen Weiterentwicklung des 1996 von Pål Nyrén und Mostafa
Ronaghi erdachten Pyrosequencings profitiert
derzeit das Feld der Metagenomik. Hierbei
werden nicht mehr einzelne Mikroorganismen
sequenziert, sondern ganze Ökosysteme. Ein
klassisches Anwendungsfeld findet sich in der
Weißen Biotechnologie, insbesondere wenn
es darum geht, nachwachsende Rohstoffe mit
Hilfe speziell angepasster MikroorganismenGemeinschaften oder daraus isolierter Enzyme
für Industrieanwendungen zu erschließen.
Eine ganze Reihe von Gruppen stellte hier ihre
Projekte vor.
Im Fokus: Weiße Biotechnologie
Neue Einblicke in das Metagenom der mikrobiellen Lebensgemeinschaft eines kommerziellen
Biogasreaktors boten die Arbeiten der Gruppe
16 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
16-18_LW4_10_Hartmann_Kongresswelt.indd 16
von Alfred Pühler (CeBiTec). Ihre auf dem Pyrosequencing basierende 454-Sequenzierung
des Reaktorökosystems lieferte Hinweise auf
die einzelnen Bakteriengruppen und ihren
Stoffwechselbeitrag im Reaktor. Bei den mittels
16S-RNA- und ’Environmental Gene Tag’ (EGT)Analyse identifizierten Bakterien dominierten
unter den Eubakterien laut Pühler vor allem die
zum Bakterienstamm der Firmicutes zählenden Clostridiales. Unter den Archaeen stechen
besonders die Methanomicrobiales hervor. Die
Firmicutes sind in erster Linie für den Abbau
von Polysacchariden wie Cellulose und Xylan
verantwortlich, die Methanomicrobiales für
die hydrogenotrophe Produktion von Methan,
dem Hauptbestandteil des zur CO2-neutralen
Energieerzeugung eingesetzten Biogases.
Das Forschungsobjekt von Alexander
Sczyrba – früher Bioinformatikspezialist am
CeBiTec, jetzt am DOE Joint Genome Institute
– ist ein natürlicher Bioreaktor: der Kuhpansen.
Interessant deshalb, weil mehr als 1.000 verschiedene Organismen in ihm zusammenarbeiten, um den Lignocellulose-Anteil von Gras
in verwertbare Zucker umzusetzen. Der effektive
Aufschluss insbesondere der anspruchslosen
und schnellwachsenden C4-Pflanze „Switchgrass“ ist das erkärte Ziel einer ganzen Reihe von
Forschungsgruppen, die den gegenüber Erdöl
(500 US$/Tonne) billigen pflanzlichen Rohstoff
(50 US$/Tonne) via Bioethanolfermentation zur
Produktion der Massenkunststoffe Poyethylen
und Polypropylen sowie Energieerzeugung
nutzbar machen wollen. Doch laut Sczyrba ist
die enzymatische Grasverzuckerung ein bisher
entscheidender Flaschenhals der wirtschaftlichen Verwertung und das Auffinden neuer
zellulolytischer Enzyme wichtig, um möglichst
viel verwertbare Biomasse aus dem Material
herauszuholen. Um neue Glykosylhydrolasen in
dem hochkomplexen Metagenom aufzuspüren,
nutzte Sczyrba eine Anreicherungsstrategie, die
sich im Prinzip auf jede Enzymklasse anwenden
lässt. Durch Assemblierung der 68 Gigabasen
an kurzen Illumina-Reads gegen spezielle Datenbanken mit bereits bekannten Hydrolasen
identifizierte Sczyrba 200 Enzymkandidaten, die
nun in seiner Gruppe experimentell hinsichtlich
ihrer biochemischen Aktivität untersucht werden. Darüber hinaus zeigte sich Sczyrba sehr
optimistisch, aus den Daten mindestens ein de
novo-Genom eines Pansenbewohners assemblieren zu können.
Die Gruppe um Wolfgang Streit aus Hamburg interessiert sich ebenfalls für das Auffinden neuer, biotechnologisch interessanter
Enzyme. Im Fokus stehen neben Hydrolasen,
die Signalmoleküle (sog. „Autoinducer“) der
Bakterienkommunikation („Quorum Sensing“)
so verändern, dass diese sich nicht mehr zu
Biofilmen zusammenlagern können, auch Lipasen, die in der Kosmetik-Industrie Anwendung
finden. Anstatt via Next Generation Sequencing
Sequenzhomologien zu bekannten Genen zu
suchen, nutzt die Gruppe das sogenannte aktivitätsbasierte Screening. Dazu werden Proben
zum Beispiel aus Thermalquellen entnommen,
die DNA isoliert und als metagenomische Bibliothek in einen Wirtsorganismus wie E. coli
transformiert. In diesen aus bis zu 1.000.000
Klonen bestehenden Organismenbanken wird
dann mit Funktionstests nach interessanten
biochemischem Funktionen gesucht, die dazugehörigen Gene danach isoliert und die Enzyme
genauer charakterisiert.
Der Mensch als Ökosystem
Der menschliche Körper als Ökosystem, in dem
die Zellen gegenüber den darauf siedelnden
Organismen in zehnfacher Unterzahl sind,
kann durch die Fortschritte der Metagenomik in
einer bis vor kurzem unvorstellbaren Detailfülle
untersucht werden. Von einer der bisher aufsehenerregendsten Arbeiten auf diesem Gebiet
berichtete Stanislav Dusko Ehrlich (INRA, Paris),
LABORWELT
17.06.2010 10:13:27 Uhr
20025
Nächste Generation
biotechnologischer Verfahren
Auftaktkongress
zum Strategieprozess
8. Juli 2010, Radialsystem V, Holzmarktstraße 33, 10432 Berlin
Mit welchen technologischen Entwicklungen können die Herausforderungen des 21. Jahrhunderts gemeistert werden?
Welchen Beitrag können Biotechnologie und Ingenieurwissenschaften für die Produktion von morgen leisten?
Ein aussichtsreicher Ansatz liegt darin, Biologie und Ingenieurwissenschaften noch stärker als bisher miteinander zu
verzahnen. Disziplinübergreifend lassen sich neue Wege erschließen, die über die bisherige Nutzung der Zelle als biotechnologische Produktionseinheit hinausgehen. Um Visionen für die nächste Generation biotechnologischer Verfahren zu entwickeln und deren Verwirklichung anzustoßen, hat sich das Bundesministerium für Bildung und Forschung
(BMBF) mit Forschungsorganisationen und Hochschulen auf einen gemeinsamen, langfristig angelegten Strategieprozess verständigt. Hier ist die aktive Mitwirkung einer Vielzahl von Akteuren gefragt. Daher sind alle interessierten Personen aus Wissenschaft und Wirtschaft eingeladen, ihre Ideen einzubringen.
Mit einem Auftaktkongress am 8. Juli 2010 wird der Strategieprozess in Berlin gestartet. Die Teilnahme an der Veranstaltung ist kostenfrei. Eine Anmeldung ist erforderlich unter [email protected].
Weitere Informationen unter www.biotechnologie2020plus.de
LABORWELT
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1 17
11. Jahrgang | Nr. 3/2010 | 17
17.06.2010 17:24:52
10:13:39 Uhr
25.05.2010
Blitzlicht Kongressreport
Koordinator des mit gut 21 Millionen Euro ausgestatten MetaHIT-Konsortiums („Metagenomics
of the Human Intestinal Tract“). Mit Hilfe von
mehr als 100 Illumina-Sequenzern am Bejing
Genomics Institute Shenzhen (siehe Abb. 1)
erstellten die 21 beteiligten Forschergruppen sowie die Firmen Danone und UCB erstmals einen
Katalog der Gene der menschlichen Darmflora.
Bislang gaben nur 16sRNA-Daten Aufschluss
über die Zusammensetzung der Darmmikrobiotika. In 124 Probanden identifizierten die Forscher
mehr als 1.000 verschiedene Bakterienspezies
mit zusammen 3,3 Millionen unterschiedlichen
Genen. Jeder einzelne Mensch beherbergt,
so Ehrlich, durchschnittlich mindestens 160
verschiedene Bakterienspezies im Darm, mit
jeweils gut 540.000 Genen. Allerdings sind die
individuellen Unterschiede zum Teil erheblich.
Anwendungspotential leitete Ehrlich aus der Arbeitshypothese ab, dass die Zusammensetzung
des Darmmikrobioms Einfluss auf die Entwicklung chronischer Darmentzündungen nimmt,
wie Morbus Crohn und Colitis ulcerosa. Auch
bei der Entwicklung von Übergewicht scheint
die Darmflora eine wichtige Rolle zu spielen.
Zumindest zeigten die ermittelten Daten, dass
die Bakteriendiversität im Darm adipöser Menschen gegenüber Normalgewichtigen deutlich
herabgesetzt war. Von insgesamt 1.300 Genen
die mit dem Body Mass Index (BMI) der Probanden assoziiert waren, verfügten Schlanke
mit fast 500 Genen über eine knapp dreimal
höhere genetische Vielfalt – insbesondere der
Firmicutes-Gruppe – als Übergewichtige. Ob
sich mittels gezielter Manipulation der Darmflora künftig Krankheiten heilen oder verhindern
lassen, oder sich Ansätze zur Entwicklung von
„Fett-weg-Joghurts“ mit spezieller Mikrobenzusammensetzung bieten werden, steht derzeit
noch in den Sternen – dies herauszufinden ist
aber ein erklärtes Forschungsziel von MetaHIT.
Dreikampf auf dem Sequenzermarkt
Bei den drei großen Anbietern von Next
Generation-Sequenzern – Roche Diagnostics,
Illumina/Solexa und Life Technologies/Applied Biosystems (Helicos fehlte in Bielefeld)
zeichnen sich Marktverschiebungen ab. Roche
spürt den heißen Atem der Konkurrenz nun
auch auf seinem ureigenen Territorium, der de
novo-Sequenzierung vollständiger Genome,
nachdem unlängst die Gruppe um Jun Wang
vom BGI-Shenzhen meldete, das Pandagenom
durch alleinige Verwendung von IlluminaSequencern assembliert zu haben. Wang et al.
hatten schon den Metahit-Genkatalog durch
eine Kombination der Illumina- mit der klassischen Sangertechnik assembliert.
Kurz vor dem weltweiten Launch von Roches
um das vierfache kostengünstigeren Sequen-
www.laborwelt.de
18 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
16-18_LW4_10_Hartmann_Kongresswelt.indd 18
Genomforschung für Jedermann
Darmzotte – die Interaktion probiotischer
Darmbakterien mit Immunzellen wird über
„Pattern recognition-Rezeptoren“ vermittelt.
zierungsplattfom GS Junior, die einen 10- bis
100-fach größeren Markt anspricht als die derzeitigen Großgeräte, präsentierte Illumina noch
mit entsprechend breiter Brust seine Plattform
als das momentane Nonplusultra für Hochleistungsanwendungen – besonders für Metagenomics und de novo-Sequenzierungen. Mit dem
neuen HiSeq2000-System, einer Datentiefe von
bis zu 350Gb und bis zu 2x150bp langen Pairedend Reads, will Illumina den anspruchsvollen
Anwender zum Sprung von der etablierten
454-Technik zu Illumina bewegen.
Roche konzentrierte sich vor allem auf den
seit Ende Mai weltweit vermarkteten GS Junior,
der die 454-Sequenzierung für die breite Masse
erschließen soll. Die Penzberger steuern damit
nicht nur einen erweiterten Kundenkreis in
der Wissenschaft an, wie Labore, denen die
Investitionskosten eines eigenen Hochdurchsatzsequenzers schlicht zu hoch waren oder
deren Durchsatz dazu zu gering ist. Langfristig
hat der Diagnostik-Weltmarktführer mit dem
neuen Gerät den hochprofitablen Diagnostikmarkt im Auge, zum Beispiel 454-basierte
Assays für die Pathogendetektion, wie etwa
HIV/AIDS.
Ein ähnliches 200.000 Euro teures System
namens SOLiD PI stellte auf der Tagung der
einstige Sequenzierungs-Weltmarktführer Applied Biosystems in Aussicht. Dessen aktuelles
SOLiD4 System leidet trotz hoher Genauigkeit
der Sequenzierung aber an seiner mangelnden
Fähigkeit zur de novo-Sequenzierung, wenngleich Applied Biosystems diese Bedenken
durch in-house-Sequenzierungsdaten von Listeria monocytogenes zu zerstreuen versucht.
Für alle drei Anbieter erscheint am Horizont
bereits die dritte Sequenzer-Generation, bei der
man der Polymerase quasi live zusieht, wie sie
einzelne DNA Moleküle sequenziert – bislang
allerdings mit relativ unbefriedigender Fehlerrate. Die in zwei bis drei Jahren zu erwartende
große Wende dürfte den Markt erneut durcheinanderwirbeln, obgleich sich alle drei Firmen
bereits durch strategische Akquisitionen oder
Partnerschaften vorbereitet fühlen.
Wollte ein fachfremder Forscher komplexe
Sequenzierungen am eigenen Forschungsgegenstand betreiben, war er bisher gezwungen, sich an Spezialisten mit dem nötigen
Know-how und extrem teurer Infrastruktur zu
wenden. Hier zeichnet sich langsam ein Trend
zur Demokratisierung der Genomforschung
ab. Illustriert wurde diese Entwicklung unter
anderem durch Nico Callewaert, einen Spezialisten für Glykobiologie aus Gent, der das
Genom von Pichia pastoris sequenziert hat.
Er gab unumwunden zu, darin kein Experte
zu sein und vermutete, dass dies seine erste
und einzige de novo-Sequenzierung eines
Organismus sein dürfte. Im Folgenden gab
er dann einen Einblick in seinen erfolgreichen
Ausflug in die Genomforschung, welcher auch
anderen Nichtspezialisten Mut machen sollte,
es ihm gleichzutun.
Getrieben wird dieser Wandel einerseits
durch immer preiswertere und einfacher zu
bedienende Plattformen – wie das Roche GS
Junior System –, welche die finanziellen und
technischen Einstiegshürden in die Hochleistungssequenzierung stark senken. Darüber
hinaus ist absehbar, dass auch die Anforderungen an die IT-Infrastruktur zum Auswerten der
schieren Datenmengen bald drastisch fallen
dürften. War bisher ein leistungsfähiger Computercluster nötig, um die Sequenzen zu Genen
und Genomen zusammenzufügen, entwickelte
die Gruppe um Alexander Goesmann aus Bielefeld den Algorithmus SARUMAN, der auf handelsüblichen Grafikkarten läuft. Aufgrund von
technischen Limitationen der derzeitigen GPUs,
vor allem mangelnder Speicherkapazität pro
Prozessorkern, kann das Programm (noch?) nicht
für die de novo-Assemblierung von Genomen
verwendet werden. Für die Resequenzierung
bereits bekannter Genome oder zur Detektion
von Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs)
dürften GPU-basierte Algorithmen wie SARUMAN allerdings eine interessante Alternative zu
Computerclustern werden. Anstatt also mehrere
zehntausend Euro für eine Handvoll Server oder
ganze Computerfarmen ausgeben zu müssen,
könnte es in Zukunft ausreichen, ein Dutzend
Grafikkarten für 500 Euro pro Stück zu kaufen.
Mit Spannung darf nun die nächste gelungene CeBiTec-Veranstaltung erwartet werden,
die über den notwendigen Durchbruch bei
der Integration der in Massen gewonnenen
Sequenzdaten mit experimentell erfassten
Phänotypen berichtet – die nächste notwendige
Horizonterweiterung auf dem Weg zu einer
mikrobiologischen Systembiologie.
Thomas Hartmann
[email protected]
LABORWELT
18.06.2010 11:27:36 Uhr
Auffinden molekularer
Targets für die Therapie
von Angststörungen
Carina Quast, Elisabeth Binder, Angelika Erhardt, Ludwig Czibere,
Max-Planck-Institut für Psychiatrie, München
Angststörungen zählen zu den komplexen Erkrankungen – sie haben nicht nur eine Ursache,
sondern resultieren aus dem Zusammenspiel von Umwelt, endogenen Faktoren und genetischer
Prädisposition. Den Genen wird dabei ein Einfluss von 30% bis 40% zugeschrieben. Um die verantwortlichen Gene zu identifizieren, werden Assoziationsstudien durchgeführt, in denen das
gleichzeitige Auftreten eines bestimmten Phänotyps und einer genetischen Variante erfasst wird.
Sogenannte à priori-Assoziationsstudien beschränken sich dabei auf Gene, für die bereits in früheren Untersuchungen ein entscheidender Einfluss auf den untersuchten Phänotyp nachgewiesen
werden konnte. Auf diesem Wege wurden bis dato allerdings keine Suszeptibilitätsgene gefunden.
Sogenannte genomweite Assoziationsstudien erfassen dagegen nicht nur einzelne Gene, sondern
das komplette Genom (hypothesenfreier Ansatz). In einer solchen genomweiten Studie haben wir
einen Haplotyp identifiziert, der aus zwei im TMEM132D-Gen liegenden SNPs (single nucleotide
polymorphisms) besteht und stark mit Panikstörungen sowie der Ausprägung von antizipatorischer
Angst assoziiert ist. Auch im Tiermodell konnte eine Assoziation dieses Gens mit Angstverhalten
nachgewiesen werden. Bei dem TMEM132D-Protein handelt es sich um ein Transmembranprotein,
das als Target für innovative Medikamente geeignet sein könnte.
Angststörungen zählen mit einer Prävalenz von
25% zu den häufigsten psychiatrischen Erkrankungen innerhalb der Allgemeinbevölkerung.
Jeder Vierte entwickelt im Laufe seines Lebens
eine solche Störung. Zu den Angsterkrankungen
zählen zum einen Phobien, die sich dadurch
auszeichnen, dass Angstzustände durch klar
definierte Situationen oder Objekte ausgelöst
werden. Im Vergleich dazu sind Panikstörungen
und generalisierte Angststörungen nicht auf
bestimmte Umgebungssituationen beschränkt,
sondern treten unerwartet auf.
Wie viele andere psychiatrische Störungen
zählen Angststörungen zu den komplexen
Erkrankungen, die wahrscheinlich durch ein
Zusammenspiel von Umwelt, genetischer Prädisposition und endogenen Faktoren zustande
kommen. Untersuchungen zur frühkindlichen
Entwicklung deuten darauf hin, dass bereits
früh in der Entwicklung eines Individuums die
Prädisposition zu Angsterkrankungen entstehen kann. Dabei können Umwelteinflüsse und
das Vorhandensein bestimmter genetischer
Marker die spätere Ausprägung einer psychiatrischen Erkrankung und Ansprechbarkeit auf
antidepressive Therapien beeinflussen1. Diese
genetische Komponente hat einen Anteil von
schätzungsweise 30% bis 40 %. Ein ähnlicher
Modus wird für die depressiven Erkrankungen
vermutet – der genetische Anteil bei bipolaren
Störungen und Schizophrenie scheint aber
deutlich höher zu liegen.
Welche Gene genau für die Ausbildung
einer Angststörung verantwortlich sind, ist
noch nicht geklärt. Es ist unwahrscheinlich,
dass monogenetische Defekte ursächlich
sind. Bisherige Untersuchungsergebnisse
deuten vielmehr darauf hin, dass Mutationen oder Dysfunktionen in mehreren Genen
zusammenwirken und so zu einem erhöhten
Krankheitsrisiko beitragen.
Die derzeit am häufigsten angewandte
Methode zur Analyse des genetischen Hintergrunds von Erkrankungen ist die Assoziationsstudie, mit der das gleichzeitige Auftreten
eines bestimmten Phänotyps und einer genetischen Variante untersucht wird.
Suche nach Suszeptibilitätsgenen
Abb. 1: Darstellung der –logP-Werte der Einzel-SNP-Assoziationen im TMEM132D-Gen. FallKontroll-Assoziationen: Dreiecke; Assoziationen mit dimensionaler Angst: Quadrate.
LABORWELT
21-23_LW4_10_Quast.indd 21
Grundsätzlich gibt es zwei verschiedene Ansätze für Assoziationsstudien: Bei sogenannten
á priori-Studien wird versucht, eine zuvor aufgestellte Hypothese zu belegen. Dazu wird – auf
der Basis von Annahmen aus früheren Untersuchungen – nach Kandidatengenen gefahndet,
von denen angenommen wird, dass sie entscheidenden Einfluss auf die Ausprägung eines
bestimmten Phänotyps nehmen. Im Zusammenhang mit Angststörungen orientiert sich
die Auswahl dieser Gene an Ergebnissen aus
abgeschlossenen präklinischen und klinischen
Studien. So werden etwa Gene aus den Neurotransmittersystemen der Botenstoffe Serotonin, Dopamin und Noradrenalin untersucht. In
einem solchen Kandidatengen-Ansatz werden
Einzelbasenvariationen, sogenannte SNPs (single nucleotide polymorphisms) in ausgewählten
Genen bei Patienten mit Angsterkrankungen
und Kontrollprobanden genotypisiert und die
Allelfrequenzen verglichen. Viele Gene wurden
11. Jahrgang | Nr. 4/2010 | 21
18.06.2010 11:28:44 Uhr
b
EPM
70
*
**
60
*
4.5
**
4.0
50
40
30
20
10
0
Tmem132d mRNA
***
**
Relative Expression
Zeit auf den offenen Armen [%]
a
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
HAB*
CD1**
LAB***
0.0
HAB*
CD1**
LAB***
*HAB = Überängstliche Mäuse, **CD1 = normale Mäuse, ***LAB = weniger ängstliche Mäuse,
Abb. 2:Zusammenhang von Angstverhalten und TMEM132D-Expression im Tiermodell.
(a) Ergebnis des Elevated plus-maze (EPM)-Verhaltenstests bei Mäusen. Überängstliche HAB-Mäuse verbringen im Vergleich zu normalen CD1-Kontrollmäusen weniger
Zeit auf den offenen Armen, die wenigen ängstliche LAB-Mäuse hingegen mehr.
(b) Relative Expression von TMEM132D-mRNA im zingulären Kortex von Mäusen
als Kandidatengene postuliert, jedoch konnte
bislang kein Einziges in voneinander unabhängigen Studien als ursächlich bestätigt werden.
Teils wurden andere Varianten des untersuchten Kandidatengens mit der untersuchten
Störung in Verbindung gebracht, teils ergab
sich keine Assoziation, so dass bis dato keine
Suszeptibilitätsgene gefunden wurden2.
Beim zweiten Ansatz wird ohne zuvor aufgestellte Hypothese nach Suszeptibilitätsgenen
gefahndet. Diese genomweiten Assoziationsstudien könnten der Schlüssel zum Erfolg sein,
da mit dieser Methode im Hochdurchsatzverfahren das gesamte Genom auf Assoziationen
mit bestimmten Erkrankungen oder quantitativen Phänotypen durchsucht werden kann. Auf
diese Weise lassen sich bisher nicht bekannte
genetische Marker identifizieren. Dies eröffnet
Einblicke in ganz neue pathophysiologische
Mechanismen mit möglichem Einsatz in der
Behandlung von Angststörungen.
Natürliche vs. krankheitsrelevante
Varianz
Genomweite Untersuchungen wurden bereits
bei mehreren psychiatrischen Erkrankungen
durchgeführt. Dabei kommen kommerziell
verfügbare Microarrays mit unterschiedlicher
Abdeckungsdichte (von 100k bis 1000k) zum
Einsatz, zum Beispiel von Illumina und Affymetrix. Sowohl für die Krankheitsbilder Depression3-4 als auch bipolare Erkrankungen5-6 liegen
genomweite Studien vor. Für Panikstörungen
ist im vergangenen Jahr eine genomweite
Studie an einem kleinen Patientenkollektiv aus
Japan veröffentlicht worden7. Allen Studien ist
gemein, dass in Einzelkohorten zum größten
Teil keine genomweiten Assoziationen nach
Korrektur für die Anzahl der Tests gefunden
22 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
werden konnten und die Replikation der TopHits schwierig war. Eine mögliche Erklärung ist,
dass die Patientenstichproben eventuell zu klein
waren oder Patienten mit unterschiedlichen
klinischen Phänotypen gemeinsam analysiert
und dadurch die genetischen Effekte verwischt
wurden. Denkbar ist auch, dass die genetischen
Effekte bei komplexen Erkrankungen unter
der statistischen Korrekturschwelle lagen und
dadurch als falsch-negativ deklariert wurden.
Die große Herausforderung ist es also, aus der
Vielzahl der nominalen Assoziationen in genomweiten Studien die biologisch relevanten
herauszufiltern.
Aktuell wird empfohlen, eine große Anzahl
von Patienten – also mindestens mehrere
Tausend – in genomweite Studien einzuschließen, weil dadurch auch seltene Varianten und kleinere Effekte abgebildet werden
könnten. Allerdings bleibt es unklar, ob durch
diesen Ansatz das Problem der genetischen
Heterogenität gelöst werden kann, so dass
diese Riesenkohorten auch in sich sehr fein
phänotypisiert werden müssten.
Translationaler Ansatz
Am Max-Planck-Institut für Psychiatrie wählten wir daher den translationalen Ansatz, das
heißt die Kombination von humangenetischen und tier- beziehungsweise verhaltens
experimentellen Befunden, um die Problematik der Selektion von biologisch relevanten
Assoziationen in genomweiten Studien
zumindest teilweise zu lösen8. In einem ersten
Schritt wurden 216 Panikpatienten und 222
Kontrollen mittels Illumina HumanHap300Microarrays genotypisiert und anschließend
die Studie in zwei unabhängigen deutschen
Kollektiven mit zusammen 671 Patienten und
692 Kontrollen repliziert. Auf den Microarrays
können mehr als 317.000 SNPs innerhalb des
gesamten Genoms gleichzeitig untersucht
werden. Ausgewählt wurden vor allem sogenannte „tagging SNPs“ aus der Phase I des
Internationalen Hap Map-Projektes, die etwa
80 % der Variabilität des humanen Genoms
abdecken. Tagging SNPs sind EinzelbasenVariationen, die in einer Region mit einem
hohen Linkage Disequilibrium liegen, also
gemeinsam vererbt werden. Für die nähere
Untersuchung einzelner oder einer kleineren
Anzahl von SNPs, angeordnet in Plexen, wurde
die MALDI-TOF-Methode (Matrix Assisted
Laser Desorption Ionization – Time of Flight)
verwendet. Bestimmte Genregionen, lassen
sich auch massenspektrometrisch (single
base primer extension-Technologie, Sequenom) sequenzieren – dies ermöglicht es, auch
seltene Varianten zu erfassen, die nicht auf
den Microarrays repräsentiert sind.
Krankheitsassoziierter Haplotyp
Unter Anwendung der beschriebenen Methoden identifizierten wir einen Haplotyp, der
aus zwei SNPs in Introns des TMEM132D-Gens
besteht und der stark mit Panikstörungen sowie der Ausprägung antizipatorischer Ängste
assoziiert ist (Abb. 1) – der Haplotyp gibt Auskunft darüber, welche genetischen Varianten
gemeinsam vererbt werden. Die genetischen
Fall-Kontroll-Effekte wurden in zwei weiteren
deutschen Patientenkollektiven aus Münster
und Bonn repliziert, dabei erreichte der Haplotyp genomweite Signifikanz im gesamten
Patientenkollektiv. Die Assoziation mit dimensionaler Angst konnte überdies in einem Patientenkollektiv mit Depression sowie einem
epidemiologischen Kollektiv nachgewiesen
werden, was darauf hindeutet, dass das Gen
eine Rolle in der Entstehung von pathologischer Angst unabhängig von psychiatrischer
Diagnose spielt.
Bei der Analyse öffentlich verfügbarer
Daten zur post-mortem-Genexpression im
humanen frontalen Kortex9 konnten wir
einen Zusammenhang zwischen den ursprünglich gefundenen Risikogenotypen und
der Expressionsstärke feststellen, wobei sich
bei Risikoallelen eine erhöhte Genexpression
zeigte.
Phänotypisierung im Angstmodell
Die Hypothese, dass TMEM132D tatsächlich
an neuronalen Prozessen beteiligt ist, die zur
Entstehung von Angst und somit auch zu Überängstlichkeit führen, wurde in einem zweiten
Schritt im Tiermodell überprüft. Untersucht
www.laborwelt.de
LABORWELT
18.06.2010 11:29:11 Uhr
wurden selektiv auf Angstverhalten gezüchtete Mäuse, die im Vergleich zu Kontrollmäusen
(CD 1-Mäuse) entweder ein überängstliches
Verhalten zeigten (high anxiety-related behaviour, HAB) oder durch ein nicht ängstliches bis
mutiges Verhalten charakterisiert waren (low
anxiety-related behaviour, LAB). HAB-Mäuse
zeigten gegenüber LAB-Mäusen eine erhöhte
TMEM132D mRNA-Expression im Gehirn (Abb.
2). Diese war jedoch nicht im gesamten Gehirn
zu beobachten, sondern beschränkte sich auf
den zingulären Kortex. Diese Gehirnregion
ist eng mit der Amygdala verbunden, dem
Bereich im Gehirn, der für die Entstehung von
Angst verantwortlich ist. Durch eine erhöhte
Aktivierung des zingulären Kortex scheint es
zu einer verstärkten Reaktion der Amygdala
und somit zu einer größeren Ängstlichkeit zu
kommen. TMEM132D stellt somit nicht nur
ein neues Kandidatengen für Panikstörungen
dar, sondern könnte auch allgemein an der
Ausbildung des natürlichen Angstverhaltens
beteiligt sein.
Das postulierte Gen befindet sich am terminalen Ende des langen Arms von Chromosom
12. Mit einer Länge von 831.942 Basenpaaren
handelt es sich um ein sehr großes Gen, das
aus neun Exons besteht. Das Genprodukt ist
ein Vertreter der TMEM132-Proteinfamilie,
die zur Klasse der Transmembranproteine
gehört, daher auch die Abkürzung TMEM,
die für „transmembrane“ steht. Als single
pass-Membranprotein durchspannt das 1.099
Aminosäuren lange und aus drei Domänen
aufgebaute TMEM132D die Zellmembran nur
einmal. Extrazellullär befindet sich eine aus
885 Aminosäuren bestehende Domäne, die
Zellmembran durchspannende Domäne ist
nur 21 Aminosäuren groß. Die dritte, aus 163
Aminosäuren bestehende, Domäne befindet
sich im Zytoplasma.
Exprimiert wird TMEM132D in reifen Oligodendrozyten, wobei die Expression nicht in
allen Zellen des Körpers zu beobachten ist,
sondern auf spezifische Gewebe beschränkt
ist. Die höchste Proteinkonzentration findet
sich im Gehirn. Auch in Geweben des Immunsystems wie Knochenmark oder Thymus,
in Muskelgewebe oder den Organen Niere,
Lunge, Leber oder Bauchspeicheldrüse findet
eine Expression statt.
Als Membranprotein ist TMEM132D als Arzneimitteltarget geeignet. Damit ist erstmalig
ein genetisch identifiziertes, spezifisches
Target gegen Angstsymptome verfügbar.
Welche biologische Funktion das Protein im
menschlichen Organismus ausübt, ist derzeit
noch nicht geklärt. Vermutet wird, dass es als
Oberflächenmarker bei der Differenzierung
von Oligodendrozyten eine entscheidende
Rolle spielt. Ob diese Hypothese tatsächlich
zutrifft und in welchen intra- oder extra-
zellulären Kreisläufen das Protein eine Rolle
spielt, soll in nachfolgenden Studien geklärt
werden. Des Weiteren soll der extrazellulär
bindende, körpereigene Ligand identifiziert
werden und seine Eignung als potentielles
pharmakologisches Substrat im Tiermodell
geprüft werden.
Literatur
[1]
[2]
[3]
[4] [5] [6] [7] [8] [9] Caspi A et al. (2003) Science 301: 386-389.
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Med Genet C Semin Med Genet 148:118–126.
Muglia P et al. (2010) Mol Psychiatry 15(6): 589-601.
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Myers AJ et al. (2007) Nat Genet 39: 1494-1499.
Carina Quast
Max-Planck-Institut für Psychiatrie
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Testwelt Nukleinsäurereinigung
Vergleich: Automatische
Aufreinigungsmethoden
für virale Nukleinsäuren
PD Dr. rer. nat. Sandra S. Eßbauer, Rahime Terzioglu, Dr. med. Gerhard Dobler;
Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr, München
In den letzten Jahren hat sich der Markt für die automatisierte Nukleinsäure-Aufreinigung
geringer Probensätze beträchtlich weiterentwickelt. Die Automaten werden subjektiv als
vorteilhaft empfunden, wenn es darum geht, die sich ständig wiederholende Probenaufarbeitung standardisiert, kontrolliert und äußerst effektiv ablaufen zu lassen. Für diagnostische
Standardanwendungen wie den Erregernachweis in Serum existieren im klinischen Bereich
eine Reihe von Großgeräten. Viele Labore bearbeiten aber unregelmäßig eintreffende diagnostische Einsendungen mit unterschiedlichsten Erfordernissen, oder es ist bei vielseitigen
Forschungsprojekten große Flexibilität gefragt. Eine individuelle und zeitnahe Nukleinsäure-Extraktion kann gravierenden Einfluss auf die Qualität, Sensitivität und Spezifität der
anschließenden Analysen nehmen. Wir haben daher die Isolierung viraler Nukleinsäuren
aus vier verschiedenen Trägermaterialien miteinander verglichen: die klassische manuelle
Qiagen-Mikrospin-Nukleinsäure-Extraktion, den Fuji Quickgene 810-Halbautomaten, und
die beiden Vollautomaten Roche Magnapure compact und Magtration 12GC von PSS Bio Instruments Inc. (PSS). Eine kritische Bewertung der verschiedenen Systeme mit den jeweiligen
Vor- aber auch Nachteilen ist in Tabelle 1 gezeigt.
A
B
C
D
Abb. 1: Für virale Nukleinsäuren wurde die klassische Qiagen-Säulenaufreinigung (A) mit
zwei Vollautomaten verglichen, dem Roche Magnapure compact (B) und dem PSS
Magtration 12 GC (C) , sowie einem Halbautomaten, dem Fuji Quickgene (D).
Mit der Etablierung von Echtzeit-RT-PCR- und
PCR-Methoden haben sich die Nachweisverfahren in Diagnostik und Forschung molekularbiologisch deutlich weiterentwickelt. Dauerte ein
RT-/PCR-Nachweis früher bis zu 1,5 Arbeitstage,
so kann der Nachweis der Erreger-spezifischen
24 | 11. Jahrgang | Nr.4/2010
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Nukleinsäuren aktuell in ein bis vier Stunden
erbracht werden1,2. Die Schnelligkeit und Sensitivität der Nachweissysteme hängt dabei
entscheidend von der Dauer und Effizienz der
Nukleinsäure-Aufbereitung aus unterschiedlichen Probenmatrices ab. In der klinischen Rou-
tinediagnostik, zum Beispiel von HIV oder Hepatitisviren, werden Großgeräte eingesetzt3,4.
Die Molekulardiagnostik seltener Infektionen
erfordert dagegen eine große Flexibilität der
Geräte sowie eine optimale Abstimmung der
verwendeten Reagenzien auf die jeweiligen
Geräte und Trägermaterialien. Im Rahmen
eines zweijährigen Projektes am Institut für
Mikrobiologie der Bundeswehr wurde eine
vergleichende Untersuchung von drei kommerziell verfügbaren, kleinen NukleinsäureAufreinigungsautomaten mit der klassischen
manuellen Nukleinsäure-Extraktion via Säule
und Präzipitation durchgeführt. Ziel dabei
war es, die Untersuchungszeit zu verkürzen,
zugleich aber hohe Qualitätsstandards zu
wahren, um bei einem Krankheitsausbruch
durch Erreger mit großem Infektionsrisiko,
hoher Pathogenität und/oder Letalität – insbesondere durch als B-Agenzien geeignete
Erreger –, spezifische therapeutische und prophylaktische Maßnahmen schnellstmöglich
einleiten zu können5.
Projektüberblick
Für die vergleichenden Untersuchungen wurde
exemplarisch für DNS-Viren das zu den Orthopockenviren zählende Vacciniavirus (VACV) verwendet. Der Schutz vor Pockenviren zählt zum
Kernauftrag des Institutes für Mikrobiologie.
Bei einem Ausbruch mit Pockenviren ist eine
Schnelldiagnostik für die Eindämmung eines
Ausbruches oder die Implementierung von
Quarantänemaßnahmen entscheidend6,7. Als
RNS-Virus wurde das aus Afrika nach Österreich
eingeschleppte Usutuvirus (USUV) – ein Flavivirus – ausgewählt8. USUV-Ausbrüche haben
seit dem Jahr 2001 in Österreich, seit 2005 bzw.
2006 in Ungarn, der Schweiz und Italien Schlagzeilen gemacht, da daran vielerorts Wildvögel
(„Amselsterben“) verendet sind und im Jahr
2009 in Italien sogar über schwere humane
Infektionen berichtet wurde9,10. Standardisierte
Verdünnungsreihen der beiden verwendeten
Viren wurden zu vier verschiedenen Matrices
hinzugegeben:
(1)Zellkultur-„Medium“ wurde als Kontrolllösung ohne Matrixeffekte eingesetzt.
(2)Um die häufig in der Diagnostik verwendete
Matrix „Serum“ zu simulieren, wurde ein
standardisiertes, humanes, koaguliertes („off
the clot“) Serum verwendet.
(3)Eine „Zecken“-Lösung wurde aus Homogenaten von Zeckenpools in Zellkulturmedium
generiert.
(4)„ Leber“-Gewebe wurde von SPF-Labormäusen entnommen, in Zellkulturmedium
homogenisiert in die Versuche eingesetzt.
Von den beschriebenen, vorbereiteten Virusverdünnungen in den vier verschiedenen Trägermaterialien wurden dann nach einem für jede
Aufreinigungsmethode festgelegten Protokoll
in Mehrfachansätzen virale Nukleinsäuren
extrahiert. Diese kamen in spezifischen RealLABORWELT
18.06.2010 11:51:21 Uhr
LABORWELT
11. Jahrgang | Nr. 4/2010 | 25
17.06.2010 10:17:52 Uhr
Tab. 1: Technische Daten der Geräte, Aufreinigungsmethode
Aufreinigungsverfahren
PSS Magtration
QuickGene -810
MagnaPure Compact
Firma
PSS Europe
Fuji
Roche
Qiagen
Anschaffungskosten (2006)
32.000 € (+ 320 € Card)
9.975 €
35.000 €
–
Automatisiert
ja
ja
semi
nein*
Prinzip
Magnetische Beads
Fuji organisches Polymer
Magnetische Beads
Silika-Membran
Separation über
Magnet
Säulchen und Druck
Magnet
Säulchen und Zentrifugation
Gewicht [kg]
55
21
60
1
Abmessung
[Breite x Tiefe x Höhe][mm]
500 mm x 535mm x 574 mm
448 mm x 332 mm x 398 mm
540 mm x 610 mm x570 mm
–
Erforderliche Zusatzgeräte
–
Zentrifuge und 2 Heizblöcke
–
Zentrifuge (bei DNA: Heizblock)
Probenanzahl/Aufreinigung
12
8
8
12-30
Probenvolumen
100-500 µl #
200-1000 µl 1
100-1000 µl
140-400 µl 1
Elutionsvolumen
50-200 µl #
50-400 µl
50-200 µl
40-200 µl
Justierung notwendig
nein
nein
ja
nein
Barcodes
nein
nein
ja
nein (optional)
Dauer Aufreinigung viraler
DNS (min)
48,39 ± 2,95
57,33 ± 0,86
37,65 ± 0,48°
42,51 ± 1,94
– davon manuelle Zeit (min)
8,28 ± 2.95
43,97 ± 0,86
7,25 ± 0,25
43,71 ± 2,45§
Dauer Aufreinigung viraler
RNS (min)
48,39 ± 2,95
40,76 ± 1,66
37,5 ± 0,15
43,71 ± 2,45
– davon manuelle Zeit (min)
8,28 ± 2.95
27,4 ± 1,66
7,25 ± 0,25
43,71 ± 2,45§
Empfohlene Kits für virale
DNS
Magtration MagaZorb DNA
Quick Gene DNA Tissue Kit S
MagnaPureCompact Nucleic Acid QIAamp DNA Mini Kit
Isolation Kit I
Empfohlene Kits für virale
RNS
Magtration MagaZorb DNA
Quick Gene DNA Tissue Kit S#
MagnaPure Compact RNA Isolation Kit
Für Serum: MagnaPureCompact
Nucleic Acid Isolation Kit I
QIAamp Viral RNA Mini Kit
Preis/Aufreinigung virale DNS
4,48 €
4,27 €
7,02 €
2,61 €
Preis/Aufreinigung virale RNS
4,48 €
4,27 €
9,66 € (Serum: 7,02€)
3,11 €
Dekontamination
Wischdesinfektion
Abschließendes Spülen mit
Ethanol2, Wischdesinfektion
UV-Lampe und Programm integriert
Wischdesinfektion
#
Handaufreinigung
*Mittlerweile gibt es eine Automatisierung für die Qiagen-Kits. Der Qiacube-Automat verwendet die manuellen Kits von Qiagen und kann an jedem Extraktionsschritt manuell weiterbearbeitet werden; °in Abhängigkeit vom benutzten Programm unterschiedlich; #mit verschiedenen Protokollen, siehe im Detail im Text; § Zentrifugation nicht herausgerechnet.
1
Es lassen sich je nach Kit sehr unterschiedliche Mengen einsetzen, Puffer müssen ggf. angepasst werden. Das direktes Einsetzen von Geweben ist möglich. 2Das abschließende Spülen mit Ethanol dient eigentlich der Entfernung von Salzkristallen in den Schläuchen des Quickgene 810, kann aber zusätzlich als dekontaminierende Maßnahme gesehen werden.
time RT-/PCRs am LightCycler 1.5-Instrument
zum Einsatz, und die erhaltenen Ergebnisse
(Ct-Werte, Nachweisgrenzen) wurden statistisch
ausgewertet.
Basisdaten der NukleinsäureAufreinigungsmethoden
Prinzipiell wurden vier Nukleinsäure-Aufreinigungsmethoden, mit unterschiedlichen Eigenschaften und Automatisierung verglichen. Die
Extraktionschemie und -protokolle zeigten einen
entscheidenden Einfluss auf die Sensitivität,
Linearität sowie Robustheit der Ergebnisse. Die
Extraktionen wurden mit folgenden jeweils für
die Matrices in den Vorversuchen als optimal
ermittelten Protokollen eingesetzt.
(1)Die manuelle Extraktion der Nukleinsäuren
wurde mit dem „QIAamp DNA Mini Kit“
(“Blood and Body Fluid Spin Protocol”) für
VACV und dem “Qiagen viral RNA Kit” für
USUV durchgeführt (Qiagen, Hilden).
(2)Das „MagnaPure compact NA Isolation Kit”
wurde für alle VACV-Versuche und USUV in
Serum, und das “MagnaPure Compact RNA
26 | 11. Jahrgang | Nr.4/2010
Isolation Kit“ für USUV in Zecke, Leber und
Medium am “Magnapure compact” Gerät
(Roche, Mannheim) eingesetzt.
(3)Mit dem „PSS Magtration 12 GC“-Gerät (PSS
Europe, Wörrstadt) wurde das „Magtration
MagaZorb DNA Common Kit“ (MagtrationMagaZorb DNA chip) für alle Untersuchungen verwendet. Dies resultierte aus den Vorversuchen, da der von der Firma PSS Europe
zum Zeitpunkt des Projektes angebotene
RNS-Isolierungskit keine zufriedenstellenden Ergebnisse lieferte.
(4)Das „QuickGene 810“-Gerät (FujiFilm, Düsseldorf) wurde als drittes Gerät im Projekt
verwendet. Alle Proben wurden hier mit dem
„DNA tissue Kit“, Programm “WB” verarbeitet,
mit drei verschiedenen, von der Firma zur
Verfügung gestellten Protokollen. Für VACV
in Medium und Serum erwies sich das „30µl
PK“-Protokoll, für VACV in Zecke und Leber
das „MDT“-Protokoll in den Vorexperimenten
als optimal. USUV wurde mit dem „Momoki“Protokoll isoliert.
Was sind die wesentlichen Unterschiede der
vier verglichenen Aufreinigungsmethoden
bezüglich der Basisdaten? Tabelle 1 enthält ei-
nen Vergleich und zeigt Details der generellen
Unterschiede.
Die verwendeten Techniken beruhen auf drei
sehr unterschiedlichen Nukleinsäure-Aufreinigungsprinzipien. Die klassische Extraktion über
Säulchen erfolgt durch Bindung der Nukleinsäure an Kieselgel (Silica). Beim Magnapure und PSS
Magtration basiert die Extraktion auf Trennung
mittels magnetischer Partikel (Beads)11. Bei
diesen beiden Geräten sind die Reagenzien von
der jeweiligen Firma in Kartuschen vorgefüllt
vorgelegt, was Kreuzkontaminationen und
Verwechslungen beim Vorlegen/Einfüllen der
Kitreagenzien ausschließt. Die Aufreinigung
mit dem Quickgene 810 beruht über Bindung
der Nukleinsäure an eine organische, ultradünne Fujifilm-Polymermembran12. Hier können
bei der Vorbereitung der Proben sowie bei der
Handaufreinigung durch menschliche Fehltätigkeit prinzipiell Kreuzkontaminationen oder
Verwechslungen auftreten, da Waschpuffer, der
selbst anzusetzen ist, und Elutionspuffer für alle
parallel abzuarbeitenden Proben sich in einem
Vorratsgefäß befinden.
Ein Vergleich der Maße und Gewichte der Geräte zeigt, dass sich die manuelle Aufreinigung
LABORWELT
18.06.2010 11:52:40 Uhr
und der Quickgene-810 bestens für eine Verlagerung in ein neues oder sogar mobiles Labor
eignen. Der MagnaPure Compact ist aufgrund
der von der Firma notwendigen Vorjustierung
nicht mobil einsetzbar. Die Geräte und auch
die manuelle Extraktion unterscheiden sich
zudem in der Menge an gleichzeitig parallel
untersuchbaren Proben. Bei der manuellen
Nukleinsäure-Extraktion können beispielsweise
abhängig von der Kapazität der Zentrifuge meist
bis zu 30 Proben gleichzeitig bearbeitet werden,
wogegen beim QuickGen 810 und MagnaPure
compact nur acht Proben parallel laufen können, abzüglich mindestens einer Kontrolle/
Aufreinigungskontrolle dann sogar nur sieben
Proben pro Lauf.
Die Laufdauer und der Einsatz manueller
Tätigkeiten sind bei den vier beschriebenen
Nukleinsäure-Extraktionsmethoden sehr unterschiedlich. Bei den beiden Vollautomaten
beschränken sich manuelle Tätigkeiten auf das
Beladen, Entladen und Säubern der jeweiligen
Geräte.
Generell lässt sich eine Aussage für eine
Laufdauer nur für eine Nukleinsäure-Art in einer definierten Matrix angeben, sie kann nicht
generell für alle Anwendungen vereinheitlicht
dargestellt werden. Zusammenfassend ist festzustellen, dass beim QuickGene 810 die Dauer
der Läufe deutlich höher (bis zu 20 Minuten)
ist als bei den anderen Geräten (siehe Tab. 1).
Vor- und nachbereitende manuell durchzuführende Tätigkeiten sind am schnellsten beim
PSS Magtration und dann beim Magnapure
Compact durchzuführen, und dauern beim
Quickgene – abhängig von der Nukleinsäure
– 10 bis 30 min länger. Manuelle Tätigkeiten
bei Handaufreinigung und Quickgene sind bei
DNS vergleichbar (ca. 43 bis 46 min) und bringen
daher keine praktische Arbeitszeitersparnis.
Ein Vergleich der Kosten ergab, dass die Handaufreinigung deutlich, das heißt die Hälfte oder
mehr als ein Drittel billiger (2,50-3,10 Euro) ist als
die automatisierte Nukleinsäure-Aufreinigung.
Die Preise für die Aufreinigung mit dem Fujioder PSS Europe-Automaten sind vergleichbar,
liegen im Mittelfeld (ca. 4,20-4,50 Euro). Die
Extraktion mit dem Roche-Gerät ist deutlich
teurer und beträgt für RNS sogar mehr als 9
Euro pro Probe.
Robustheit der Systeme
Die Robustheit der Nukleinsäure-IsolierungsSysteme wurde durch Dokumentation von
Fehlläufen oder Querkontaminationen der
jeweiligen Nukleinsäure in den Matrices
verglichen. Dazu ist zusammenfassend festzustellen, dass Fehlläufe sowohl beim untersuchten RNS- und DNS-Virus am Magnapure
Compact auftraten, während dies bei den
anderen Geräten nicht der Fall war. Generell
benötigten die Matrices Serum und Leber
mehr Versuche mit allen vier AufreinigungsMethoden, um auswertbare Ergebnisse zu
LABORWELT
liefern. Sie müssen daher als problematischer
gesehen werden.
Querkontaminationen traten bei keinem
der Geräte während der Experimente auf. Bedenken gegenüber dem Magnapure compact
und dem Magtration PSS lassen sich insofern
anbringen, als dass sich beide Automaten als
ein offenes System darstellen. Bei der manuellen
Nukleinsäure-Extraktion und bei der Probenvorbereitung für den Quickgene810 können
die ersten – und sogar weitere – inaktivierende
Arbeitsschritte, wie die Zugabe der Proben zum
Lysepuffer unter einer Sicherheitswerkbank
laufen. Dies gewährleistet einerseits einen Personenschutz, verhindert aber auch eine (Quer)Kontamination mit infektiösem Material (falschpositive Ergebnisse). Für diagnostische Proben
spielt dies eventuell eher eine untergeordnete
Rolle, könnte aber bei einer hohen Erregerlast
und auch bei einer etwaigen Aerosolbildung im
Magnapure oder PSS Magtration zu einer Kontamination führen. Im durchgeführten Projekt
wurde zur Vermeidung von Laborinfektionen
beispielsweise VACV nur hitzeinaktiviert eingesetzt. Im Magnapure wurde Abhilfe geschaffen,
indem eine UV-Lampe miteingebaut wurde, so
dass eine einstündige UV-Bestrahlung zur Dekontamination der Oberflächen von infektiösem
Material nach Abschluss der Arbeiten erfolgen
konnte. Es sei hier darauf hingewiesen, dass UVLicht DNS nicht vollständig abbaut und daher
für nachfolgende Echtzeit-PCRs, bei denen meist
kleine DNS-Fragmente amplifiziert werden, die
UV-Bestrahlung wenig oder keinen Einfluss auf
mögliche Nukleinsäure-Kontaminationen hat.
Zusammenfassende Beurteilung
Für jede Matrix, Verdünnung und Nukleinsäure
wurden der positive oder negative Nachweis
und die erhaltenen Ct-Werte (Cycle Threshold,
Schwellenwert-Zyklus) aus den Real-time RT-/
PCRs dokumentiert. Um Unterschiede in der
Aufreinigung der einzelnen Virusverdünnungen
aus den Matrices beurteilen zu können, wurden
verschiedene statistische Tests angewendet
(univariate Varianzanalyse, Linearität, Regressionsanalyse). Es fiel auf, dass die Linearität
sich in den einzelnen Matrices deutlich unterscheidet.
Aus Sicht der Autoren kann zusammenfassend aus den Ergebnissen für die ausgetesteten
Matrices und NS-Präparationstechniken unter
Berücksichtigung aller erhobenen Parameter
folgende Empfehlung gegeben werden: Für die
Aufreinigung von viraler DNS aus Orthopockenvirus kann für die Matrix „Zellkulturmedium“
die Handaufreinigung empfohlen werden.
Hierbei ist der Nachweis fast immer eine logStufe besser, verläuft sehr linear, und zudem
wird eine Verdünnungsstufe mehr von VACV
erkannt. Ansonsten ergeben sich für die drei
automatengestützten Aufreinigungsmethoden für Medium kaum Unterschiede. Für die
Aufreinigung viraler DNS aus der Matrix „Serum
11. Jahrgang | Nr. 4/2010 | 27
18.06.2010 11:52:46 Uhr
und Leber“ waren die Handaufreinigung, der
Quickgene 810 und der Magnapure in etwa
vergleichbar. Mit dem PSS Magtration werden
die letzten beiden („Serum“) beziehungsweise
die letzte Verdünnungsstufe („Leber“) von VACV
nicht mehr detektiert, weshalb dieses Gerät für
diese beiden Matrices nicht empfohlen werden
kann. Werden „Zecken“ mit VACV versetzt, war
zu beobachten, dass diese Matrix einen Effekt
auf die DNS-Aufreinigung hat und alle Geräte
fast vergleichbare Ergebnisse erzielten, die aber
im Vergleich zu den anderen Matrices um eine
Verdünnungsstufe schlechter ausfielen.
Für die Aufreinigung von USUV-RNS aus der
Trägersubstanz „Medium“ sind der PSS Magtration, die Handaufreinigung und der Quickgene
810 gleichermaßen zu empfehlen, wobei letzterer eine bessere Linearität zeigte. Der Magnapure
compact liegt bei viraler RNS in „Medium“ etwa
3 Ct-Werte schlechter in allen Versuchen und
auch kann dabei die höchste Verdünnungsstufe
des Virus nicht immer erfolgreich aufgereinigt
werden. Virale RNS aus „Serum“ war in unseren
Versuchen am besten mit Handaufreinigung,
dem Roche- und Fuji-Gerät, dies wie oben auch
wieder mit idealer Linearität, zu bearbeiten. Hier
schnitt der PSS Magtration weniger zufriedenstellend ab, da damit aufgereinigte virale RNS
je mindestens eine Logarithmusstufe geringer
und die höchste Verdünnungsstufe nicht in allen
Versuchswiederholungen nachgewiesen wurde.
Für das Trägermaterial „Leber“ und virale RNS
waren zusammengefasst keine großen Unterschiede zwischen den Aufreinigungsautomaten
und Handaufreinigung zu sehen. Handaufreinigung und PSS Magtration 12 GC erwiesen sich
als optimal für die Isolierung von USUV-RNS
aus „Zecken“ geeignet, da nur hiermit alle
USUV- Verdünnungsstufen nachweisbar waren
– Quickgene 810 und Magnapure compact sind
für Zeckenmatrix weniger zu empfehlen.
Zusammenfassende Bewertung
Aus den beschriebenen Daten ist abzuleiten,
dass für eine Umstellung der manuellen
Nukleinsäure-Extraktion auf semi- oder vollmaschinelle Präparation in jedem Labor die jeweiligen Anforderungen genauestens evaluiert
werden müssen. Die Geräte bieten teils Vorteile
bei einer höheren Nukleinsäure-Konzentration,
aber dafür leidet die Linearität oft, was gegebenenfalls die Quantifizierung unmöglich macht.
Daher sind die jeweiligen Anforderungen gut
abzuwägen. Für forensische Fragestellungen
oder auch Erreger, die nur in kleinen Mengen
vorkommen, sind die Effizienz, also die erreichten
Nachweisgrenzen, und auch kleine Elutionsvolumen entscheidende Faktoren zur Beurteilung
der Extraktionsmethoden. Für Screeningprojekte
wie etwa Viren aus mehreren Tausend Zecken-
www.laborwelt.de
28 | 11. Jahrgang | Nr.4/2010
proben ist eine zuverlässige Präparation aus
der komplexen Matrix entscheidender, bei diagnostischen Proben wäre ein Verlust durch Gerätefehler fatal. Eine aktuelle Literaturrecherche
ergab, dass in den letzten drei Jahren nur wenige
vergleichende Daten, wie sie in diesem Projekt
beschrieben werden, hinzugekommen sind. Die
in dieser Studie verwendeten Automaten finden
inzwischen in einer Vielzahl von Anwendungen
(Karyotypisierung, LKA Forensik, Routinelabore,
Screeningprojekte etc.) ihren Einsatz13,14,15 [www.
fujihealthcare.eu/produkte/life_science/bio_imaging/downloads.html?index=550017).
für den kleinen Labormaßstab kann nicht nur die
NS-Extraktion, sondern auch bereits der Ansatz
der RT-/PCR automatisiert ablaufen. Auch wenn
dies interessante neue Weiterentwicklungen
sind, hat unser Projekt auch gezeigt, dass die
Anwendungen nicht ohne gut ausgebildetes
und erfahrenes Fachpersonal durchgeführt
werden können.
Literatur
[1]
[2]
Ausblick
Eine aktuelle Marktsichtung ergab, dass seit
Ende unserer Untersuchung weitere Firmen
Nukleinsäure-Extraktionsautomaten entwickelt
haben. Dabei hat sich die Magnetic Bead-Technik
weitgehend durchgesetzt. Folgende Beispiele
seien hier – ohne Anspruch auf Vollständigkeit
– erwähnt. Das Maxwell 16®-Gerät von Promega
wurde weiterentwickelt, so dass 16 Proben mit
vielseitigen Applikationen in verschiedenen Elutionsvolumen automatisiert – zum Beispiel auch
aus Formalin-fixiertem, Paraffin-eingebetteten
Material – aufgearbeitet werden können (www.
promega.com/maxwell16/applications). Das
Gerät enthält UV-Dekontamination. Das Chemagenic Prepito (www.chemagen.com) ermöglicht
eine Aufreinigung von 12 Proben auch aus größeren Probenvolumen (bis zu 10 ml). Hierbei wird
die Magnetic Bead-Technik modifiziert durch
12 austauschbare rotierende Stäbe, die dadurch
eine optimierte Vermischung von Puffern und
Proben bei der Aufreinigung gewährleisten.
Die Firma Invitek wird im Sommer 2010 ein
neues Gerät, den InviGenius-Laborroboter, der
ebenfalls auf der Magnetic Bead-Technik beruht,
für die Aufreinigung von Nukleinsäuren aus 12
Proben auf den Markt bringen (www.invitek.de).
Von der Firma Eppendorf wurde der epMotion
entwickelt, auf dem Aufreinigungstechnologien von verschiedenen Firmen implementiert
werden können (www.eppendorf.com; www.
epmotion.com).
Leider stand der Biorobot EZ-1 der Firma Qiagen nicht zur Verfügung, der in Bezug auf bereits
in Publikationen dokumentierte Projekte ein bereits vielseitig eingesetztes Gerät zu sein scheint.
Qiagen bietet mittlerweile eine Plattform an, in
der die im Rahmen dieses Projektes als sehr gut
bewerteten manuellen Kits in einem Automaten
laufen können (Qiacube), im Notfall dann aber
das Protokoll klassisch manuell weitergefahren
werden kann (www.qiagen.com).
Als Resümee gilt, für individuelle, insbesondere nicht routinemäßige Anforderungen (z.B.
bakterielle DNS, andere molekulare Fragestellungen) oder Matrices (z.B. Mücke, Tupfer, Urin)
die Automaten weiterhin zu prüfen, da sich die
Ergebnisse aus dem Projekt sicher nicht pauschalisiert auf alle Probenarten direkt übertragen lassen. Mit den neuen Weiterentwicklungen
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
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Anmerkung und Danksagung
Wir danken PD Dr. Roland Girgensohn für die Unterstützung bei der
statistischen Auswertung, Prof. M. Pfeffer und G. Zöller für die Überlassung der USUV-Echtzeit-RT-PCR. Ein Dank gilt den Repräsentatoren
der Firmen für den technischen Support und die kritische Diskussion.
A. Adler (Fuji) für die Unterstützung bei der Protokolletablierung am
Fuji Quickgene, M. Kornprobst (Roche), J. Stracke (PSS Europe) und K.
Fisel (Qiagen) für die kritische Diskussion zu NS-Aufreinigung, -Quantifizierungsmethoden und -Analysen. Der Inhalt dieses Beitrages ist
aus Sicht der Autoren geschrieben, aber stellt nicht notwendigerweise
die Meinung, Interpretationen, Schlussfolgerungen oder Empfehlungen aus Sichtweise der Bundeswehr oder anderer Einrichtungen
dar. Die Arbeiten wurden gefördert über das Forschungsprojekt
18Z1–S–430708 des Sanitätsdienstes der Bundeswehr.
PD Dr. rer. nat. Sandra Eßbauer
Abteilung Virologie & Rickettsiologie
Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr
Neuherbergstr. 11, 80937 München
Tel.: +49-(0)89-31683978
Fax: +49-(0)89-31683983
[email protected]
LABORWELT
18.06.2010 11:52:52 Uhr
Sequenzierungs-basiertes
Monitoring der Klonalität
humaner Lymphozyten
Dr. Burkhard Ziebolz, Roche Applied Science, Penzberg
Das komplexe Repertoire der von B- und T-Lymphozyten erzeugten Immunrezeptoren ermöglicht
es dem Wirtsorganismus, verschiedenste Gefahren zu erkennen. Mit Hilfe der hochparallelen
DNA-Sequenzierung rearrangierter Immunrezeptorloci ist es Fire et al.1 unlängst geglückt, die
immunologische Diversität sowie einzelne expandierte klonale Lymphozytenpopulationen unter
physiologischen und pathologischen Bedingungen direkt zu erfassen. Dazu wurde die DNA aus Blutund Gewebeproben isoliert, die verschiedenen DNA-Rearrangements mit einer Reihe redundanter
Primer amplifiziert und die resultierende Mischung der jeweils mit einem Barcode versehenen Amplicons mittels long-read Ultradeep-Sequenzierung (Genome Sequencer FLX, Roche Applied Science,
Penzberg) sequenziert. Individuelle DNA-Moleküle wurden anhand der V-, D- und J-DNA-Sequenzen
charakterisiert, die zusammengefügt funktionelle Immuneffektoren bilden. Das Verfahren gestattet
es aktuell, bis zu 150 Proben in einem Sequenzlauf erfassen. Seine Sequenzierungstiefe reicht aus, um
die stabilen und variablen Anteile des Immunrepertoires gesunder Probanden und von Individuen
mit Blutkrebs zu erfassen. Dies ermöglicht es, das Auftreten junger klonaler Tumorpopulationen im
Blut zu erfassen, ihr Verhalten zu erforschen und ihre Reaktion auf Inhibitoren zu verfolgen.
Antigenrezeptoren mit unterschiedlicher
Bindungsaktivität kennzeichnen die B- und
T-Lymphozyten des adaptiven Immunsystems
der Wirbeltiere. Die Vielfalt der Antikörper
und T-Zellrezeptoren (TCR) entsteht dabei
durch die sogenannte V(D)J-Rekombination
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(somatische Rekombination), einen genetischen Umlagerungsprozess der variablen (V),
Diversitäts- (D) und verbindenden („Joining“,
J)-Gensegmente, die jeweils durch hochvariable Linker voneinander getrennt sind. Dabei
scheinen die Anordnungsmöglichkeiten der
Segmente und Verbindungssequenzen, die
zum Immunrezeptorrepertoire beitragen, bei
weitem die Zahl peripherer B-und T-Zellen des
Menschen zu übersteigen. Extrapolationen einer Studie, in der Untergruppen rearrangierter
T-Zellrezeptoren mit Segment-spezifischen
Primern sequenziert wurden, kommen auf ein
Repertoire 2,5 x 107 unterschiedlicher TCRaTCRb-Paare2. Hinsichtlich des Repertoires humaner B-Zellen gibt es bislang nur begrenzte
Informationen aus Pilotstudien oder aus
Analysen von Immunglobulin-Unterklassen
wie etwa IgE3-4 . Fortgeschrittene Sequenziermethoden wurden allerdings vor kurzem
eingesetzt, um die Antikörpervielfalt im einfachen Modellsystem Zebrafisch zu untersuchen5. Von den zahlreichen DNA-Abschnitten,
die zu den Immunrezeptoren rekombinieren,
„überleben“ nur solche in expandierten BZellklonen, die nützliche Antigen-Spezifitäten
determinieren – also eine wirksame Immun
antwort gegen zuvor vom Immunsystem
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11. Jahrgang | Nr. 3/2010 | 29
17.06.2010 10:20:58 Uhr
Probe 1
Probe 2
454
454
N
V
N
D
N
J
V
N
D
J
Barcode 1
Barcode 2
454
454
GAGTATA
Barcode 1
AGGTCTA
Barcode 2
lgH -Bibliothek 1
lgH-Bibliothek 2
Abb. 1: Bar-codierte PCR-Amplicons für das Multiplex-IgH-Pyrosequencing. Die für das Hochdurchsatz-Sequencing eingesetzten PCR-Primer wurden mit FR2-IgH-V-Gensegmentund IgH-J-Segment-Primern gemäß [11] designed und zusätzliche Adaptorsequenzen
(grün) für das Pyrosequencing an den 5‘-Terminus der IgH-spezifischen Primer angehängt. Zusätzlich wurden die IgH-J-Primer mit einem Sequenz-Barcode aus 6, 7 oder
10 Nukleotiden versehen, um die Probe identifizieren zu können, aus der die PCRAmplicons stammten. Probenmaterial, das mit dem 454-Titanium-Sequenzer analysiert wurde, erhielt zu Amplifikationszwecken einen zusätzlichen 10mer-Barcode
in die IgH-V-Primer. Pfeile = Primer, rot = V-Segmente, gelb = D-Segmente, blau =
J-Segmente
erkannte Antigene auslösen6. Die systematische Identifikation solcher expandierten Immunrezeptorzellklone im Menschen eröffnet
erstmals die umfassende Analyse sowie das
Monitoring der menschlichen Immunität, zum
Beispiel durch Messen der Größe klonaler Zell-
populationen, das Verfolgen ihrer Lokalisation
im Körper oder ihrer Änderung im Falle einer
Immunantwort. Im Gegensatz zum gesunden
Immunsystem sind bösartige Erkrankungen
der B- beziehungweise T-Lymphozyten normalerweise durch die Expression eines einzelnen,
Tab. 1: Proben für das IgH-Sequencing. CCL/SLL, chronische/kleinzellige lymphatische Leukämie; FL, follikuläres Lymphom; PTLD, post-Transplantation lymphoproliferative
Erkrankung; DLBCL, Diffuses großes B-Zell-Lymphom
No.
Beschreibung
Probenmaterial
Ergebnis des
Klonalitäts-Assays
1
gesunder Donor 1, Zeit 0
Blut
Negativ
2
gesunder Donor 1, Zeit 0
Blut
Negativ
3
gesunder Donor 1, Zeit 14 Monate
Blut
Negativ
4
gesunder Donor 1, Zeit 14 Monate
Blut
Negativ
5
erkrankter Donor 1; CLL/SLL Zeit 0
Blut
Positiv
6
erkrankter Donor 1; CLL/SLL Zeit 3 Monate
Blut
Positiv
7
erkrankter Donor 2; FL
Lymphknoten
Positiv
8
erkrankter Donor 3; FL und SLL in Lymphknoten
Lymphknoten
Positiv
9
erkrankter Donor 4; CLL/SLL
Blut
Oligoklonal
10
erkrankter Donor 5; PTLD, Lymphknoten-Infiltrat
Lymphknoten
Positiv
11
erkrankter Donor 5; PTLD, Leber DLBCL
Leber
Positiv
12
gesunder Donor 2
Blut
Negativ
13
erkrankter Donor 6; CLL
Blut
Positiv
14
gesunder Donor 3
Blut
Negativ
15.
erkrankter Donor 6 CLL Verdünnung1:10
Blut
Positiv
16
erkrankter Donor 6 CLL Verdünnung 1:100
Blut
Negativ
17
Blut
Negativ
18
Blut
Negativ
19
Blut
Negativ
30 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
dominanten klonalen Immunglobulin- oder
T-Zell-Rezeptors gekennzeichnet. Um das
Vorliegen einer derartigen B-Zell-Klonalität
in Lymphomen nachzuweisen, gibt es bereits
diverse Assays, wie etwa Restriktionsanalysen der leichten Ketten der Immunglobuline,
Southern blots oder Größenanalysen von
PCR-Produkten der rearrangierten Immunglobulin- oder TCR-Loci 7-8 . Obgleich diese
für viele Forschungsanwendungen geeignet
erscheinen, nutzen sie nur in begrenztem
Maße den großen Informationsgehalt der
rearrangierten Immunrezeptor-Sequenzen
und liefern daher zuweilen unklare oder unvollständige Ergebnisse.
Zudem sind die derzeit eingesetzten Verfahren zur Detektion subtiler Veränderungen der
klonalen Immunrezeptor-Populationen – zum
Beispiel, um die Empfindlichkeit von Leukämien und Lymphomen gegenüber Wirkstoffen
zu erforschen – zeit- und arbeitsintensiv.
Entsprechende Screening-Ansätze dagegen
könnten von einer effizienteren Detektion
der Zellklone profitieren. Dies unterstreichen
etwa neuere epidemiologischen Studien,
die zeigen, dass kleine Populationen amplifizierter B-Zellen in fast allen Individuen mit
chronischer lymphatischer Leukämie (CLL) zu
finden sind9.
Die Detektion und Analyse der Immunrezeptor-Klonalität ist zudem bedeutend für die
Charakterisierung „gesunder“ und „pathologischer“ Immunantworten, zum Beispiel nach
Vakzinierung, Infektionen oder um den Verlauf
von Autoimmunerkrankungen zu verfolgen.
Fire et al.10 haben nun eine Strategie vorgestellt, die es durch den Einsatz von Barcodes
gestattet, multiple Bibliotheken rearrangierter
VDJ-Loci der schweren Ketten von Antikörpern
(IgH) aus Blutproben mittels Pyrosequencing
zu analysieren und so Aufschluss über die
Zusammensetzung von B-Zell-Populationen in
Blut- und Gewebeproben zu gewinnen.
Ergebnisse
Rearrangierte IgH-Loci wurden mit Hilfe
speziell für das nachfolgende DNA-Pyrosequencing angepasster Primer des BIOMED2-Konsortiums amplifiziert (vgl. Abb. 1). Ein
6, 7 oder 10 Nukleotide langer Barcode in den
Primern einer bestimmten Probe gestattete
das Poolen und die großangelegte parallele
Sequenzierung der zahlreichen erhaltenen
IgH-Bibliotheken sowie die anschließende
Sortierung der Sequenzen jeder Probe. Im
Rahmen der Studie wurden die rearrangierten IgH-Sequenzen aus dem Blut gesunder
Probanden zu unterschiedlichen Zeitpunkten sowie Gewebeproben von Probanden
mit Lymphomen und CCL untersucht (vgl.
Tab. 1). Um zu überprüfen, wie sensitiv der
Sequenzierungsansatz geringe Konzentrationen klonaler B-Zell-Populationen in einem
B-Zell-Hintergrund detektiert, wurden zudem
LABORWELT
18.06.2010 11:32:05 Uhr
serielle Verdünnungen des Blutes eines CLLProbanden mit dem Blut eines Inidviduums
ohne CCL vermischt.
In zwei unterschiedlichen Aliquots der
gepoolten Blut- beziehungsweise Gewebeproben sechs gesunder oder leukämischer
Probanden ließen sich durch HochdurchsatzPyrosequencing mit Titanium-Kits insgesamt
299.846 bzw. 207.043 unterschiedliche IgHRearrangement-Sequenzen identifizieren
und das Verhältnis der V- und J-Segmente
innerhalb definierter VDJ-Rearrangements
bestimmen. Während Blutlymphozyten-Populationen aus gesunden Probanden eine große
Diversität der genutzten V - und J-Segmente
zeigten, ließen sich in Proben von Lymphomoder CLL-Probanden mit der Erkrankung verknüpfte klonale IgH-Populationen eindeutig
identifizieren.
ob diese Population mit dem in der Leber
gefundenen Lymphom in Verbindung stand.
Erst die Sequenzierungsdaten zeigten klar,
dass es keinen Zusammenhang zwischen dem
Leber-Lymphom-Klon (assoziiert mit IGHV18*01-IGHD2-8*01-IGHJ4*02) und den B-Zellen
im Knochenmark gab. Statt dessen zeigte sich
dort eine separate klonale B-Zell-Population
mit den Gensegmenten IGHV3-15*04-IGHD39*01-IGHJ6*02. Die Sequenzanalyse half
auch bei der eindeutigen Analyse des Zellmaterials eines Probanden mit chronischer
lymphatischer Leukämie (Tab. 1, Proband 4),
bei dem PCR und Kapillarelektrophorese ein
unbestimmtes, oligoklonales Muster geliefert
hatten.
Fallstudie: Identifikation klonaler
bösartiger Veränderungen
Um zu ermitteln, wie sensitiv klonale Lymphozyten-Populationen mit dem beschriebenen
Next Generation-Sequencing-Verfahren in
einer Mischung polyklonaler Zellen detektiert
werden kann, nutzten Fire et al. eine serielle
Verdünnungsreihe, bei der ein CLL-Zellklon
mit dem Blut gesunder Probanden gemischt
wurde. Wie sich zeigte, ließen sich die charakteristischen klonalen VDJ-Rearrangements
mittels der Sequenzierung Bar-codierter IgHBibliotheken bis zu einer Verdünnung von 1
zu 10.000 detektieren. Dies entspricht einer
halben Zelle pro Mikroliter Blut, wenn pro
10 µl-Blutprobe von 7.500 bis 14.000 DNASequenzen ausgegangen wird.
Seine Empfindlichkeit zeigte das NextGeneration Sequencing-Verfahren bei der
Erfassung krebsrelevanter klonalen VDJRearrangements in Individuen mit CLL, die
zuvor eine radiologische Behandlung und
allogene Blutstammzelltransplantation
erhalten hatten. In allen Proben, in denen
mittels personen- und klonspezifischer real-
Krebserkrankungen gehen auf die Vermehrung
von Zellklonen mit dauerhaften Mutationsschäden zurück. Die Deep Sequencing-Analysen auf dem GS FLX mit Titanium-Reagenzien
erwiesen sich als besonders hilfreich bei der
Identifizierung von Krebszellklonen mit charakteristischen IgH- und TCRg-Loci, bei denen
entsprechende molekulare Klonalitätsassays
auf Basis von PCR und nachfolgender Kapillarelektrophorese unklare Ergebnisse lieferten
(vgl. Tab. 1., Probanden 3 bis 5).
Einer dieser Fälle trat bei einem Inidividuum
auf, das nach Lebertransplantation ein großes B-Zell-Lymphom in der Leber entwickelt
hatte sowie kleine B-Zell-haltige lymphoide
Aggregate im Knochenmark zeigte (Tab. 1,
Proband 5). Die kapillarelektrophoretische
Größenanalyse der VDJ-Rearrangements der
Knochenmarkprobe gab zwar Hinweise auf
eine klonale Population. Doch blieb unklar,
Sequencing-gestütztes Monitoring
spezifischer klonaler Zellen
Laborwelt Hintergrund
V(D)J-Rekombination von B- und T-Zell-Immunrezeptoren
Die V(D)J- oder somatische Rekombination
ist ein genetischer Umlagerungsprozess
während der Lymphozytenentwicklung von
Wirbeltieren, der für die Variabilität von Antikörpern und T-Zell-Rezeptoren sorgt. Dabei
werden auf unterschiedlichen Chromosomen
liegende DNA-Abschnitte der leichten (V,
J-Segmente) und schweren Ketten (V-, J- und
D-Segmente) der Antikörper und a- und
b-Ketten der T-Zellrezeptoren miteinander
rekombiniert und gespleißt, so dass eine
Vielzahl von VDJ-Rearrangements resultiert,
deren Komplexität durch junktionale Diversifizierung und somatische Hypermutation
weiter gesteigert werden.
LABORWELT
VDJ-Rekombination
V1
V2
V3
D1
D2
J1
J2 J3
Innovation
Innovation realisieren,
realisieren,
Zukunft
Zukunft gestalten
gestalten
Risikokapital
Risikokapitalfür
fürjunge
junge
Technologieunternehmen
Technologieunternehmen
Der
DerHigh-Tech
High-TechGründerfonds
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D1
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10. Jahrgang | Nr. 4/2010 | 31
18.06.2010 11:32:12 Uhr
time PCR krebsassoziierte IgH-Rearrangements nachgewiesen worden
waren, lieferte die vorgestellte Sequenzierungsstrategie eine positive
Identifikation. Als signifikanten Vorteil der Sequenzierungsmethode
gegenüber den PCR-Tests werten die Autoren, dass beim Sequenzierungsansatz der hohe Arbeits- und Valdierungsaufwand entfällt, um
jeden einzelnen real-time PCR-Assay auf die inidividuelle klonale Sequenz abzustimmen. Das Verfahren könnte demnach kostengünstiger
und einfacher zum analytischen Nachweis kleinster Konzentrationen
entarteter B-Zellklone eingesetzt werden.
Erfassen des B-Zell-Repertoires
Kongress und Ausstellung
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đĐıĲ5ďıƯ#
BMBF-Symposium "Medi-WING"
$đ:ı9Ī:5ďı7:ĭįıĬĪĮį
7đ59Ē7<ı Đĩ:5ĮĒ5Ēı
Auch expandierte B-Zell-Klone im peripheren Blut gesunder Personen
lassen sich mit dem Barcode-IgH-Pyrosequencing aufspüren. Dazu
suchten Fire et al. nach sogenannten koinzidierenden IgH-Sequenzen,
also identischen V-, D- und J-Segementen sowie identischen V-D- und
D-J-Verbindungen in je sechs verschiedenen Sequenzpools derselben
Individuen. Dabei wurde angenommen, dass solche Koinzidenzen aus
dem Auftreten klonal verwandter Zellen resultieren und dass Koinzidenzen umso häufiger auftreten, je kleiner das IgH-RearrangementRepertoire ist. Tatsächlich fanden Fire et al. in den verschiedenen
Pools desselben Individuums nur geringe Unterschiede hinsichtlich
potentieller Koinzidenzen. Selbst wenn die Aliquots zu verschiedenen Zeitpunkten entnommen worden waren (Zeitpunkt t=0 und 14
Monate später, t=14), fiel auf, dass die Zahl der Koinzidenzen sich nur
moderat unterschied – für Fire et al. ein Hinweis auf einen hohen
Persistenzgrad individueller B-Zell-Klone. In Proben verschiedener
Probanden stießen die Forscher auf erhebliche Unterschiede hinsichtlich der B-Zell-Rezeptoren – mit einem Minimum von 2 x106
unterschiedlichen IgH-Rearrangements. Auf diese Weise identifizierte
klonale Zellpopulationen resultieren nach Ansicht der Autoren aus
Immunantworten gegen Pathogene oder Allergene und können zur
Analyse des individuellen Immunrezeptorsets genutzt werden. Das
Pyrosequencing ermöglicht damit erstmals eine umfassende Analyse
humaner B-Zell-Populationen.
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Dr. Burkhard Ziebolz
[email protected]
32 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
LABORWELT
17.06.2010 10:22:01 Uhr
Branche Labormarkt im Umbruch
Life Technologies: Hunger
auf synthetische Gene
Ein Laborzulieferer-Riese setzt seine Einkaufstour fort: Der kalifornische Konzern Life Technologies stärkt sich weiter im Trendfach Synthetische Biologie. Anfang Juni verkündete die
Firma den Einstieg bei Craig Venters Biotech-Firma Synthetic Genomics. Erst im April hatte
Life Technologies mit der Übernahme des Regensburger Gensynthese-Weltmarktführers
GeneArt für Schlagzeilen gesorgt. Der Schritt liefert ein weiteres Beispiel für den Umbau,
den der globale Markt für Laborzulieferer derzeit erfährt. Elefantenhochzeiten häufen
sich: Thermo kauft Fisher Scientific, General Electric schnappt sich Amersham und zuletzt
überraschte der deutsche Pharma- und Chemiekonzern Merck mit dem milliardenschweren
Kauf der US-amerikanischen Millipore. Klar ist: Das ständige Fressen oder gefressen werden
verändert die Kräfteverhältnisse auf dem Markt. In unserer Laborwelt-Serie stellen wir
Vertreter aus der Laborbranche vor und sagen, ob sie zu den Überlebenden zählen werden.
Diesmal blicken wir auf das rasant wachsende Schwergewicht Life Technologies Corporation.
Entstanden 2008 aus der Fusion von Invitrogen und Applied Biosystems will der US-Konzern
neben der Synthetischen Biologie besonders in der genombasierten Medizin seine Marktposition weiter ausbauen.
Vorgänger Invitrogen auf Einkaufstour
Am Standort Regensburg will Life Technologies
nun sein europäisches Zentrum für Syntheti-
sche Biologie aufbauen. In den USA sind Produkte von LifeTech ohnehin nicht mehr aus den
Laboren wegzudenken. Der Konzern mit mehr
als 9.000 Mitarbeitern vertreibt fast 50.000
Produkte, die in mehr als 90 Prozent aller USForschungslabors zu finden sind. Der Jahresumsatz überstieg 2009 erstmals die 3 Mrd. US-$Schwelle. Unter der Regie von CEO Greg Lucier,
ehemals Manager bei General Electric, hatte
die Firma noch unter dem Namen Invitrogen in
den vergangenen Jahren reihenweise Firmen
aufgekauft, darunter etwa Dynal und Ambion,
die Produkte für die Nukleinsäure-Isolierung
und das Gene Silencing herstellen. Ein weiterer
Meilenstein: der Zusammenschluss mit dem
Spezialisten für DNA-Sequenziermaschinen
und Massenspektrometer Applied Biosystems
(ABI) im November 2008. Seither firmiert der
US-Konzern unter dem Namen Life Technolo-
© NASDAQ
Börsenstart der aus ABI und Invitrogen hervorgegangenen Life Technologies an der NASDAQ
LABORWELT
33_LW4_10_Labormarkt_pg.indd 33
Umsatz: 3,3 Mrd. US-$ (2009)
Gewinn (EBITDA): 1,0 Mrd. US-$
Marge: 18,47%
Börsenwert: Mitarbeiter: CEO: 9,4 Mrd. US-$ (Stand 15.6.10)
> 9,000
Greg T. Lucier
Märkte global:
Dr. Philipp Graf, BIOCOM AG
Life Technologies (kurz LifeTech) stärkt mit der
Übernahme des Regensburger GensyntheseSpezialisten GeneArt AG auch seine Präsenz
in Deutschland. Im April 2010 gab der Laborzulieferer mit Sitz im kalifornischen Carlsbad
bekannt, man wolle sich den Weltmarktführer
für die Herstellung künstlicher Erbgut-Sequenzen für rund 60 Millionen Euro einverleiben.
Dieser Schritt passt in die Strategie des rasant
expandierenden US-Unternehmens, das die
Synthetische Biologie neben der genombasierten Medizin als aktuell wichtigsten eigenen
Wachstumsbereich auserkoren hat.
Life Technologies in Zahlen:
– Amerika (46%)
– Europa (33%)
– Asien (22%)
Umsätze Produktgruppen:
– Molekularbiologische Systeme 1,6 Mrd. US-$
– Genetische Systeme 0,9 Mrd. US-$
– Zellsysteme 0,8 Mrd. US-$
gies, doch die Marken Invitrogen und ABI sind
erhalten geblieben. Mit der Fusion sollte ein
„One-Stop-Shop“ geschaffen werden. Trotz der
Schwierigkeiten, zwei große Zulieferfirmen
unter einen Hut zu bringen, hat LifeTech nach
eigenen Angaben das erste gemeinsame Jahr
2009 gut überstanden. Der Bedarf an Laborreagenzien, Zellen oder genetischen Tests sei
stetig gewachsen, und die Kundschaft aus
Akademie und Industrie habe sich als krisenfest erwiesen, so Greg Lucier.
Schnelles Sequenzieren
für die molekulare Medizin
Erst im Februar trennte sich Life Technologies
von seiner Massenspektrometrie-Sparte MDS
Analytical Technologies, die für 450 Millionen
US-$ an die Danaher Corporation ging. „Wir
wollen uns auf unsere Kernkompetenzen bei
DNA, RNA, Proteinen und Zellen konzentrieren“, begründete Lucier den Verkauf. Erklärtes
Ziel ist es, für die LifeTech-Produkte neben
dem Einsatz in den Forschungs und forensischen Labors weitere Anwendungsfelder
zu erschließen, wie etwa in Kliniken oder
für Lebensmitteltests. Besonders ins Visier
genommen, hat der Laborgigant den Wachstumsmarkt der personalisierten Medizin, die
immer stärker an genomweiten Analysen bei
Patienten ausgerichtet ist. Hierzu hat LifeTech
sich mit der Übernahme von ABI strategisch
gestärkt. Besonderes Plus von ABIs NextGeneration-Sequencing-Plattform SOLiD gegenüber den Systemen von Weltmarktführer
Illumina und dessen Verfolger Roche sind die
genauen Reads des Sequencing-by-LigationVerfahrens.
Davon will bald auch das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg
profitieren. Dem DKFZ werden von LifeTech
im Rahmen einer Partnerschaft zehn der
brandneuen SOLiD4 hq-Sequenzer für die
Tumorgenom-Analyse zur Verfügung gestellt,
damit entsteht das bundesweit leistungsfähigste Sequenzierzentrum. In weniger als
zwei Jahren sollen 1.200 Hirntumor-Genome
komplett ausgelesen werden.
11. Jahrgang | Nr. 4/2010 | 33
18.06.2010 11:33:20 Uhr
Blitzlicht Karrierewelt
Arbeitsmarktgesetze
versus Naturgesetze
Prof. Dr. Wilfried Weber, Fakultät für Biologie und bioss - Centre for Biological Signalling Studies,
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, [email protected]
Für Naturwissenschaftler ist es ein vertrautes
Ereignis: Die Reproduktion eines Experiments
ergibt, sofern die experimentellen Bedingungen
ausreichend kontrolliert sind, jedes Mal das
gleiche, erwartete Ergebnis. Wird ein unerwartetes Ergebnis beobachtet, ist dies entweder auf
experimentelle Unsauberkeiten zurückzuführen,
oder aber die zugrundeliegenden Mechanismen
wurden noch nicht vollständig verstanden und
müssen weiter erforscht werden, bis auch hier
reproduzierbare Experimente möglich sind.
Dem Naturwissenschaftler wird somit während
seiner gesamten Ausbildung anerzogen, durch
exaktes Arbeiten und detailliertes Beobachten
die seinem Forschungsgegenstand zugrundeliegenden Naturgesetze zu verstehen.
Unsicherheit einplanen
Diese Prämisse, dass durch exaktes Forschen
allgemein geltende und unverrückbare Gesetzmäßigkeiten entdeckt werden, verliert
sehr schnell ihre Gültigkeit, sobald der Naturwissenschaftler sein Labor verlässt, um sich
um seine eigene berufliche Zukunft zu kümmern. Die Fragestellungen hier heißen: Was
für Jobmöglichkeiten gibt es? Welche ist die
für mich Passende? Wie bekomme ich diesen
Job? Welche Voraussetzungen gibt es dafür?
Alles Fragestellungen, auf die es trotz noch so
gründlicher Erforschung und Untersuchung nie
verlässliche und allgemeingültige Antworten
geben wird – hier bestimmt nicht die Natur
die Gesetzmäßigkeiten, sondern der Mensch,
und diese „Gesetzmäßigkeiten“ können daher
schnell variieren, je nach Konjunktur, Marktlage
und Moden. Ein Nachwuchsnaturwissenschaftler, der auszieht, den Arbeitsmarkt zu erforschen
erfährt zum Beispiel „für eine wissenschaftliche
Karriere muss man in den USA gewesen sein“,
„wechsle nach der Doktorarbeit unbedingt die
Arbeitsgruppe“, „finanziere dich früh über eigene Grants“,„strebe auf jeden Fall die Habilitation
an“,„die Habilitation ist überholt“,„forsche rund
um die Uhr“, „Forschungskarriere und Familie
sind nicht vereinbar“, „mache unbedingt ein
Auslandsemester im Studium“, „ziehe das
Studium so schnell wie möglich durch und
lass Firlefanz wie Auslandssemester tunlichst
bleiben“ und so weiter und so fort…
In diesem Meinungs- und Modenwirrwarr
fühlen sich Nachwuchsnaturwissenschaftler
verständlicherweise oft verloren, besonders bei
Studierenden und Doktoranden ist diesbezüg34 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
35_LW4_2010_Karrierewelt_Weber.indd 34
lich eine große Unsicherheit zu beobachten.Wie
kann man trotz dieser inhärenten Unsicherheit
und schwankenden Rahmenbedingungen seine
eigene Karriere nachhaltig planen? Konkrete
Handlungsanweisungen helfen hier nicht weiter, sondern nur eine Herangehensweise, in der
bewusst Unsicherheit, Risiko und unerwartete
Ereignisse von Anfang an ihren Platz haben und
Strategien entwickelt werden, damit umzugehen. Wo lernt man so eine Herangehensweise?
Ziemlich sicher nicht in den klassischen Naturwissenschaften mit den allgemeingültigen Naturgesetzen, sondern viel eher in den Betriebswirtschafts- und Politikwissenschaften, beides
Bereiche, in denen das Betätigungsfeld inhärent
großen Schwankungen und Zeitströmungen
unterworfen ist. Nicht umsonst büffeln angehende Betriebswirte in den ersten Semestern
mehr Statistik als Naturwissenschaftler. Mit
diesen Werkzeugen in der Hand sind sie in
der Lage, aus diffusen, teils widersprüchlichen
Ausgangdaten Wahrscheinlichkeiten für das
Eintreffen des einen oder anderen Ereignisses
abzuschätzen und somit ihr Handeln darauf
auszurichten.
Ausprobieren und Plan B wichtig
Übertragen auf die eigene Karriereplanung impliziert diese Herangehensweise unter anderem
folgende Aktivitäten:
Beschaffen Sie sich schon früh im Studium
vielseitige Informationen zum Arbeitsmarkt, aus
möglichst vielen Quellen, und haben Sie im Hinterkopf, dass jede dieser Informationen mit einer
gewissen Unsicherheit behaftet ist. Gewichten
Sie die Informationen und machen Sie sich Ihr
eigenes Bild der Arbeitsmarktsituation. Informationsquellen gibt es, wie etwa durch Firmenexkursionen, Job-Messen, persönliche Kontakte,
Recruiting events von Unternehmen (besonders
häufig bei Unternehmensberatungen).
Schnuppern Sie während des Studiums in
möglichst vielen Bereichen im Rahmen von
Industriepraktika, HiWi-Stellen und Volontariaten. So bekommen Sie hands-on-Erfahrung
und Kontakte und können abschätzen, welches
Umfeld am besten zu Ihnen passt.
Für die Auswahl der Doktorarbeit/des Postdocs: Neben Arbeitsgebiet, Reputation der
Gruppe und vorhandene Ressourcen sollte auf
den Werdegang ehemaliger Mitarbeiterinnen
und Mitarbeiter der Gruppe Wert gelegt werden.
Hat die Mehrzahl der Alumni Jobs, die Sie später
Mit 34 Jahren ist Wilfried Weber im ver
gangenen Jahr zu Deutschlands erstem
W3-Professor für Synthetische Biologie
an das Freiburger Zentrum für Biologische
Signalstudien (bioss) berufen worden.
Vom Beginn seines Biochemiestudiums
in Tübingen (1994-1997) und an der
European School for Biotechnology in
Straßburg (1997-2000) an suchte Weber
die Praxis – seien es Forschungsarbeiten
oder Industriepraktika (Merck) – und
machte seine Diplomarbeit denn auch bei
Novartis (2000), die Doktorarbeit bei Prof.
Dr. Martin Fussenegger an der ETH Zürich
(2003). Nach gut zwei Jahren Postdoc-Zeit
am ETH-Institut für Biotechnologie (20032005) und einer Management-Fortbildung
stieg der Co-Gründer der Firmen Cistronics
Antiinfectives und BioVersys zum Grup
penleiter am ETH-Institut für Chemie- und
Bioengineering auf (2006-2008), wechelte
an das Department „Biosystems Science
and Engineering“ (2008-2009) und habi
litierte sich dort (2009). Seit April forscht
der Mitinhaber von acht Patenten, der
bereits 50 Publikationen vorzuweisen hat,
im bioss an der Konstruktion synthetischer
Signalnetzwerke und deren Anwendung
in Säugerzellen.
auch gerne hätten, bereitet diese Arbeitsgruppe
offensichtlich optimal auf so eine berufliche Zukunft vor. Egal wie viele Informationen Sie jedoch
sammeln und wie sorgfältig Sie diese gewichten
und auswerten, es bleibt immer eine gewisse
Unsicherheit. Trotz aller Vorbereitungen kann
es einfach der falsche Ort oder die falsche Zeit
für den Wunschjob sein. Haben Sie daher immer
einen Plan B in der Hinterhand, falls die Erfüllung
von Plan A unwahrscheinlich wird.
Wenn Sie trotz aller Informationen keine
rationale Entscheidung treffen können, wählen
Sie die Option, die mehr Freude, Erfüllung und
Spaß verspricht und Ihren natürlichen Talenten
entgegenkommt. In so einer Tätigkeit fällt es Ihnen leicht, überdurchschnittliche Leistungen zu
erbringen. Und durch diese Leistungen fallen Sie
positiv auf und haben hervorragende Chancen
auf Ihren Wunschjob.
LABORWELT
17.06.2010 10:29:40 Uhr
Gesundheitspolitik & Lizenzkooperationen
Pharma-Mittelstand & Biotech-KMU:
Nischen, Nutzen, Neuerungen
© VG Bild-Kunst, Bonn 2008
10. September 2010, 9 –17 Uhr, Köln, Gerling-Quartier, Hildeboldplatz 20
Warum die Teilnahme lohnt:
Zahlreiche Änderungen im Gesundheitssystem stellen das Geschäftsmodell des deutschen Pharma-Mittelstandes auf den
Prüfstand. Kosten-Nutzen-Bewertung, Rabattverträge oder Festbeträge erhöhen den Zwang zur Innovation.
Viele Unternehmen suchen als Spezialisten ihr Heil in der Nische. Damit wird der Pharma-Mittelstand zum natürlichen Partner
der innovativen Life Sciences-Unternehmen. Die Konferenz ist eine Fortsetzung der erfolgreichen Auftaktveranstaltung
„Pharma-Mittelstand und Biotech-KMU – gemeinsam stärker?“ aus dem Jahr 2008.
Aus dem Programm:
Gesundheitspolitik: Neue Erstattungsmodelle in der Nische; Der Solitär, das unbekannte Wesen;
Erstattung: Zusatznutzen – was wird zukünftig noch bezahlt?
Strategie: Personalisierte Medizin – wie klein darf eine Patientengruppe sein?
Kooperationsbeispiele: Produktion, klinische Entwicklung, Akquisition, Vermarktung
Rahmenbedingungen: Kapital, Umsätze, Steuern
Abschließend optional Cocktail-Empfang und Architekturführung durch das Gerling-Quartier in Köln.
Bitte registrieren Sie sich unter www.biocom.de/events oder senden Sie uns eine E-Mail an [email protected].
Lokaler Partner:
Sponsoren:
Eine Veranstaltung der BIOCOM AG in Kooperation mit dem Bundesverband der Pharmazeutischen Industrie e.V.
Organisation: BIOCOM Media GmbH | Stralsunder Str. 58-59 | 13355 Berlin
www.biocom.de | [email protected] | Tel. +49 (0)30 264921-48 | Fax +49 (0)30 264921-66
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17.06.2010
16.06.2010 10:30:31
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36 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
36_39-45_LW4_10_Marktuebersicht.indd 36
96 well hybrid Peltier block with ± 0,25°C
uniformity at 72°C I Scanning mechanism
without any position effects I 5 dye channels with no cross talk (below 0,1%)
Up to 2,5°C per second
Outstanding technical support and application support
Technische Daten
Heiz-/Külraten
Besonderheiten/
Extras
Starting at 26.995,– Euro
Very easy to use instrument with highest
sensitivity and widest dynamic range (10
orders of magnitude) I Built-in computer
to protect data of Windows crashes I Free
software updates and upgrades
Beschreibung des
Produktes
Preis
GeneExpression, GMO detection and
quantification, SNP detection, Pathogen
and allergene detection and quantification,
Thermal Shift Assays
Tab_Fließtext
Mx3005P-QPCR System
Tab_Firmenanschrift
Agilent Technologies
Hewlett-Packard-Str. 8
76337 Waldbronn
Einsatzgebiet
Produktname
Tab_Kategorie
Firma/Kontakt
ab 20.000,– Euro
Highspeed Real-Time PCR bis zu 10x schneller als herkömmliche qPCR-Cycler I Patentiertes, faseroptisches System für hohe
Signalhomogenitäten I Enorme Kostenreduktion – nur 5 µl pro
Reaktion möglich I Energieeffizient und RoHS-konform I Integrierte, anwenderfreundliche Kontroll- und Auswertesoftware
(qPCRsoft) mit absoluter und relativer Quantifizierung, DDCtMethode, Allel-Diskriminierung und PCR-Effizienzen
Heizrate: 12 °C/s max, (0,1 bis 12 °C/s) I Kühlrate: 8 °C/s max,
(0,1 bis 8 °C/s)
Abmessungen (B x H x T): 240 mm x 430 mm x 255 mm I
Gewicht: ca. 10 kg I Leistungsaufnahme: 420 W (max.) I 9
verschiedene Farb- bzw. FRET-Module I Detektion der 96 WellMikroplatte in 4 Sekunden I Beheizter gleitender Deckel bis
120 °C (manuelles oder motorisiertes Öffnen/Schließen) I SPSTechnologie (Sample Protection System) I Block Control oder
(simulated) Tube Control I Probenblocktemperatur bis 105 °C I
Zeit- und Temperatur-Inkrement und -Dekrement
Kombination aus rapidPCR und extrem schneller Real-Time
Fluoreszenz-Detektion I Integrierte Real-Time-Software beinhaltet automatische Daten-Evaluierung zur Quantifizierung,
Bestimmung von Expressionsverhältnissen und PCR-Effizienzen
I Multi-Komponenten-Analyse I Ausrüstung mit bis zu 4 Anregungs- und Emissionsfiltern möglich I Optimiert auf Reduktion
der Probenvolumina bis zu 5 µl I Patentiertes, faseroptisches
System garantiert die Detektion stringent homogener Fluoreszenzsignale über alle 96 Wells I 9 hochaufgelöste Farb- und
FRET-Module mit unterschiedlichen Anregungs- und Emissionswellenlängen für die flexible Anpassung des qTOWER
Nachweis viraler und bakterieller DNA oder RNA I Nukleinsäurequantifizierung I Titerbestimmung I Kontinuierliche Detektion
von PCR-Amplifikationen I SNP-Diagnostik I Transkriptionsstudien
qTOWER
Analytik Jena
Konrad Zuse Str. 1
07745 Jena
Tel.: +49-(0)-3641-779400
Fax: +49 (0) 3641-77767776
Angelika Hornischer
Intuitive, flexible Software und Wizards leiten durch das Real-Time
PCR-Experiment in frei Schritten, schnelles System mit plug-and-playAssays und -Reagenzien, LCD-Touchscreen und USB-Drive mit der
Option für eine “PC-freie” Verwendung des Geräts, Remote Monitoring- und Email-Notification-Funktion, StepOnePlus™ Real-Time
PCR-System I braucht 38% weniger Energie für eine Probe als andere
Geräte
Temperaturbereich von 4°C-100°C bei einer Genauigkeit von
±0.25°C (35°C to 95°C) vom Setpoint/Angezeigte Temperatur, alle 3
min. Messung nach Start, Sample Ramp Rate im Fast Mode: ±2.2 °C/
sec, Standard Mode: – 1.6°C/sec
VeriFlex™ Block für 25°C (5°C Zone-to-Zone), Peltier-basiertes Thermal Cycling-System, 96-Well (0.1 ml)-Platten für 10-30µl, qPCR-Run
beim Standard Cycling in weniger als 2 hrs, Fast Cycling benötigt
weniger als 40 min., Auflösung der Schmelzkurve: in 0.1°C
96 well, 4 Farben, Real-Time PCR-System
Schnell und einfache Low- to High-throughput RT-PCR-Anwendungen
mit publikationsreifen Ergebnissen innerhalb eines Tages
StepOnePlus™ Real-Time PCR-System
Applied Biosystems
(part of Life Technologies)
Frankfurter Str. 129B
64293 Darmstadt
[email protected]
www.appliedbiosystems.com
Tel.: +49-(0)6151-9670-5335
Fax: +49-(0)6151-9670-5599
Marktübersicht Thema
Real-time PCR
Marktübersicht: Real-time
Thema PCR
Ob in Grundlagenforschung oder molekularer Diagnostik – die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist nach gut 20 Jahren als Arbeitspferd moBU
lekularbiologischer Labors nicht mehr wegzudenken. Trotz ausgefeilter und optimierter Amplifikationsprozesse gibt es immer wieder neue
Optimierungen, insbesondere im Feld der Real-time PCR. Einen Überblick über das aktuelle Leistungsportfolio der Anbieter, die sich an der
LABORWELT-Produktumfrage beteiligt haben, gibt die vorliegende Marktübersicht.
LABORWELT
17.06.2010 10:31:00 Uhr
LABORWELT
SensiMix real-time PCR-Reagenzien werden als 2x
Mastermix angeboten. Die Anzahl der Reaktionen
bezieht sich immer auf ein Reaktionsvolumen von
50µl. Geringere Volumina sind möglich.
Biolines Sensimix ist eine umfangreiche, hochoptimierte, Produktpalette für real-time PCR-Experimente mit RNA- oder DNA-Templates für alle
gängigen real-time PCR-Geräte. Reagenzien, die
einer konsequenten Qualitätskontrolle unterzogen
werden, und ein spezifisches Hot-Start PCR-Enzym
verhindern die Bildung von Primer-Dimeren sowie
unspezifischen Amplifikationen und ermöglichen
extrem schnelle Protokolle.
Preis
Rox Passive Reference Dyes auch erhältlich
Preisliste
https://www.bioline.com/h_product_list.asp
Sonderabfüllungen auf Anfrage möglich
Optimiert für Multiplex Real-time quantitative PCR
Die Emissionsmaxima der CAL Fluor- and QuasarFarbstoffe liegen zwischen 447 nm und 705 nm
I CAL Fluor and Quasar-Farbstoffe können in alle
üblichen Probenformate wie TaqMan, Black Hole
Scorpions, Molecular Beacons oder Amplifluor
Direct eingebaut werden I CAL Fluor- and QuasarFarbstoffe sind optimal kombinierbar mit den
entsprechenden Black Hole Quenchers (keine
native Fluoreszenz)
Technische Daten
I Duplex, triplex und quadraplex möglich I Kosten
effektive Synthese I Stabiler als konventionelle
Proben I Kompatibel mit den üblichen Real-time
qPCR-Instrumenten I Besonders effizient in Kombination mit Black Hole Quenchers (BHQ) I Super-
CAL Fluor- und Quasar-Farbstoffe sind optimierte
Fluoreszenzfarbstoffe (Emissionsmaxima zwischen
447 nm und 705 nm) für die Herstellung von
Proben und Primern für die Real-Time qPCR. Sie
stellen eine stabilere und kostengünstigere Alternative zu herkömmlichen Farbstoffen wie TET, JOE,
VIC, HEX, Texas Red, Cy3, Cy5 dar.
Beschreibung des
Produktes
Real-time PCR Kits basierend auf SYBR Green,
Sonden- und HRM-Technologie I auf allen gängigen Geräten einzusetzen.
Besonderheiten/
Extras
Real-time quantitative PCR
Einsatzgebiet
SensiMix real-time PCR-Produkte
Protokolle zu den unterschiedlichen Kits:
https://www.bioline.com/h_product_list.asp
Custom Real-Time qPCR Probes and Primers with
CAL Fluor and Quasar Dyes
Produktname
Bioline GmbH
Im Biotechnologie Park TGZ II
14943 Luckenwalde
Tel.: +49-(0)3371-681-229
Fax: +49-(0)3371-681-244
[email protected]
https://www.bioline.com
Holger Berthel
Heiz-/Külraten
BioCat GmbH
Im Neuenheimer Feld 584
D-69120 Heidelberg
Tel.: +49-6221-7141516
Fax: +49-6221-7141529
[email protected], www.biocat.com
Dr. Elke Gamer
Firma/Kontakt
1 Kit für 200 Reaktionen (50 µl-Ansätze):
ab 188 Euro
mit oder ohne Fluoreszenzfarbstoff Green DNA
Dye I erhältlich I mit oder ohne Referenzfarbstoff
ROX lieferbar I für diverse gängige Real-Time
PCR-Geräte geeignet I mit verschiedenen Mg2+Konzentrationen erhältlich I Zusammensetzung
auf eventuelle Uracil-N-Glycosylase-Behandlung
abgestimmt
PCR-Cycler-spezifisch
s. Protokoll
2x PCR Master Mix mit optimiertem Puffersystem,
Nucleotiden, einer chemisch modifizierten TaqPolymerase für den Hot Start-Einsatz, ggf. Referenzfarbstoff ROX. I zusätzlich: Glass Blocking
Reagenz (für LightCycler), ggf. Fluoreszenzfarbstoff Green DNA Dye I,
quantitative PCR, z.B. SNP- und Genexpressionsanalysen
RealQ PCR Master Mix
Biomol GmbH
22769 Hamburg
Waidmannstr. 35
www.biomol.de
Dr. Edgar Lipsius
Tel.: +49-(0)40-853260-37
das CFX System arbeitet auch unabhängig vom Computer I Automatisierbar für bis zu 15x96 oder 20x384
well-Platten I E-Mail-Erinnerung mit angehängtem
Datenfile, sobald ein PCR-Lauf beendet ist. I Integrierte Software zur Genexpressionsanalyse mit Berücksichtigung der PCR-Effizienz und Verwendung mehrerer Referenzgene zur Normalisierung I Beinhaltet eine
kostenfreie Lizenz für Biogazelles qBasePlus-Software
(MIQE compliant).
Thermoblock: maximale Heizrate 5°C/sec, durchschnittliche Heizraterate 3.3°C/sec, Genauigkeit ±0.2°C bei
90°C, Uniformität ± 0.4°C nach 10 Sekunden bei
90°C, Temperaturbereich 0-100°C, Temperaturgardient
1-24°C, Heizdeckeltemperatur 105°C
Optisches 96 well-Modul: Anregung mittels sechs
gefilterter LEDs und Detektion mittels sechs gefilterter
Photodioden im Bereich 450-730nm. Sensitivität: 1
Kopie einer Zielsequenz humaner genomischer DNA.
Dynamischer Detektionsbereich 10 Größenordnungen
Lizenziertes, sehr flexibles und modulares high end
real-time qPCR-System mit austauschbaren Thermoblöcken (2x48, 96 und 384 well) für die konventionelle und die quantitative real-time PCR auch mit Thermogradientenfunktion. Patentierter Masse-reduzierter
96 well-Thermoblock unterstützt die Fast PCR.
qPCR, Genstudien, präzise Schmelzkurvenanalyse,
Genotypisierung
CFX96TM CFX384TM Real-Time PCR Detection System
Bio-Rad Laboratories GmbH
Heidemannstraße 164
80939 München
Dr. Marcus Neusser
Marktübersicht Real-time PCR
11. Jahrgang | Nr. 4/2010 | 39
17.06.2010 10:31:07 Uhr
Eppendorf Vertrieb Deutschland GmbH
Peter-Henlein-Straße 2,
50389 Wesseling-Berzdorf
Tel.: 01803-255911 (9 Ct./Min aus dem deutschen Fetznetz)
Fax: +40-(0)2232-418-155
[email protected]
www.eppendorf.de
Mastercycler® ep realplex
Rohdaten: Softwaremodul zur Betrachtung der generierten Rohdaten in Echtzeit I Schmelzkurvenanalyse zur Unterscheidung von spezifischen und unspezifischen PCR-Produkten
sowie wichtiges Instrument für die Genotypisierung von SNPs I Quantifizierung / relative
Quantifizierung: Auswertemodul zur absoluten Quantifizierung von DNA bzw. zur relativen
Quantifizierung für Genexpressionsanalysen basierend auf der ΔΔCt-Methode I Genidentifizierung: Softwaremodul zur Durchführung von Alleldiskriminierungen. Als Basis dienen
Daten, die zuvor in Schmelzkurvenanalysen, Endpunktmessungen oder Ct-Wertbestimmungen
generiert wurden. I Endpunktmessungen: Softwaremodul zur Bestimmung absoluter Fluoreszenzintensitäten, unabhängig von vorangegangenen DNA-Amplifikationen I ± Assay: Softwaremodul zur Unterscheidung positiver und negativer Proben durch Festlegen von Schwellenwerten. Als Basis dienen Daten aus vorangegangenen Endpunktmessungen.
Thermocycler: 96-well Mikrotiterplattenformat I Gradientenfunktion I Heizraten mind. 5°C/
sec. I Kühlrate mind. 3,5°C/sec. I Fast-PCR-Option durch Silberblocktechnik I geräuscharme
Heiz- und Kühlfunktion I Optik: Fluoreszenzdetektion via Leuchtdioden I Multi-KanalDetektion I Detektion von FAM, SYBR Green I, VIC, JOE, NED, TAMRA, ROX I PMT-Technik I
Software: Online Real-Time-Darstellung von Beginn der Datenaufnahme an I Darstellung der
prozessierten Daten I Schmelzkurvenanalyse I Automatische Kalkulation des 2-DCt-Wertes bei
relativer Quantifizierung I Intuitive Menuesteuerung I Kontinuierliches up-date der Software
I Computer: High-End-Prozessor I mind. 512 MB RAM I DVD-RW Laufwerk I Netzwerkanschluss I Flachbildschirm I Flash Memory Speicherung auf mobiler Festplatte mind. 1 GB I
System-Software vorinstalliert I Service: 2 Jahre Garantie I Verbrauchsmaterialien:· systemunabhängige Reagenzien und Consumables
Optisches Modul: Anregungslichtquelle 96 LEDs (470 nm) I Emissionsfilter 520 / 550 nm
(realplex2), 520 / 550 / 580 / 605 nm (realplex4) I Detektor: 1 Photomultiplier (realplex2), 2 Photomultiplier (realplex4) I Dynamischer Bereich: lineare Detektion über 8 logarithmische Stufen I
Sensitivität ≤50 fM Fluorescein I Thermomodul: Probenkapazität 96 x 0.2 ml PCR-Gefäße oder
eine 96er PCR-Platte (nach SBS-Standard) I Temperierbereich des Blocks 4-99°C I Spannweite
des Gradienten 1-20°C (Thermomodul Mastercycler ep)/1-24°C (Thermomodul Mastercycler ep
S) I Spannweite des Gradienten 30-99°C I Temperatur des Deckels 105°C I Blockhomogenität
35°C±0.3°C/90°C±0.4°C I Regelgenauigkeit ±0.2°C I Gesamtsystem: Abmessungen (B x T x
H) 26cm x 41cm x 39,6cm I Gesamtgewicht 24 kg I Gewicht Thermomodul 17 kg I Gewicht Detektionsmodul 7 kg I Netzanschluss 200-240V, 50 Hz - 60 Hz I Leistungsaufnahme 800 W
Heizrate: ca. 4°C/s (Thermomodul Mastercycler ep), ca.6°C/s (Thermomodul Mastercycler ep S)
Kühlrate: ca. 3°C/s (Thermomodul Mastercycler ep), ca. 4.5°C/s (Thermomodul Mastercycler ep S)
Modular aufgebautes Konzept I SteadySlope-Gradiententechnologie zur einfachen Übernahme
von Gradienten-Experimenten in die Routine I Thermal Sample Protection-Technologie zur
Vermeidung unspezifische Annealingprozesse und Verdunstung I Optische System mit exklusiven Partikelschutz (Slip Cover - lichtdurchlässige Abdeckung der optischen Öffnungen der
Heizplatte, US Patent Pending) und Photomultiplier der neuesten Generation I Impuls-PCR bei
Silberblockvariante möglich I lizenziertes real-time PCR-System I lebenslange Garantie auf
LEDs I systemunabhängige Reagenzien und Consumables
Mastercycler® ep realplex 2 mit Aluminiumblock und zwei Emissionsfiltern: 33.670 Euro I Mastercycler® ep realplex 2 S mit Silberblock und zwei Emissionsfiltern: 34.740 Euro
Firma/Kontakt
Produktname
Einsatzgebiet
Beschreibung des
Produktes
Technische Daten
Heiz-/Külraten
Besonderheiten/
Extras
Preis
F-415/416 DyNAmo™ (Color) Flash SYBR® Green qPCR Kit
Finnzymes
Vertrieb Deutschland/Österreich:
Biozym Scientific GmbH
31840 Hess. Oldendorf
www.biozym.com
Helmut Prechel
Tel.: +49-(0)-5152 9020
[email protected]
40 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
From 129,- Euro per probe
Online qPCR primer & probe design tools for single- and bi-plex real-time PCR I Convenient online
ordering, tracking and re-ordering I Ready-to-use
dilution buffer free of charge I Free online reports
and documentation
k. A
Guaranteed minimum yields I 4 different synthesis
scales available I Length: 5-40 bases I HPLC purification included I Quality control by Trityl monitoring, OD measurement, MALDI-TOF MS
Dual Labeled Probes & Molecular Beacons available
with more than 30 different fluorescent dyes and
various quencher options covering the complete
emission spectra. Can be used on all state-of-the-art
real-time instruments – LightCycler® Probes – sold
under the license from Roche Diagnostics GmbH
Ab 50 ct/rxn (Listenpreis)
Extrem schnelle Protokolle I Hohe Spezifität/Sensitivität und
höhere Signalintensität I Eliminiert Carry-over-Kontaminationen: dUTP im Master-Mix ermöglicht UNG-Behandlung I
Sicheres Pipettieren in weißen Plates: farbiger 2x Mix (ColorFlash) I Kompatibel zu qPCR-optimiertem cDNA-Synthese-Kit
(F-470)
Geeignet für Fast und konventionelle qPCR-Geräte
2x Mastermix I Kombiniertes Annealing/Elongation in nur
15 s möglich I dUTP im Master-Mix I Blau-gefärbter 2 x Mix
(ColorFlash)
qPCR Kit
Gene Expression Profiling I MicroRNA Expression I Gen-Expressionsanalyse I Quantifizierung von DNA- oder
SNP Genotyping I Mutation Analysis I Translocation RNA-Targets I Detektion von Mikroorganismen I QuantifizieAnalysis I Transgene Detection / Quantification I
rung einer Viruslast
Pathogen Detection / Gene Detection I DNA-Copy
Number Calculation I Validation of Microarrays I
Allelic-Discrimination
qPCR Probes/FRET Probes
Eurofins MWG Operon
Anzinger Straße 7a
85560 Ebersberg
Dr. Alexander Rácz
Tel.: +49-(0)8092-8289-0
[email protected]
LABORWELT
17.06.2010 10:31:14 Uhr
Biometra – An Analytik Jena Company
Rudolf-Wissell-Str. 30
37079 Göttingen
Tel.: +49-(0)551-506860
Fax: +49-(0)551-5068666
www.biometra.com, [email protected]
Dr. Holger Densow
TOptical Thermocycler
Real-time PCR, bis zu 6-fach-Multiplexing
96 Well real-time PCR-Thermocycler mit herausragenden Heiz- und Kühlraten sowie exzellenter
Temperaturuniformität I TProfessional Thermocycler nachrüstbar mit optischem Modul I Block
wahlweise mit/ohne Gradient I Freie Konfigurierbarkeit mit bis zu 6 Farbfiltermodulen zur
Detektion aller gewöhnlich verwendeten Fluoreszenzfarbstoffe I Anregung durch drei verschiedenfarbige LEDs I Patentierter Array mit Hochleistungs-Optikfasern zur verlustfreien Anregung
und Detektion der Fluoreszenzfarbstoffe I Hochsensitiver Channel Photo Multiplier (CPM) mit
effizienter Rauschunterdrückung I Leicht zu bedienende PC-Software qPCRsoft zum Erstellen
von Experimenten, zur Auswertung und zum Datenexport
Hardware Blockformat 96 Well I Deckeltemperatur 30-99°C I Gradientenspanne 40°C I Ramping rate Min 0,1°C/sec, max. 5,0°C/sec I Blockhomogenität ± 0,15°C bei 55°C (gemessen nach
15 sek), ±0,25°C bei 72°C; 0,50°C bei 95°C I Kontrollgenauigkeit ±0,10°C I Temperaturbereich
Block 3- 99°C I Temperaturinkremente Min. 0,1°C/Zyklus I Zeitinkremente Min. 1 sec/Zyklus I
Heizdeckel - Manueller Öffnungsmechanismus, automatischer Anpressdruck I Anpressdruck Heizdeckel 10 kg, automatisiert I Kontrollmodus - Ansteuerung über PC, remote control Modus I
Programmspeicherplatz - Unlimitiert auf PC I Abmessungen 28cm x 38cm x 43cm (28cm x 64cm
x 43cm im geöffneten Zustand) I Betriebsspannung 100V, 110V, 230V I Betriebsbedingungen
15°C bis 35°C, max. 70% Luftfeuchtigkeit, max. 2000 m NN I Unterstützte Plastikwaren 96
Mikroplatten mit optischer adhäsiver Folie; 8er Streifen 0,2 ml mit optischen Deckeln;0,2 ml
Einzelgefäße mit optischen Deckeln I Optik: Sensitivität 1nmol/l FAM bei 30µl Probenvolumen
in einer 96-Well PCR-Platte I Messzeit - 96-Well Platte (Einfachmessung, 6 Farben) ca. 8 sek. I
Messbereich ±130 000 (+/-17 bit) I Blockkapazität 96 Well (für 96 Well Mikroplatten, 8er Streifen, Einzelgefäße) I Probenvolumen 5-80µl I Lichtquelle - Drei langlebige, hoch-intensive LEDs
(blau, weiss, rot) I Filter - Filterrad mit Stepmotor, 6 Positionen für Farbfilter I Lichtweg - Ein Array
aus 8 Hochleistungs-Optikfasern in einem Shuttle System leitet LED-Licht durch Linsen gebündelt
auf Proben. Die Anregung erfolgt von oben durch den Deckel der Probengefäße. Zurückgestrahltes Licht wird durch Linsen gebündelt und über optische Fasern zu einem Photomultiplier geleitet
I Detektor - Hochsensitiver Channel Photo Multiplier (CPM) I Optimales Signal-/Rauschverhalten
durch effiziente Rauschunterdrückung (decreased SNR (signal/noise ratio)-Technologie) I Farbfiltermodule 6 Farbfiltermodule für alle häufig genutzten real-time PCR-Farbstoffe I 4 FRET-Filter
Kombinationen I Software: qPCRsoft I Steuer- und Analysensoftware I Analysemethoden I
Absolute Quantifizierung I Relative Quantifizierung I ΔΔCt Methode I Allelische Diskriminierung I Effizienzberechnung I Exportfunktionen I Excel I REST I qBASE I Biogazelle I Sicherheit
I Adminstratorfunktion I MIQE-konforme Probendokumentation
Maximale Heizrate* 6,0°C/s I Durchschn. Heizrate* 5,0°C/s / Maximale Kühlrate* 4,5°C/s I
Durchschn. Kühlrate* 3,5°C/s, * Gemessen im Block
freie Konfigurierbarkeit der Ausstattung mit Farbfiltermodulen I Optimale Anregung über
3 LEDs statt nur einer wide-blue LED I Modulares Blockkonzept
20.990 Euro ohne Gradientenfunktion, ohne Farbfiltermodul I 21.990 Euro mit Gradientenfunktion, ohne Farbfiltermodul I 2.995 Euro pro Farbfiltermodul
Firma/Kontakt
Produktname
Einsatzgebiet
Beschreibung des
Produktes
LABORWELT
Technische Daten
Heiz-/Külraten
Besonderheiten/
Extras
Preis
als OEM-Lösung bzw. im Lizenzmodell
Software für PCR-Fragestellungen: Steuerung, Vernetzung, Datenauswertung, Kitbezogene Standardauswertungen und zur Simulation
k. A.
Software unter Windows Vista/Windows7 und Windows
CE
Umfangreiche Software-Bibliothek im Themenfeld PCRTechnologie, welche nach Kundenanforderungen zur
OEM-Produkten oder in Lizenz umgesetzt wird. Features: I 1. Graphische Editoren für einfache Benutzung
I 2. Proben und Assay-Management I 3. Datenauswertung für Schmelzkurven, Endpunkt und weitere quantitative Assays I 4. Ablaufsteuerung für die Kontrolle von
PCR-Läufen I 5. Validierbar nach GLP/GAMP
Unternehmen, die Geräte für PCR entwickeln, vertreiben bzw. PCR-basierte Kits herstellen
Software für PCR-Fragestellungen
Hölle & Hüttner AG
Derendinger Str. 40
72072 Tübingen
Joachim Zühlke
[email protected]
Vollservice oder einzelne Module (RNA-Isolierung, cDNASynthese, real-time PCR-Reaktion, Datenauswertung) I
IMGM Laboratories ist gemäß DIN EN ISO/IEC 17025
akkreditiert und hält außerdem eine Akkreditierung für
die Genexpressionsanalytik mittels Microarrays und quantitativer real-time PCR
Messung der Proben auf der Technologieplattform
AB7900HT (Applied Biosystems)
und „custom designed“ TaqMan®-Einzelassays (Applied Biosystems) I Messung von selbst konfigurierten
TaqMan®-Platten sowie TaqMan®-Arrays (Applied Biosystems) I Nutzung von TaqMan®-Themen-Arrays (Applied
Biosystems)
Assaydesign für quantitative und qualitative Analysen
I Verwendung von „inventoried“, „made-to-order“
Validierung von Ergebnissen aus Microarray-Experimenten I Genexpressionsstudien I miRNA Profiling I Kopienzahlvariationen (CNV) I SNP Genotypisierung I Identifizierung von Housekeeping-Genen
TaqMan®-basierte quantitative real-time PCR
IMGM Laboratories GmbH
Lochhamer Str. 29
82152 Martinsried
Tel.: +49-(0)89-895578-40
Fax: +49-(0)89-895578-41
www.imgm.com, [email protected]
Dr. Ralph Oehlmann
11. Jahrgang | Nr. 4/2010 | 41
17.06.2010 10:31:19 Uhr
42 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
Highly sensitive and accurate real-time
PCR quantification of genomic DNA or
cDNA targets I complex genomic or cDNA
templates I very low-copy targets
Only primers and template DNA are
added to prepare the final PCR I accurate quantification over several logs of
template I use of any sequence-specific
probe on lots of different real-time cycler
I highly sensitive detection of low-copy
targets I no need to optimize reaction
and cycling conditions
Reaction volume of 25 µl or 50 µl
The Hot Start DNA Polymerase is activated in the 5-minute incubation at 95°C
before PCR cycling.
Choice of reference dye (ROX or
Fluorescein)
Einsatzgebiet
Beschreibung des
Produktes
Technische Daten
Heiz-/Külraten
Besonderheiten/
Extras
50 reactions 71,00 Euro
Mengenrabatte
Hot Start Q-PCR Master Mix
Produktname
Preis
Invitek GmbH
Robert-Rössle-Str. 10
13125 Berlin
Tel: +49-(0)30-9489-2908
Fax: +49-(0)30-9489-3795
[email protected]
Firma/Kontakt
Homepage
Besseres Signal durch SYBR® GreenER™
und dadurch erhöhte Sensitivität, frühere
Ct Values, reduzierte Carry-over-Kontamination und PCR-Inhibition, 2. Schritt Kits
erhöhen die Sensitivität mit dem neuen
SuperScript® VILO™ cDNA Synthesis Kit,
läuft auf allen FAST-Instrumenten und ist
im stabilen SuperMix-Format erhältlich
cDNA-Syntheseschritt läuft bei 50°C ab
Basieren auf dem SYBR® GreenER™
Farbstoff und der schnell-aktivierten,
Antikörper-vermittelten Platinum® Taq
DNA Polymerase für eine effiziente Amplifikation bereits im ersten Zyklus
SYBR® GreenER™ 1. Schritt- & 2. SchrittProdukte für die Standard- und schnelle
PCR
Schnelle RT-PCR und qRT-PCR Anwendungen
EXPRESS qPCR and qRT-PCR-Reagenzien
Invitrogen Gmbh
(part of Life Technologies)
Frankfurter Str. 129B
64293 Darmstadt
Kontakt: [email protected]
www.Invitrogen.com
Tel.: 0800-0830902
Fax: 0800-0833435
Umfangreicher Service im Bereich DNA- und
RNA-Synthese und DNA-Sequenzierung
(Sanger und Next-generation). Weitere
Informationen unter www.microsynth.ch.
k. A.
Automatisierte Probenaufbereitung (Tecan,
Qiagen), Analyse mit Geräten von ABI,
Roche und Qiagen. Zertifizierung nach ISO
9001:2000 und Akkreditierung der analytischen Abteilungen nach ISO 17025
(STS 429).
Projektentwicklung und -beratung I
DNA- und RNA-Isolation aus tierischen
und pflanzlichen Geweben oder aus prozessierten Waren I (Real-Time) PCR-AssayEntwicklung I Synthese von Primer-ProbeSets I Validierung von PCR-/qPCR-Assays
I Probenanalyse und Auswertung im
Hochdurchsatz.
Qualitative und/oder quantitative Analysen.
Z.B. zur Qualitätssicherung, Target-Validierung, Genexpressionsanalyse, Genotypisierung, Nachweis von Mikroorganismen,
Allergenen, Tierarten und GVO
PCR- und Real-Time PCR-Services
Microsynth AG
Schützenstr. 15
CH-9436 Balgach
Tel.: +41-(0)71-7228333
Fax.: +41-(0)71-7228758
Dr. Johannes Haugstetter
[email protected]
78,- bis 320,- Euro
Farblich codierte „Pipettierhilfe“ I
Optimiertes Kit für Thermocycler mit
hohen Heiz/Kühlraten I Mastermix
enthält dUTP für UNG-Verdau zum
Schutz vor DNA-Kontaminationen
I ROX-Referenzfarbstoff separat
beiliegend I optimierte Kits für
SYBR Green sowie Probe-Chemie
erhältlich
n/a
Kits für 100 bzw. 500 Reaktionen à
20 µl erhältlich
Optimierter 2x Mastermix für extrem schnelle und spezifische qPCR
I schnelle Protokolle durch kombinierten Annealing und Extensionsschritt in 15 sec I innovativer farbiger Mastermix (Blau) ändert Farbe
nach Zugabe von DNA-Template im
mitgelieferten Verdünnungspuffer
(gelb) zu grün; somit reduzierte Gefahr von Pipettierfehlern I enthält
modifizierte Varianten der Hot Start
Tbr DNA-Polymerase für erhöhte
Performance und Temperaturstabilität I Generierung von frühen, reproduzierbaren c(t)-Werten I Lineare
Werte über 8 Größenordnungen
Quantifizierung von DNA I GenExpressionsstudien I Virale Titerbestimmungen
DyNAmo™ ColorFlash qPCR Kits
New England Biolabs GmbH
Brüningstraße 50 Geb. 852
D-65926 Frankfurt am Main
Tel.: 0800-246-5227
75,- Euro bis 320,- Euro
n/a
Kits für 100 bzw. 500 Reaktionen
a 20 µl erhältlich
„Ready to use“ 2x Mastermix I enthält modifizierte Varianten der Hot
Start Tbr DNA-Polymerase für erhöhte
Performance und Temperaturstabilität
I schnelle Protokolle durch kombinierten Annealing und Extensionsschritt
in 15 sec I Lineare Werte über
8 Größenordnungen
Quantifizierung von DNA I GenExpressionsstudien I Virale Titerbestimmungen
DyNAmo™ qPCR Kit
New England Biolabs GmbH
0800/246-5227
Real-time PCR
LABORWELT
17.06.2010 10:31:27 Uhr
LABORWELT
Kits für 100 bzw. 500 Reaktionen á 20 µl
erhältlich
n/a
ROX Referenzfarbstoff separat beiliegend I
Mastermix enthält dUTP für UNG- Verdau
zum Schutz vor DNA-Kontaminationen I optimierte Kits für SYBR Green und Probe-Chemie
sowie für Block- bzw. Kapillargeräte erhältlich
Tecnische Daten
Heiz-/Külraten
Besonderheiten/
Extras
145,- bis 700,- Euro
Optimiertes Kit für qPCR, ausgehend von RNA
I 2 Schritt-System: enthält optimiertes cDNA
Synthese-Kit sowie DyNAmo qPCR-Kit I “Two
Step“-Protokolle ermöglichen die Detektion
von mehreren Zielgenen von einer cDNASynthese I große Mengen RNA für cDNASynthese einsetzbar, daher Detektion auch
von extrem seltenen RNAs möglich
Beschreibung des
Produktes
Preis
Quantifizierung von RNA I Gen-ExpressionsstudienI Virale Titerbestimmungen
Tab_Fließtext
DyNAmo™ 2-Step qRT-PCR Kits
New
England Biolabs GmbH
Tab_Firmenanschrift
0800-246-5227
Einsatzgebiet
Produktname
Firma/Kontakt
Tab_Kategorie
GoTaq®qPCR Master Mix
Promega GmbH
Schildkrötstraße 15
68199 Mannheim
Tel.: +49-(0)621-8501-0
Nach NIST-Standard kalibrierte Thermofühler
überwachen jedes einzelne Modul I Hintergrundund Threshold-Definition automatisch oder
manuell I Ct-Wert-Ermittlung auch anhand der
2. Ableitung möglich I Excel-Datenexport, GrafikExport im JPG-Format I Administrative Vergabe
von Zugriffsrechten möglich
Heizrate: 10 °C/sec I Kühlrate: 2.5 °C/sec
Temperatur-Zeitgenauigkeit: ± 1.0 s I Temperaturgenauigkeit: ± 0.5 °C von 60 °C bis 95 °C
I Programmierbares Ramping: 0.1 °C/s bis 1.0
°C/s I Maße: B x T x H: 30.5 x 30.5 x 25.5 cm I
Gewicht: 10 kg
16 voneinander unabhängige Module I Extrem
schnelles Heizen und Kühlen I 4-Kanal-LED-Optik
für Multiplex-PCR I Schmelzkurvenanalyse
200 Reaktionen 260,- Euro, Mangenrabatte
Master Mix-Format verringert Pipettieraufwand und
Kontaminationsgefahr. I Optimierter Puffer in Kombination mit Hot Start-Polymerase sorgt für reproduzierbare
Ergebnisse. I Niedrigere Ct-Werte auch bei niedriger
Expression der Zielsequenz I Die GoTaq® Hot StartPolymerase ist an einen Antikörper gebunden und wird
in einem initialen Hitzeschritt von nur 2 min durch
Denaturierung des Antikörpers aktiviert. Die optimierte
Kombination aus Polymerase und Puffer erlaubt auch
eine hohe Zyklenzahl (45-50 Zyklen) und ist kompatibel
mit Programmen, die eine längere Aktivierungszeit
(10min) benötigen. Der GoTaq® qPCR Master Mix ist
außerdem auch mit fast-cycling-Protokollen kompatibel. I Der neu entwickelte Farbstoff zeigt eine höhere
dsDNA-abhängige Fluoreszenzzunahme und weniger
PCR-Inhibierung als SYBR® Green. Daraus resultiert eine
effizientere Amplifikation, die zu niedrigeren Ct-Werten
und größerem linearen Bereich als bei Verwendung von
anderen Farbstoff basierten qPCR-Systemen führt. Zur
Detektion werden dieselben Filtersets verwendet wie
bei SYBR® Green und ROX™.
Real-Time PCR: Qualitative und quantitative
k. A.
Analysen mit Hilfe interkalierender Farbstoffe oder
genspezifischer Sonden in den Bereichen Wissenschaft und Diagnostik.
SmartCycler II
PEQLAB Biotechnologie GmbH
Carl-Thiersch-Str. 2b
91052 Erlangen
Tel.: +49-(0)9131-6107020
Fax: +49-(0)9131-6107099
[email protected]
www.peqlab.com
Dr. Emanuel Clausing
PCR Mycoplasma Test Kit I/RT (Variant A oder
Variant B): 229,- Euro (25 Tests)
Kits detektieren schnell, hochspezifisch und sehr
sensitiv: M. agalactiae, M. arginini, M. arthritidis, M.
bovis, M. capricolum, M. cloacale, M. falconis, M.
faucium, M. fermentans, M. hominis, M. hyorhinis, M.
hyosynoviae, M. opalescens, M. orale, M. pneumoniae,
M. pirum, M. primatum, M. pulmonis, M. salivarium,
M. spermatophilum und M. timone sowie verschiedene Acholeplasma (z.B. A. laidlawii) und SpiroplasmaArten. Einfache Probenvorbereitung.
k. A.
PCR Mycoplasma Test Kit I/RT besteht aus: Reaktionsgefäßen mit lyophilisierten Primern, dNTPs und
Mykoplasmen-spezifischer Sonde; Inhibition Control
Spike (lyophilisiert); Positive Control Spike; Reaktionspuffer; DNA-freies Wasser; Hot-Start Taq Polymerase;
ausreichend für 25 PCR-Tests. I Von dem PCR Mycoplasma Test Kit I/RT existieren zwei Varianten (A und B),
die für unterschiedliche Real-Time PCR Cycler optimiert
wurden.
Real-Time PCR-basierte Kits zur schnellen und sensitiven Nachweis von Mykoplasmen in Zellkulturen.
Auswertung über Real Time PCR-Cycler verschiedener
Hersteller.
Mykoplasmen-Detektion in Zellkulturen (research use
only)
PCR Mycoplasma Test Kit I/RT
PromoCell GmbH
Sickingenstr. 63 / 65
D-69126 Heidelberg
Tel.: +49-(0)6221-64934-0
Fax: +49-(0)6221-64934-40
www.promokine.de
[email protected]
Dr. Jürgen Becker
Marktübersicht
Marktübersicht
real-time
Thema
PCR
11. Jahrgang | Nr. 4/2010 | 43
17.06.2010 10:31:32 Uhr
LightCycler® 1536 System
Tab_Fließtext
LightCycler® 480 System
Mikrotiterplatten-basiertes Real-Time PCR System für den mittleren und
Hochdurchsatzbereich I Genexpressionsanalysen mittels Relativer Quantifizierung I Qualitative Detektion und absolute Quantifizierung von Nukleinsäuren I Genotypisierung bekannter Mutationen (InDels, SNPs) mittels
Sonden-basierter Schmelzkurvenanalyse und Endpunkt-Genotypisierung I
Mono-Color und Multiplex-PCR I Gene Scanning mittels hochauflösender
Schmelzkurvenanalytik zur Detektion von bekannten und unbekannten
SNPs I www.lightcycler-online.com
Patentierte Therma-Base-Technologie sorgt für optimale well-to-wellTemperaturhomogenität I Schnelle Heiz- und Kühlraten: Heizen: 4,8°C/s,
Kühlen: 2,5°C/s I Hardware: modulares System: wahlweise 96- oder 384
well-Format I Patentierte Optik ermöglicht präzise Signaldetektion unabhängig von Probenposition, Normalisierung über Referenzfarbstoffe ist
nicht notwendig I 6 Detektionskanäle für große Flexibilität bei der Wahl
der Detektionsfarbstoffe I Software: bedienerfreundliche Software mit
hochgenauen Auswertelogarithmen I Reagenzien: auf alle Detektionsformate optimal abgestimmte, gebrauchsfertige Mastermixe verfügbar, alle
gängigen Detektionsformate einsetzbar
Tischgerät: B 57.4 cm x T 58.8 cm x H 49.7 cm; Reaktionsvolumen 5 µl–20 Tischgerät: B 57.4 cm x T 58.8 cm x H 49.7 cm I Reaktionsvoluµl (384-well), 10 µl – austauschbare Thermoblöcke:100 µl (96-well) I Anre- men 0,5 µl–2 µl I Anregungsfilter (nm): 465, 533; Detektionsfilter
gungsfilter (nm): 440, 465, 498, 533, 618; Detektionsfilter (nm): 488, 510, (nm): 510, 580
580, 610, 640, 660
Schnelle Heiz- und Kühlraten: Heizen: 4,8°C/s, Kühlen: 2,5°C/s
Hardware: sehr schnelle PCR mit online-Detektion: 40 min im 384er Format;
60 min im 96 er Format I Sehr einfach und schnell austauschbare Thermo
blöcke für 96- Well oder 384-Mikrotiterplatten I präzise Signaldetektion
unabhängig von Probenposition durch patentierte Optik I 6 Detektionskanäle
für große Flexibilität bei der Wahl der Detektionsfarbstoffe I Software:
bedienerfreundliche Software mit hochgenauen Auswertealgorithmen I High
Resolution Melting (HRM)-Farbstoff in Kombination mit der LightCycler® 480
Gene Scanning-Software ideal geeignet zur Detektion von bekannten und
unbekannten SNPs I Reagenzien RealTime ready: Gebrauchsfertige, funktionsgetestete qPCR-TaqMan® Assays entweder vorpipettiert auf LightCycler®
480 MWP oder als Einzelassays für jede derzeit verfügbare RT-PCR-Plattform
– nur noch Mastermix und cDNA zugeben – fertig! www.realtimeready.
roche.com I Mit der Universal ProbeLibrary kann ein komplettes Transkriptom
einer selektierten Spezies mit 90 vorvalidierten Detektionsproben abgedeckt
werden. Weitere Spezies können mit einem Erweiterungsset abgedeckt
werden. Ein kompletter qPCR Assay kann innerhalb von 24 Stunden etabliert
werden. www.universalprobelibrary.com I große Flexibilität bei den Detektionsformaten, wie z.B. SYBR Green I, Hybridisierungs- und Hydrolysesonden I
Sonstiges: Alle Maßnahmen zur Qualitätssicherung (IQ,OQ,PQ) verfügbar I
Bar Code Reader I Kompatibel mit Laborautomation (LIMS)
Produktname
Einsatzgebiet
Beschreibung des
Produktes
44 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
Technische Daten
Heiz-/Külraten
Besonderheiten/
Extras
Hardware: sehr schnelle PCR mit online-Detektion: 1.536 Datenpunkte in weniger als 50 min I Hervorragende Temperaturhomogenität durch spezielle Techniken der Blocks und Platten I präzise
Signaldetektion unabhängig von Probenposition durch patentierte
Optik I Miniaturisierung des Setup I Einbindung in Workflow
vorbereitet – z.B. Pipettierautomat, Heat Sealer I Software:
bedienerfreundliche Software mit hochgenauen Auswertealgorithmen I Einbindung in Workflow vorbereitet – Datenimport und
-export leicht möglich I Reagenzien: Speziell entwickelt für die
Anforderungen von Hochdurchsatzexperimenten I Einfach skalierbar auf kleine Probenvolumina I Pipettierfehler-Kontrollkonzept I
Sonstiges: Hoher Durchsatz I Mindestens Halbierung der Kosten
pro Ansatz durch kleine Probenvolumina I Zuverlässige Daten I
Passend zu vorhandenen Workflows und zu Pipettierautomaten
Schnelle Heiz- und Kühlraten: Heizen: 4,8°C/s, Kühlen: 2,5°C/s
Patentierte Therma-Base Technologie sorgt für optimale wellto-well Temperaturhomogenität I Schnelle Heiz- und Kühlraten:
Heizen: 4,8°C/s, Kühlen: 2,5°C/s I Patentierte Optik ermöglicht
präzise Signaldetektion unabhängig von Probenposition, Normalisierung über Referenzfarbstoffe ist nicht notwendig I Software:
bedienerfreundliche Software für Hochdurchsatzanwendungen mit
speziellen Kontroll- und Filterfunktionen I Reagenzien: Speziell für
Hochdurchsatz, kleine Probenvolumina und automatisierten Workflow entwickelte Reagenzien mit Pipettierfehlerdetektion
Marktübersicht: Thema
sehr schnelle PCR mit online-Detektion : 20 min -32 Kapillaren I
6 Detektionskanäle für große Flexibilität bei der Wahl der Detektionsfarbstoff I große Flexibilität bei den Detektionsformaten,
wie z.B. SYBR Green I, Hybridisierungs- und Hydrolysesonden I
Probenvolumen wahlweise 20µl oder 100µl I Software I bedienerfreundliche Software mit hochgenauen Auswertealgorithmen I
Reagenzien:
umfangreiches funktionsgetestetes Reagenzienangebot für
RT-PCR und PCR I Mit der Universal ProbeLibrary kann ein
komplettes Transkriptom einer selektierten Spezies mit 90 vorvalidierten Detektionsproben abgedeckt werden. Weitere Spezies
können mit einem Erweiterungsset abgedeckt werden. Ein kompetter qPCR Assay kann innerhalb von 24 Stunden etabliert werden.
www.universalprobelibrary.com
optimale Temperaturhomogenität in Heizkammer durch Verwendung
von Glaskapillaren und Luft als Medium zum Heizen und Kühlen I
Temperaturbereich: 40 – 98°C (± 0,4°C) I extrem günstiges Oberflächen-Volumen Verhältnis für schnelle Heiz- und Kühlzeiten: 20°C/s
Platzsparendes Tischgerät: 45 cm x 30 cm x 40 cm I Probenkarussel
für 32 Kapillaren I Anregung: 470 nm; Detektion: 530 nm, 555 nm,
610 nm, 640 nm, 670 nm, 710 nm
Sehr schnelle PCR in 20 min, bei systembedingt perfekter Temperaturhomogenität und online-Detektion.
Kapillar-basiertes Real-Time PCR-System für in vitro-Diagnostik I
qualitative u. quantitative Detektion von Nukleinsäuren, Genotypisierung. Dank der großen Flexibilität bei den Detektionsformaten,
wie z.Bsp. SYBR Green I, Hybridisierungs- und Hydrolysesonden
kann jede gängige Applikation durchgeführt werden I www.
lightcycler-online.com
LightCycler® 2.0 System
Sandhofer Straße 116
68305 Mannheim,
Fachliche Information
Tel.: +49-(0)621-759-8568
[email protected]
www.roche-applied-science.com
BU
Mikrotiterplatten-basiertes Real-Time PCR-System für den Hochdurchsatzbereich I Genexpressionsanalysen I Genotypisierung
68305 Mannheim,
Tel.: +49-(0)621-759-8568
[email protected]
Tab_Firmenanschrift
68305 Mannheim,
Tel.: +49-(0)621-759-8568
[email protected]
Tab_Kategorie
Firma/Kontakt
Real-time PCR
LABORWELT
17.06.2010 10:31:42 Uhr
LABORWELT
JumpStart® Taq qPCR Readymixes
SYBR Green I Probe based I RT-qPCR (SYBR / Probe based)
Alle qPCR-Readymixes beinhalten eine Antikörper-inhibierte
Hotstart (JumpStart®) Taq-Polymerase
Standard Kits I FAST- Kits I Capillary Kits
k. A.
Reference Dye im Mastermix oder als separates Vial
Produktname
Einsatzgebiet
Beschreibung des
Produktes
Technische Daten
Heiz-/Külraten
Besonderheiten/
Extras
Preis
Sigma-Aldrich Chemie GmbH
Eschenstraße 5
D-82024 Taufkirchen
Dr. Markus Veit
[email protected]
Firma/Kontakt
List price from 399.10 EUR/100 reactions (50µl each)
Ideal for gene expression studies, microarrays results confirmation
or any RNA detection, TaKaRa’s new One Step SYBR® RT-PCR Kit is
compatible with most Real-Time PCR instruments. It allow accurate,
specific and sensitive detection and quantification of RNA. Gene
expression study can be performed from picograms of total RNA
over 6 log of magnitude.
k. A.
This kit uses PrimeScript™ RTase, which has excellent extendibility and can efficiently synthesize cDNA in short time period, and
TaKaRa Ex Taq™ HS, high efficiency hot start PCR enzyme, both
optimized for one step RT-PCR. Combining the TaKaRa Bio RT-PCR
technology with these enzymes allow this kit to have a more efficient gain of RT-PCR product. In addition the optimized buffer system
enhances specificity at RT and PCR levels to avoid mis-priming and
primer-dimer amplification and ensure accurate quantification.
TaKaRa’s comprehensive kit is designed for Real-Time One Step
RT-PCR including SYBR® Green I. RT-PCR can be performed all in a
single tube and a single step, therefore the operation is simple and
the risk of contamination minimized. Amplified products are monitored in real time PCR instruments and quantification of starting
RNA is allowed. This kit is suitable for detection of tiny amount of
RNA like RNA virus I Enzyme mix – including PrimeScript™ RTase,
RNase Inhibitor, TaKaRa Ex Taq™ HS polymerase – makes the procedure even simpler and convenient for High Throughput.
Gene expression studies in a single step
One Step SYBR® PrimeScript™ RT-PCR Kit II (Perfect Real Time)
Takara Bio Europe
2 av. Pdt Kennedy
F-78100 Saint-Germain-en-Laye, France
Tel: +33-(0)1-390468-80
Fax: +33 (0)1-390468-70
www.takara-bio.eu [email protected]
Dr. François-Xavier Sicot
please visit www.thermoscientific.com/nanodrop or call +1 302-479-7707.
The NanoDrop 2000c utilizes a patented sample retention system which
measures microvolume samples directly on a pedestal. The NanoDrop 2000c
cuvette capability expands the types of samples that can be analyzed on one
platform. In addition to microvolume pedestal measurements, labs can run
kinetics (time and temperature studies) and analyze cell cultures (OD 600)
and volatile samples with the NanoDrop 2000c. With both pedestal and
cuvette capability, the NanoDrop 2000c provides the broadest concentration
range ever offered by a spectrophotometer – from sensitivity as low as conventional spectrophotometers to greater than 15,000 ng/uL for dsDNA (with
no dilutions).
not applicable
Technical and performance data attached.
Thermo Scientific NanoDrop 2000c is a dual sample mode full-spectrum
UV-Vis spectrophotometer that integrates patented microvolume pedestal
technology with built-in cuvette capability. The NanoDrop 2000c is the only
micro-volume spectrophotometer that integrates a patented sample retention
technology for measuring samples as small as 0.5 µL, along with a built-in
cuvette capability.
DNA, RNA and Protein quantitation, qPCR, Microarray, Sequencing, Genotyping, HLA Typing and Molecular Diagnostics
Thermo Scientific NanoDrop 2000c
Thermo Fisher Scientific
3411 Silverside Road
Bancroft Building
Wilmington, DE 19810
Liz Guiney
11. Jahrgang | Nr. 4/2010 | 45
17.06.2010 10:31:47 Uhr
Service Stellenmarkt
Akademischer Stellenmarkt
Veröffentlichen Sie Ihre Stellenanzeigen zielgruppengerecht in unserem akademischen Stellenmarkt (auch online), der allen nicht-kommerziellen
Instituten für ihre Stellenausschreibungen kostenlos zur Verfügung steht. Bitte senden Sie dazu Ihre Anzeige (Ausschreibungstext als Word-Datei,
Logo – jpg oder tiff, 300 dpi Auflösung) an [email protected]. Annahmeschluss für die nächste Laborwelt-Ausgabe „Molekulare Diagnostik“
(Erscheinungstermin 04.10.2010) ist der 22. September 2010.
Im Rahmen einer vom Land NRW finanzierten Nachwuchsgruppe mit dem
Thema „Magnetische Nanopartikel (MNPs) - Endothelzellersatz in geschädigten
Gefäßen“ ist am Institut für Physiologie I des Universitätsklinikums Bonn zum
Juli/August 2010 folgende Stelle zu vergeben:
medizinisch/biologisch technische/r
Assistent/-in
(TVL E8) befristet für 3+2 Jahre
(nach Zwischenbegutachtung)
Das Projekt befasst sich mit Endothelzellen (Zelllinien, aus Stammzellen abgeleitet), die zum Zellersatz des geschädigten Endothels in Krankheitsmodellen
(z. B. Atherosklerose) der Maus zum Einsatz kommen. Mit Hilfe magnetischer
Nanopartikel (Hofmann A et al. PNAS 2009; 106:44-49) und speziell angefertigter Magnete sollen in enger Zusammenarbeit mit der DFG-Forschergruppe
FOR 917 „Nanoparticle-based targeting of gene- and cell-based therapies“
native sowie gentechnisch veränderte Endothelzellen zielgenau ex vivo und in
vivo positioniert werden. Dabei werden zellbiologische, molekularbiologische
und mikrochirurgische Techniken verwendet.
Der/die MTA/BTA sollte Erfahrung mit molekularen und/oder tierexperimentellen /chirurgischen Arbeitsmethoden haben.
Das Institut für Physiologie I ist im Life&Brain Center der Universität Bonn
angesiedelt, hervorragend ausgestattet und befindet sich in einem exzellenten
wissenschaftlichen Umfeld, sehr gute Betreuung ist gesichert.
Die Hochschule ist bestrebt, den Anteil an Frauen im wissenschaftlichen
Dienst zu erhöhen und begrüßt deshalb besonders die Bewerbung von Frauen.
Schwerbehinderte Bewerber/-innen werden bei entsprechender Eignung
bevorzugt berücksichtigt.
Bewerbungen mit aussagekräftigen Unterlagen sind zeitnah per e-mail zu
senden an:
Dr. med. Daniela Wenzel
Institut f. Physiologie I
Universitätsklinikum Bonn
E-Mail: [email protected]
www.uni-bonn.de
46 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
46-49_LW4_10_Stellenmarkt.indd 46
In einem gemeinschaftlichen Projekt „Proteom-Analysen bei Patienten mit myofibrillären Myopathien (MFM) zur Identifikation neuer Kandidaten-Gene“ der Abt.
Funktionelle Proteomik der Ruhr-Universität Bochum und der Neurologischen
Universitätsklinik der Berufsgenossenschaftlichen Kliniken Bergmannsheil
Bochum ist ab sofort eine
Diplom- oder Masterarbeit
zu vergeben.
Die Myofibrillären Myopathien (MFM) sind eine klinisch und genetisch
heterogene Gruppe von degenerativen Muskelerkrankungen mit einem
gemeinsamen morphologischen Phänotyp. Sie sind charakterisiert durch
eine fokale Auflösung von Myofibrillen sowie durch abnorme intrazelluläre
Proteinakkumulationen in Muskelfasern. Durch Einsatz der Lasermikrodissektion in Kombination mit massenspektrometrischen Methoden soll die
Zusammensetzung von bei der Erkrankung typischerweise auftretenden
Proteinaggregaten aufgeklärt und so neue Erkenntnisse hinsichtlich der
Pathogenese der MFM erhalten werden.
Das MPC ist eines der weltweit führenden Institute im Bereich der Proteinanalytik. Der wissenschaftliche Focus der Abt. Funktionelle Proteomik des
MPC liegt auf der detaillierten biochemischen Analyse von Proteinen in
biologischen Systemen mittels moderner Methoden der Proteomforschung
(Massenspektrometrie in Kombination mit multidimensionalen Trennmethoden) sowie Zell-basierter und molekularbiologischer Methoden.
Wir freuen uns über die Bewerbung von Studierenden der Fächer Biologie,
Biochemie, Biotechnologie oder einer verwandten Studienrichtung mit
großem Interesse an der medizinischen Forschung sowie hochaktuellen
bioanalytischen Methoden. Englischkenntnisse in Wort und Schrift sowie
eigenständiges, sorgfältiges Arbeiten werden vorausgesetzt.
Geboten wird: eine qualifizierte Einarbeitung in die Thematik, individuelle
Betreuung, Arbeit in einem jungen und engagierten Forschungsteam.
Wir wollen an der Ruhr-Universität Bochum besonders die Karrieren von
Frauen fördern und freuen uns daher sehr über Bewerberinnen. Auch die
Bewerbungen geeigneter schwerbehinderter und gleichgestellter Bewerber
und Bewerberinnen sind herzlich willkommen.
Interessierte Kandidaten bewerben sich bitte per email mit den entsprechenden Unterlagen bei:
Prof. Dr. Katrin Marcus
[email protected]
Abt. Funktionelle Proteomik
Medizinisches Proteom-Center
Ruhr-Universität BochumTel. & Fax:
Tel.: +49-(0)234-32-28444
Fax: +49-(0)234-32-14496
LABORWELT
17.06.2010 10:32:15 Uhr
Stellenausschreibung für eine/n.
r
Stellenausschreibung für eine/n
le
Wissenschaftliche/r
Mitarbeiter/in
Wissenschaftliche/r
(promoviert)
ab
Mitarbeiter/in (promoviert)
Bereich: Lebensmittel-/Enzym-/Biotechnologie
Zum nächstmöglichen Zeitpunkt suchen wir eine/n:
.G
Bereich:Biotechnologie
Lebensmittel-/Enzym-/Biotechnologie
Am Lehrstuhl
(150 b), Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie der Universität Hohenheim wird zum nächstmöglichen Zeitpunkt ein/e promovierte/r
Am
Lehrstuhl Biotechnologie
(150 b), Institut
für Lebensmittelwissenschaft
wissenschaftliche/r
Mitarbeiter/in
gesucht.
Die Stelle ist zuund
Biotechnologie
Universität
Hohenheim
wird zum nächstmöglichen
nächst
für zwei der
Jahre
befristet,
die wöchentliche
Arbeitszeit
beträgt 39,5
Stunden
und wird
nach TV-L E13Mitarbeiter/in
vergütet. Der
BeZeitpunkt
eine/n
promovierte/r
wissenschaftliche/r
gesucht.
schäftigungsort
ist für
derzwei
Lehrstuhl
Biotechnologie
der UniversiDie
Stelle ist zunächst
Jahre befristet,
die wöchentliche
Arbeitszeit
tät Hohenheim, Garbenstraße 25, 70599 Stuttgart.
Die TrOn gGmbH
ist ein Institut für grundlagenorientierte
Forschung auf dem Gebiet der Onkologie und Immunologie
mit Sitz in Mainz. df
Labor Manager/in in
biologischen Laboratorien
ck
-p
beträgt 39,5 Stunden und wird nach TV-L E13 vergütet. Der Beschäftigungsort
Über
uns
ist
der Lehrstuhl
Biotechnologie der Universität Hohenheim, Garbenstraße 25,
Wir sind ein motiviertes, interdisziplinär zusammengesetztes
70599 Stuttgart.
Team, dass mit viel Enthusiasmus und Ehrgeiz die vielseitigen
Ke
in
D
ru
Aufgaben
Über
uns in Forschung und Lehre im Bereich LebensmittelEnzym-Biotechnologie (Schwerpunkt Lebensmittelindustrie)
Wir
ein motiviertes,
interdisziplinär
zusammengesetztes
Team, dass
mit
an sind
unserer
Universität
Hohenheim
erfüllt. Seit November
2008
viel
Enthusiasmus
und Ehrgeiz
die vielseitigen
Aufgaben
in ForschungGeund
können
wir unsere
Tätigkeiten
in einem
neu errichteten
bäude
sehr
guten baulichen und apparativen
RahmenbeLehre
imunter
Bereich
Lebensmittel-Enzym-Biotechnologie
(Schwerpunkt
Lebensdingungen ausüben.
Weitere Informationen
die Univermittelindustrie)
an unserer Universität
Hohenheim erfüllt.über
Seit November
2008
sität bzw. das Fachgebiet Biotechnologie finden Sie unter
können
wir unsere Tätigkeiten in einem neu errichteten Gebäude unter sehr
www.uni-hohenheim.de.
guten baulichen und apparativen Rahmenbedingungen ausüben. Weitere
Aufgabenbereich der Stelle
Informationen
über die Universität bzw. das Fachgebiet Biotechnologie finden
- Übernahme von Betreuungs- und Korrekturaufgaben bei
Sie unter
www.uni-hohenheim.de.
der theoretischen und praktischen Ausbildung von Studierenden in den Bachelor- und Masterstudiengängen (BSc
Aufgabenbereich
der Stelle
Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie, MSc Enzym–Ü
bernahme
von Betreuungs- und Korrekturaufgaben bei der theoretischen
Biotechnologie)
praktischen
Ausbildung von Studierenden in den Bachelor- und Mas- und
Eigene
Forschungsaktivitäten
- terstudiengängen
Übernahme von
(BScLehraufgaben
Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie, MSc
- Enzym-Biotechnologie)
Mitbetreuung von bestehenden Forschungsprojekten
- Mitarbeit bei der Erstellung neuer Forschungsanträge
– E igene Forschungsaktivitäten
Profil von Lehraufgaben
–Ihr
Ü
bernahme
- Abgeschlossenes Studium der Biotechnologie oder Biolo–M
gie
itbetreuung
von bestehenden
Forschungsprojekten
oder Chemie
oder Bioverfahrenstechnik
oder Lebens–M
mitteltechnologie
itarbeit bei der Erstellung
Forschungsanträge
mit neuer
Bezug
zu Lebensmitteln
- Interessenschwerpunkt Enzyme/Proteine
Ihr
- Profil
Sehr gute theoretische und praktische Kenntnisse im Be– Abgeschlossenes
Studium der Biotechnologie
oder Biologie
Chemie
reich der Molekularbiologie,
Proteinbiochemie
undoder
Kultivierung
von Mikroorganismen
oder
Bioverfahrenstechnik
oder Lebensmitteltechnologie mit Bezug zu
- Lebensmitteln
Ausgeprägte Team- und Kommunikationsfähigkeiten, Kritikfähigkeit
–- Interessenschwerpunkt
Enzyme/Proteine
Sorgfältige und effiziente
Arbeitsweise
–- Sehr
gute theoretische
und praktische Kenntnisse
Bereich
der MolekularFreude
an der selbständigen
Planung im
und
Durchführung
von Experimenten
fürund
dieKultivierung
Forschung
und
Lehre
biologie,
Proteinbiochemie
von
Mikroorganismen
Zuverlässigkeit
undKommunikationsfähigkeiten,
Belastbarkeit
–- Ausgeprägte
Team- und
Kritikfähigkeit
- Flexibilität
– S orgfältige und effiziente Arbeitsweise
gleicher
werden
Schwerbehinderte
ein–Bei
F reude
an derEignung
selbständigen
Planung
und Durchführung bevorzugt
von Experimenten
gestellt. Frauen werden ausdrücklich zur Bewerbung aufgeforfür die Forschung und Lehre
dert. Vollzeitstellen sind grundsätzlich teilbar, soweit zwingen–deZ uverlässigkeit
und Belastbarkeit
dienstliche Belange
nicht entgegen stehen.
– F lexibilität
Die aussagekräftigen Bewerbungen inkl. Kopien eigener Pu-
blikationen
sind an
Prof. Schwerbehinderte
Dr. Lutz Fischerbevorzugt
(Tel: 0711-459-23018,
Bei
gleicher Eignung
werden
eingestellt. [email protected]), Universität Hohenheim, Lehren
werden
ausdrücklich
zur
Bewerbung
aufgefordert.
Vollzeitstellen
sind
stuhl Biotechnologie, Institut für Lebensmittelwissenschaft und
grundsätzlich
teilbar,
soweit zwingende
dienstliche
Belange
nicht entgegen
Biotechnologie,
Garbenstr.
25, 70599
Stuttgart
zu richten.
stehen.
www.uni-hohenheim.de
Die aussagekräftigen Bewerbungen inkl. Kopien eigener Publikationen sind
an Prof. Dr. Lutz Fischer (Tel: 0711-459-23018, lutz.fischer@uni-hohenheim.
de) · Universität Hohenheim · Lehrstuhl Biotechnologie · Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie ·Garbenstr. 25 · 70599 Stuttgart zu
richten.
www.uni-hohenheim.de
LABORWELT
Bereich: Lebensmittel-/Enzym-/Biotechnologie
Ihre Aufgaben:
– U
msetzung der Sicherheits-, Gefahrstoff- und Entsorgungsvorschriften in
biologischen Laboratorien in Zusammenarbeit mit dem sicherheitstechnischen Dienst der Universitätsmedizin Mainz
– O
rganisation und Aufrechterhaltung der hierfür benötigten
Infrastruktur
– L abor- und Geräte-Manager
Außerdem gehören zum Tätigkeitsbereich:
–
–
–
–
–
eiterentwickeln und Begleitung von Arbeitsschutzmaßnahmen
W
F ühren der Korrespondenz mit den zuständigen Behörden
Koordination
der Neuanschaffungen von Laborgeräten
D
urchführen kleinerer Reparaturen
O
rganisation der regelmäßigen Wartungen der Laborgeräte
Unsere Anforderungen:
– K enntnisse in Arbeitssicherheit
– Erfahrung
im Umgang mit Geräten in biologischen Laboratorien (beispielsweise mit PCR-Maschinen, Durchflusszytometer, Zentrifugen,
Autoklaven).
– Nachweis der Sachkunde durch mind. dreijährige Tätigkeit auf dem Gebiet der Gentechnik im Bereich der Mikrobiologie, Zellbiologie, Virologie,
Molekularbiologie oder Bioverfahrenstechnik
Ihr Profil:
– Eigenständigkeit,
Verantwortungsbewusstsein und hohe Leistungsbereitschaft
– Lernbereitschaft
und ein gutes Auffassungsvermögen
– S oziale Kompetenz, Interaktions- und Teamfähigkeit sowie pro-aktive,
strukturierte Arbeitsweise
Der Stelleninhaber ist eingebunden in ein interaktives Team. Geboten wird eine
interessante und anspruchsvolle Tätigkeit. Wir bieten die Qualifizierung zum
Projektleiter/BBS nach GenTSV.
Die Stelle ist vorerst befristet auf 2 Jahre.
Ihre Bewerbung übersenden Sie bitte per E-Mail an:
[email protected]
11. Jahrgang | Nr. 4/2010 | 47
17.06.2010 10:32:20 Uhr
PhD position in Immunobiology
PhD student position in immunology at the Division of Rheumatology of the
Ludwig-Maximilians University of Munich available (head: Prof. Dr. H. SchulzeKoops). Applications are invited from highly motivated and outstanding students
with a Master degree (or equivalent) in molecular biology, biochemistry or
immunology to study Th17 cells in autoimmune disease. Our recent studies
have identified Th17 cells as a major player in human autoimmune arthritis.
Using various approaches, the PhD project will investigate the molecular and
immunological mechanisms underlying the unrestricted Th17 cell response
observed in autoimmune inflammation.
Requierements:
Das Institut für Veterinär-Biochemie am Fachbereich Veterinärmedizin
an der Freien Universität Berlin sucht:
Wiss. Mitarbeiterin/
Wiss. Mitarbeiter BAT IIa
Arbeitszeit: 100%
Befristet: 01.08.2010 – 28.02.2012 (Projektlaufzeit)
Aufgabengebiet:
Mitarbeit im ProFIT-Verbundprojekt „Nachweis von Tumorviren“.
Einstellungsvoraussetzungen:
Approbation als Tierarzt oder abgeschlossenes Hochschulstudium der
Naturwissenschaften (Biochemie oder Biologie oder Chemie (Diplom/
Master)); Promotion
• g raduation at a Master level (or equivalent) by the time of application
with an above-average university degree (B+ or better; 2+ or better)
Erwünschte Qualifikationen:
Fundierte Kenntnisse in Virologie, Zellkultur und in molekularbiologischen
Techniken (RT-PCR, Real-Time PCR, DNA/RNA-Extraktion).
• s trong interest in immunology/ autoimmunity, and enthusiastic about
research lab work
Bewerbungen sind mit aussagekräftigen Unterlagen bis zum 02.07.2010 unter
Angabe der Kennziffer 0408116102 zu richten an
Prof. Dr. Dr. Ralf Einspanier · Freie Universität Berlin · Fachbereich Veterinärmedizin · Institut für Veterinär-Biochemie · Oertzenweg 19 b · 14163 Berlin.
• e xperience in cell culture and molecular biological techniques is
advantageous
• able to work both independently and co-operatively within a team
• qualified to communicate and perform research in English
Vorstellungskosten können von der Freien Universität Berlin leider nicht übernommen werden. Bewerbungsunterlagen werden nicht zurückgesandt. Bitte
reichen Sie Ihre Unterlagen nur in Kopie ein.
You will:
• join a young and international research team with vast expertise in the
field of T cell biology in a recently constructed, modern state-of-the-art
scientific lab (head: Dr. A. Skapenko)
• learn how to understand, think and conduct top science, and how to
master the most advanced techniques in molecular and cell biology
• p resent your data at international meetings and author exciting
research papers
• b enefit from a highly structured training program that involves weekly
seminars, lectures given by internationally recognized speakers,
hands-on methods courses, research retreats as well as mediation of
soft skills
The project is funded by the „FöFoLe“ program at the University of Munich and
is closely related to projects within the graduate program „Oligonucleotides”
and the center grant „Autoimmunity“ (SFB571). The salary will be according
to standard public service salary (1/2 TV-L E13).
How to apply:
• b y e-mail: enclose in a single PDF file: CV, school transcript and university
diploma, brief summary of research experience, and contact information
of two referees
• to Dr. Jan Leipe, [email protected], Rheumaeinheit, Med. Poliklinik,
Pettenkoferstraße 8a, 80336 München, Germany
Only those candidates considered suitable for the above post will be notified
via e-mail and will be invited for an interview.
The application deadline is 1st July 2010, and we will interview immediately
afterwards for the studentship which will be assigned as soon as possible.
48 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
Friedrich Loeffler Institute of Medical Microbiology
We are seeking a talented and motivated postdoctoral researcher who can work
independently. The appointee will establish a new molecular diagnostic setup
to conduct research projects in the field of clinical microbiology. Moreover,
there is a chance to perform basic research in the field of infection biology
(host-pathogen-interaction). Projects will be conducted in close collaboration
with the Department of Functional Genomics providing excellent technological
facilities.
The University and Hanseatic City of Greifswald is located near the bay of
Greifswald, which is part of the Baltic Sea between the islands of Rügen and
Usedom and offers great recreational possibilities.
Please direct applications (cover letter, CV, publication list) and at least two
letters of reference to
Prof. Dr. Ivo Steinmetz
Friedrich Loeffler Institute of Medical Microbiology
University of Greifswald
Martin-Luther-Str. 6
17489 Greifswald
Germany
[email protected]
Closing date: 15 July 2010
LABORWELT
18.06.2010 12:02:31 Uhr
Als europaweit führendes Forschungszentrum mit der Ausrichtung „Environmental Health“ (Verknüpfung von Biomedizin und Umweltforschung) analysieren die
Forscherinnen und Forscher des Helmholtz Zentrums München grundlegende
Prozesse der Krankheitsentstehung, der Schädigung sowie der Abwehr- und
Kompensationsfähigkeit des Organismus.
Wir sind eine Forschungseinrichtung des Bundes und des Freistaats Bayern
mit Sitz in Neuherberg, im Norden Münchens, und sind Mitglied der HelmholtzGemeinschaft Deutscher Forschungszentren e.V., der größten öffentlichen
Forschungsorganisation Deutschlands.
Das Helmholtz Zentrum München als Träger des Bayerischen Frauenförderpreises sowie des Total E-Quality-Zertifikates strebt eine Erhöhung des Frauenanteils
an und fordert deshalb qualifizierte Interessentinnen auf, sich zu bewerben.
Schwerbehinderte werden bei gleicher Eignung bevorzugt.
Für das Comprehensive Pneumology Center (CPC) suchen wir für den Standort
Großhadern in München zum nächstmöglichen Zeitpunkt eine/n
Wissenschaftliche/n Mitarbeiter/in
Lungenforschung (32/2010)
Ihre Aufgaben
The International Giessen Graduate School for the Life Sciences (GGL) of
the five Faculties above and the Ph.D. Programme of the Faculties of Medicine
and Veterinary Medicine invite applicants for the
Doctoral Programmes in Life Sciences.
The Doctoral Programmes consist of a three-year interdisciplinary graduate
course curriculum combined with an experimental project leading to a
dissertation. Each doctoral researcher will be supervised by two professors
from different faculties and will benefit from our Doctoral Researcher
Development Programme. Seminars and courses are conducted in English;
German language courses are offered for international students. Depending on
the project selected and own qualifications students may receive a scholarship
and may be eligible to register for one of the doctoral degrees offered at the
Justus Liebig University Giessen (Ph. D., Dr. med., Dr. med. dent., Dr. biol. hom.,
Dr. med. vet., Dr. bio. anim., Dr. phil., Dr. rer. nat., Dr. agr. and Dr. oec. troph.).
Applicants can choose from eight interdisciplinary research sections: Nutrition
and Metabolism; Infection and Immunity; Heart, Lung and Blood Vessels;
Protein and Nucleic Acid Interactions; Neurosciences; Reproduction in Man
and Animals; Stress Resistance and Adaptation; Molecular Interactions at
Natural Interfaces. A Master´s degree or equivalent is required for admission.
Prospective research projects and names of supervisors as well as other
information necessary for application can be found online at
– Aufbau einer international konkurrenzfähigen Forschungsgruppe „Live-cell
imaging in 3-D tissue culture systems“
http://www.uni-giessen.de/ggl/application
– Untersuchung der grundlegenden Mechanismen von chronischen Lungenkrankheiten und Entwicklung neuer Ansätze für ihre Diagnose und Therapie
mit dem Schwerpunkt auf die Vergleichsanalysen von Versuchstiermodellen
und Patientenproben
Please submit your application using our online system before July 15, 2010.
Please direct any enquiries concerning the online application procedure or the
International Giessen Graduate School for the Life Sciences to office@ggl.
uni-giessen.de and concerning the PhD Programme to [email protected].
uni-giessen.de.
Ihre Qualifikationen
– exzellente wissenschaftliche Erfahrungen und Leistungen
– erwiesene Fachkenntnisse in molekular- und zellbiologischen Methoden und in
der Auswertung von Gewebeproben und/oder Erfahrung mit Tiermodellen
– MD, MD/PhD mit sehr guter Erfahrung in experimenteller und translationaler
Forschung
– originell, motiviert und teamorientiert
Unser Angebot
– Tätigkeit in einem innovativen, zukunftsorientierten Unternehmen
– umfangreiches Fortbildungsangebot
– zunächst für zwei Jahre befristetes Arbeitsverhältnis und eine Vergütung
nach TvöD
Bitte senden Sie Ihre Bewerbung bevorzugt per E-Mail an:
Cornelia Teucher
E-Mail: [email protected]
Telefon: +49-(0)89-3187-4660
Helmholtz Zentrum München
Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH)
Comprehensive Pneumologie Center
Max-Lebsche-Platz 30-32
81377 München
LABORWELT
FROM MOLECULES TO SYSTEMS
GRADUATE SCHOOL LIFE SCIENCE MUNICH
The Graduate School Life Science Munich (LSM) of the Ludwig-MaximiliansUniversity Munich offers an
international PhD program
in life sciencescovering areas of anthropology, biochemistry, cell biology,
ecology, evolution, genetics, microbiology, plant sciences, systematics
and zoology. The program will be complemented by lectures, seminars
and workshops, and provides scientific training in one of Germany´s top
universities.
Applicants will be selected based on academic qualification, research
experience and motivation. The LSM also accepts outstanding students with
a Bachelor´s degree, which will be enrolled in a preparatory program (covered
by a 12 months scholarship).
If you are interested, please visit our website http://www.lsm.bio.lmu.de for
further information about the school. You will find detailed information about
requirements for application here: http://www.lsm.bio.lmu.de/application/
index.html. Our online application window will be opened from July, 1 to
August 15, 2010.
11. Jahrgang | Nr. 4/2010 | 49
18.06.2010 12:03:27 Uhr
Service Verbände
Seite bitte abtrennen – per Fax an 030-264921-11
Kontakt zu Verbänden
Die Mitglieder der nachfolgenden Fachgesellschaften erhalten LABORWELT regelmäßig mit
freundlicher Empfehlung ihrer Organisationen. Wer sich darüber hinaus für eine Mitarbeit oder
einen Beitritt interessiert, erreicht die Fachgesellschaften unter den folgenden Kontaktdaten:
und Laboratoriumsmedizin e.V. (DGKL)
Proteomforschung
Fax
E-Mail
Gesellschaft für Genetik
AFT FÜ
H
GENE
Deutsche Gesellschaft für
Tel.
R
Geschäftsstelle der DGKL
Im Mühlenbach 52 b
53127 Bonn
Tel.: +49-(0)-228-92-68-9522
Fax: +49-(0)-228-92-68-9527
[email protected]
www.dgkl.de
Firma
ELLSC
S
Dt. Ver. Gesell. f. Klinische Chemie
Name
GE
Verband (siehe unten, bitte ankreuzen)
Bitte kontaktieren Sie mich
K
TI
Ich interessiere mich für
den Beitritt
Unterstützung für Jungwissenschaftler
Interessenvertretung
eine Spende
Fachgruppen im Bereich
Gesellschaft für Signaltransduktion
c/o Prof. Dr. Ralf Hass
Med. Hochschule Hannover
AG Biochemie u. Tumorbiol.
30625 Hannover
Tel.: +49-(0)-511-532-6070
Fax: +49-(0)-511-532-6071
www.sigtrans.de
c/o MPI für Biochemie
Am Klopferspitz 18a
82152 Martinsried
Tel.: +49-(0)-89-1897-9007
Fax: +49-(0)-89-1897-9009
[email protected]
www.dgpf.org
BIO Deutschland
Gesellschaft für Pharmakologie und
Toxikologie
Geschäftsstelle der DGPT
Achenbachstraße 43
40237 Düsseldorf
Tel.: +49-(0)-211-600-692-77
Fax: +49-(0)-211-600-692-78
[email protected]
www.dgpt-online.de
Tegeler Weg 33/
berlinbiotechpark
10589 Berlin
Tel.: +49-(0)-30-3450593-30
Fax: +49-(0)-30-3450593-59
[email protected]
www.biodeutschland.org
Deutsche Gesellschaft für Hygiene
und Mikrobiologie (DGHM)
Nationales Genomforschungsnetz
c/o DKFZ
Im Neuenheimer Feld 580
69120 Heidelberg
Tel.: +49-(0)-6221-424-743
Fax: +49-(0)-6221-423-454
[email protected]
www.ngfn.de
c/o Institut für Hygiene und
Med. Mikrobiologie
Carl-Neuberg-Straße 1
30625 Hannover
Tel.: +49-(0)-511-532-4655
Fax: +49-(0)-511-532-4355
www.dghm.org
bts (Biotechnologische Studenten
initiative e.V.)
c/o BIOCOM
Stralsunder Straße 58–59
13355 Berlin
Tel.: +49-(0)-2649-21-21
Fax: +49-(0)-2649-21-11
www.bts-ev.de
50 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
50_LW4_10_VERBAENDE.indd 50
c/o HZM – Deutsches
Forschungszentrum für
Gesundheit/Inst. of Developmental Genetics
Tel.: +49-(0)-89-3187-2610
Fax: +49-(0)-89-4620
www.gfgenetik.de
Deutsche Gesellschaft für
Neurogenetik
Institut für Humangenetik
Calwer Straße 7
72076 Tübingen
Tel.: +49-(0)-7071-2977692
Fax: +49-(0)-7071-295171
peter.bauer@
med.uni-tuebingen.de
www.hih-tuebingen.de/dgng/
Netzwerk Nutrigenomik
Netzwerk Nutrigenomik
Arthur-Scheunert-Allee 114
14558 Nuthetal
Tel.: +49-(0)-33200-88-301
Fax: +49-(0)-33200-88-541
[email protected]
www.nutrigenomik.de
RNA-Netzwerk
c/o Prof. Dr. Volker A. Erdmann
Freie Universität Berlin
Thielallee 63, 14195 Berlin
Tel.: +49-(0)-30-8385 6002
Fax: +49-(0)-30-8385 6413
[email protected]
www.rna-network.com
FA Life Science Research im VDGH
Verband der
Diagnostica-Industrie e.V.
Neustädtische Kirchstr. 8
10117 Berlin
Tel.: +49-(0)-30-200-599-40
Fax: +49-(0)-30-200-599-49
[email protected]
www.vdgh.de
Österreichische
Reinraumgesellschaft (ÖRRG)
ÖRRG
Neudorf 41
A-8262 Ilz
Tel.: +43-(0)-3385-8117
Fax: +43-(0)-3385-8117
[email protected]
www.oerrg.at
Österreichische Ges. f. Laboratoriums-
medizin & Klinische Chemie
ÖGLMKC Geschäftsstelle
Infomedica-KEG, Xenius Behal
Tullnertalgasse 72
A-1230 Wien
Tel./Fax: +43-(0)-1889-6238
[email protected]
www.oeglmkc.at
LABORWELT
18.06.2010 11:36:46 Uhr
Service Produktwelt
Millipore
Sartorius
Millipores Biomarker-Testkits weisen Frühzeichen
arzneimittelinduzierter Nierentoxizität nach
Millipore hat die ersten kommerziell erhältlichen Multiplex-Kits zur Erforschung der
Arzneimitteltoxizität beim Menschen auf
den Markt gebracht. Die MILLIPLEX® MultiAnalyte Profile (MAP)-Assaykits weisen die
Nierentoxizität (Nephrotoxizität) nach – , eine
der Hauptursachen für das Scheitern von Arzneimittelkandidaten in der Entwicklungsphase.
Bisherige traditionelle Tests, wie etwa auf Serumkreatinin und Blutharnstoff (BUN), können
Nierenschäden erst in fortgeschrittenen Stadien
nachweisen, nachdem bereits eine signifikante
Schädigung stattgefunden hat. Ferner müssen
sie oftmals mit einer histopathologischen Untersuchung kombiniert werden, um den Ort der
Nierenschädigung zu bestätigen.
Millipores neue MILLIPLEX MAP-Kits ermöglichen das Screening auf Biomarker, die eine
beginnende Toxizitätsschädigung der Niere
anzeigen könnten und die jeweils mit einer
bestimmten Lokalisation in der Niere assoziiert sind, die auf die Art der stattfindenden
Schädigung schließen lässt. Die Kits enthalten
Biomarker, die von der US-amerikanischen
Food and Drug Administration (FDA) und der
Europäischen Arzneimittelagentur (EMA) anerkannt wurden, zusätzliche Informationen zu
den derzeit verfügbaren Standards zu liefern.
Die Multianalyten-Kits sind zum Testen von
Serum oder Urin mit der bewährten Luminex®
xMAP®-Technologie erhältlich. Diese Kits sind
im Magnetbeadformat und im traditionellen
Polystyrolbeadformat erhältlich und können
mit allen Luminex-Plattformen verwendet
werden.
Neu: der Sartocon® ECO
Ultrafilter
Sartorius Stedim Biotech hat sein UltrafilterSortiment um die Sartocon® ECO UltrafilterSerie für die Aufreinigung von Biopharmazeutika erweitert. Die neuen Ultrafilter basieren
auf der Hydrosart® Ultrafilter-Technologie, die
chemisch vernetzte Membranen auf Basis hydrophiler regenerierter Cellulose verwendet.
Hydrosart®-Membranen ermöglichen besonders hohe Ausbeuten, denn sie verringern
die Proteinbindung an die Membran und
damit die Gefahr einer Membranverstopfung.
Sartocon® ECO ist durch seine hohe Stabilität
unter stark alkalischen Bedingungen und
in weiten Temperaturbereichen leicht zu
reinigen sowie in mehreren Reinigungszyk-
Virginie Isner
Millipore S.A.S.
39, route industrielle de la Hardt - Bldg E
67120 Molsheim
Tel.: +33-(0)3-9046-9986
[email protected]
www.millipore.com
Roche
Neuer GS Junior öffnet Next-GenerationSequencing für kleine und mittlere Labors
Roche Diagnostics hat Ende Mai eine neue
Next Generation-Sequenzierungsplattform
speziell für die Tausende kleiner und mittelgroßer Laboratorien auf den Markt gebracht, für die die Kosten und benötigte
Bioinformatik-Infrastruktur großer Sequenzer
bislang limitierend waren. Das von Roches
US-Tochterunternehmen 454 Life Sciences
(Branford) entwickelte GS Junior System vereint DNA-Sequenzierung und Bioinformatik
in einem kompakten Gerät, das nicht größer
ist als ein Desktop-Laserdrucker und nur ein
Viertel eines großen Sequenzierungssystems
kostet.
Das System eignet sich für die gezielte
Sequenzierung genomischer Regionen, die de
novo-Sequenzierung kompletter mikrobieller
Genome sowie für Metagenom-Analysen
und den Nachweis neuartiger Pathogene. Im
Vergleich zu den derzeitigen Standards bietet
die Technologie signifikante Vorteile in vielen
Bereichen der medizinischen Forschung, so
etwa bei der Gewebetypisierung vor einer
Transplantation oder zum Nachweis einer
HIV-Medikamentenresistenz.
LABORWELT
51-52_LW4_10_Pis.indd 51
Das GS Junior System sequenziert gut 35
Millionen DNA-Basen in einem 10-stündigen
Lauf, bei einer durchschnittlichen Leselänge
von 400 Basenpaaren. Das System enthält eine
leistungsstarke Software zur Datenanalyse.
Der GS Junior bietet damit eine Lösung für
Wissenschaftler, die weniger Erfahrung mit
der Sequenzierung und Bioinformatik haben.
Das Softwarepaket umfasst Tools für die denovo-Assemblierung und zum Mapping von
Genomen und Transkriptomen, ferner für die
Amplicon-Variantenanalyse zum Nachweis
seltener Varianten in gezielten Sequenzierungsuntersuchungen.
Nähere Informationen zum GS Junior
System stehen unter www.gsjunior.com
abrufbereit.
82377 Penzberg
Tel.: +49-(0)8856-604830
Fax: +49-(0)8856-607881
[email protected]
www.roche.com
len einsetzbar, wodurch die Betriebskosten
sinken. Des Weiteren sorgen Sartocon® ECOFilter für eine konstante Prozess-Performance.
Prozessparameter in bestehenden CrossflowSystemen können beibehalten werden.
„Bei Hochleistungs-Ultrafiltern gibt es
wenige, aber sehr klare Anforderungen: hohe
Ausbeute, geringste Adsorption, vollständige Reinigung und kompatible Nutzung in
bestehenden Crossflow-Systemen. Mit der
Sartocon® ECO Ultrafilter-Serie stellen wir
Herstellungsleitern und Prozessentwicklern
ein Produkt zur Verfügung, das diese Anforderungen optimal erfüllt,“ so Frank Meyerolt
manns, Leiter des Produktmanagements
Crossflow bei Sartorius Stedim Biotech.
Sartocon® ECO Ultrafilter sind in den Formaten Slice, Sartocon® und Sartocube® für
bevorzugte Trenngrenzen von 10kD, 30kD und
100kD im Kassetten-Design erhältlich.
Sartorius AG
Weender Landstraße 94-108
37075 Göttingen
Tel.: +49-(0)551-308-3324
Fax: +49-(0)551-308-3572
[email protected]
www.sartorius.com
www.sartorius-stedim.com
11. Jahrgang | Nr. 4/2010 | 51
17.06.2010 10:35:27 Uhr
Service Produktwelt
BRAND
Active Motif
Zuverlässige Ein- und
Mehrkanalpipetten
Innovative Forschungswerkzeuge
zur Analyse der DNA-Methylierung
Die Einkanalpipetten Transferpette® S und die
neuen Mehrkanalpipetten, Transferpette® S
-8/-12, vereinen sämtliche Eigenschaften, die
bei anspruchsvollen Anwendungen im Labor
gefragt sind. Die manuellen Pipetten sind
durch Einsatz innovativer Werkstoffe leicht,
hochpräzise, robust und zuverlässig.
Die dank Easy Calibration-Technik werkzeugfrei justierbaren Einkanalgeräte Transferpette® S
sind in den Volumenbereichen von 0,1 µl bis
10 ml (Digital-Modelle) oder von 10 µl bis
1000 µl (Fixvolumen-Modelle) erhältlich. Die
Mehrkanalgeräte Transferpette® S -8 und
Transferpette® S -12 Pipetten sind in je fünf
verschiedenen Ausführungen lieferbar und
Active Motif, Spezialist für die Entwicklung
innovativer Kits und Assays für die Analyse der
DNA-Methylierung, hat neue Produkte vorgestellt. Die neuesten Angebote umfassen Kits zur
Anreicherung methylierter DNA, zur Gesamtgenom-Amplifizierung, Assays zur Analyse der
DNA-Methyltransferase (DNMT)-Aktivität sowie
den ersten kommerziell erhältlichen Antikörper
gegen 5-Hydroxymethyl-Cytosin, einer neuen
Form der DNA-Methylierung, die einen möglichen Demethylierungsmechanismus darstellt.
Der DNA-Methylierungsstatus kann mit zwei
neuen Anreicherungs-Kits untersucht werden.
Das MethylCollector™ Ultra Kit verwendet den
MBD2b/MBD3L1-Proteinkomplex, der hochspezifisch Methylgruppen bindet und zu einer
verbesserten Anreicherung methylierter DNA
verglichen mit antikörperbasierten (MeDIP)
Methoden beiträgt. Im Gegensatz dazu können
zur Analyse von hypomethylierten Promotoren
unmethylierte CpG-Dinukleotide mittels des
UnMethylCollector™ Kits angereichert werden.
Beide Kits verwenden Magnetpartikel zur Aufreinigung der DNA, welche in Sequenzierungen
oder Echtzeit-PCR verwendet werden können.
Wissenschaftler, die sich mit der Untersuchung
von Krebs oder anderen Krankheiten beschäftigen, die mit fehlerhafter Methylierung von
Promotoren zusammenhängen, können die
Aktivität/Inhibierung von DNMTs mit Hilfe eines
neuen, nicht-radioaktiven Assays analysieren.
Hierbei werden die Bindungspräferenzen des
MBD-Proteins für methylierte DNA ausgenutzt
um DNMT1, DNMT3a und DNMT3b-Aktivität
auf Substraten in Nanogramm -Mengen zu
detektieren.
Wissenschaftlern, die Microarray-Analysen
durchführen, erlaubt Active Motifs GenoMatrix™ Whole Genome Amplification Kit eine bis
zu 500-fache Amplifikation von weniger als 15
ng genomischer DNA, unter Beibehaltung der
Sequenzrepräsentation. Weitere Informationen
gibt es im Internet unter www.activemotif.
com/dnamt.
Active Motif Europe
Avenue Franklin Roosevelt 104
1330 Rixensart, Belgien
Tel.: +32-(0)2-6560459
Fax: +32-(0)2-6530050
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www.activemotif.com
Porvair
decken dabei den Volumenbereich von 0,5 µl
bis 300 µl ab. Die autoklavierbaren Pipetten
können ohne Umgreifen sowohl von Rechtsals auch Linkshändern mit einer Hand bedient
werden, verfügen über eine zentrale Pipettiertaste und separate Abwerferfunktion sowie
korrosionsbeständige Kolben und Abwerfer.
Die Brand-Pipetten sind mit einer gut lesbaren,
v ierstelligen Volumenanzeige und einem
Volumenverstellschutz ausgestattet. Die
Mehrkanalgeräte sind dank auswechselbarer Einzelschäfte und (gratis mitgelieferten)
Schaftdichtungen besonders wartungsarm.
Die Pipetten verfügen darüber hinaus über
einen universellen Spitzenaufnahmekonus für
alle gängigen Pipettenspitzen und einen ColorCode zur einfachen Auswahl der passenden
Pipettenspitzen. Die Pipetten sind für die in
vitro-Diagostik CE-zertifiziert.
BRAND GmbH & Co. KG
Postfach/P.O. Box 1155
97861 Wertheim
Tel.: +49-(0)9342-808-0
Fax.: +49-(0)-9342-808-236
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www.brand.de
52 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
51-52_LW4_10_Pis.indd 52
Sterile Polypropylen-Platten
mit flachen Vertiefungen
Porvair Sciences Ltd. hat eine neue sterile flache
96-Well-Polypropylenplatte vorgestellt, die
ein Arbeitsvolumen von nur 150 µl pro Vertiefung hat und damit Kosten für Reagenzien
spart. Der runde Boden der Vertiefungen
bietet zudem optimale Bedingungen zum
Mischen. Die unter Reinraumbedingungen
hergestellten und daher verunreinigungs
-freien Polypropylen-Platten werden in einer
sterilen Verpackung zu 100 Stück angeboten und eignen sich für die Bakterien- oder
Pilzkultivierung. Geeignete sterile Deckel
werden in Großpackungen angeboten, so
dass die sterilen Platten nicht mehr einzeln in
einem Sicherheitsschrank ausgepackt werden
müssen. Povairs flache Polypropylen-Platten
bieten eine hohe Qualität bei einem guten
Preis-Leistungs-Verhältnis und sind nach den
geltenden ANSI/SBS-Abmessungen gefertigt,
Die 96-Well-Platten sind deshalb größenkompatibel mit allen Lesegeräten, Washern
und Automaten.
Porvair Sciences Ltd. verfügt über umfangreiche Expertise auf dem Gebiet der
Mikrotestplattentechnologie und -fertigung
für die Arbeitsbereiche Life Sciences, Arznei-
mittelforschung, kombinatorische Chemie,
Festphasenextraktion, Proteinreinigung,
Hochdurchsatz-Screening, Proteomik und
Genomforschung. Porvair Sciences Ltd. ist ein
100%-iges Tochterunternehmen von Porvair
plc.
Porvair Science Ltd.
Unit 6, Shepperton Business Park
Govett Avenue
Shepperton, Middlesex, TW17 8BA, UK
Tel.: +44-(0)1372-824290
[email protected]
www.porvair-sciences.com
LABORWELT
18.06.2010 11:37:38 Uhr
Service Kalender
Juni 2010 - Oktober 2010
Veranstaltungskalender
15.-18.7.10
REMEDIS 2010, Iasi (RO)
Info: Luminita Simion, University of
Medicine and Pharmacy, Iasi
(E-Mail: [email protected],
Web: www.remedis.info)
26.6.1-1.7.10
35th FEBS Congress Molecules of Life,
Göteborg (SE)
Info: (Web: www.febs2010.org)
29.-30.6.10
Biozid-Produkte – 10. Internationale Fresenius-Konferenz , Düsseldorf
Info: Monika Stratmann, Die Akademie Fresenius
GmbH (E-Mail: m.stratmann@akademie-fresenius.
de, Web: www.akademie-fresenius.de/1950)
29.06.10
Statusseminar des Projektes „Das Taschentuchlabor – Impulszentrum für integrierte
Bioanalyse“, Potsdam
Info: Stephanie Schwarz, Fraunhofer Institut
für Biomedizinische Technik
Web: www.biotop.de/events)
30. Juni – 1. Juli 2010, Nürnberg
Medtech Pharma 2010
Innovationen der Gesundheitsbranche an
der Schnittstelle von Medizintechnik und
pharmazeutischer Arzneimittelentwicklung
stehen Ende Juni im Fokus der KongressMesse „MedTech Pharma 2010 - Medizin
Innovativ“. Beleuchtet wird neben der
medizintechnischen bildgebenden, auch
die personalisierte biomarkergestützte
Diagnostik sowie neue Therapien etc.
Info: www.medtech-pharma.de/deutsch/
kongress-2010/kongress-2010.aspx
30.6.1-2.7.10
Einstufen und Kennzeichnen von Stoffen und
Zubereitungen, Cuxhaven
Info: Haus der Technik, Essen
(Web: www.hdt-essen.de)
30.6.1-1.7.10
MedTech Pharma 2010, Nürnberg
Info: Dr. Ilja Hagen, Forum MedTech Pharma
Web: www.medtech-pharma.de)
LABORWELT
53_LW4_10_Termine.indd 53
Foto: Sebastian Bolesch
8. Juli 2010, Berlin
Strategieprozess Biotech
Gemeinsam mit Experten aus Biotechnologie und Ingenieurwissenschaften startet
das BMBF einen Strategieprozess, der darauf abzielt, die nächste Generation zellfreier biotechnologischer Produktionssysteme
für die Arzneimittel- und Chemikalienherstellung zu etablieren. Info: siehe Seite 17
30.6.1-2.7.10
Symposium der Fachgruppe Lebensmittelmikrobiologie der DGHM, Lemgo
Info: Hochschule OWL/FB Life Science Technologies
(Web: www.hs-owl.de)
4.-11.8.10
BIOKATALYSE2021 Summer School 2010 –
Proteinbasierte Biomaterialien für die industrielle Biotechnologie, Kerkrade (NL)/Aachen
Info: Karin Meyer-Pannwitt, TuTech Innovation
(Web: http://biokatalyse2021.de/summerschool/)
24.-27.8.10
NanoBio 2010, Zürich (CH)
Info: ETH Zürich, Institut für Biomedizinische Technik
(Tel.: +41-44-632-45 85, E-Mail: [email protected],
Web: http://www.nanobio.ethz.ch/)
29.8.1-2.9.10
Congress on Biocatalysis, Hamburg
Info: Gerlinde Loebkens, TuTech Innovation
(Web: www.biocat2010.de)
4.9-7.9.10
EMBO Meeting 2010, Barcelona (ES)
Info: Martin Cairns, Gesellschaft zur Förderung der
Lebenswissenschaften Heidelberg mbH
(Tel.: +49-6221-8891-106,
Web: www.the-embo-meeting.org)
3.7-4.7.10
The International Workshop on Industrial
Biotechnology, Alexandria (EG)
Info: Ministry Of Higher Education And Scientific
Research, Kairo (E-Mail: [email protected],
Web: www.fest.sci.eg)
7.7-9.7.10
2nd WIN Symposium – Personalized Cancer
Medicine, Paris
Info: Michael Bia, MF Congres (E-Mail: info@
mfcongres.com, Web: www.mfcongres.com)
8.7.10
Nächste Generation biotechnologischer Verfahren – Auftaktkongress zum Strategieprozess, Berlin
Info: Dr. Boris Mannhardt, BIOCOM Projektmanagement GmbH (E-Mail: [email protected], Web: www.biotechnologie2020plus.de)
11.-14.7.10
3rd international Congress on Stem Cells and
Tissue Formation 2010, Dresden
Info: Astrid Enke, Center for Regenerative Therapies
Dresden/Interplan (E-Mail: [email protected],
Web: www.stemcellcongress-dresden.org)
21. – 24. September 2010, Basel
Foto: Merck-Serono
Ilmac 2010
Eingebettet in die Schweizer Life Sciences
Week (20.-24. September) 2010 präsentieren mehrere hundert Pharma-, Chemieund Biotech-Zulieferer an den vier Messetagen der Ilmac 2010 ein Angebotsspektrum, das von Forschung & Entwicklung
bis in die Produktion und Steriltechnik
reicht. Infos zu der alle drei Jahre stattfindenden wichtigsten Schweizer Branchenmesse gibt es unter www.ilmac.ch/.
11. Jahrgang | Nr. 4/2010 | 53
18.06.2010 11:38:23 Uhr
Ausblick
Biobankgesetz: Neue
Regeln für Forscher
von Thomas Gabrielczyk, Redaktion LABORWELT
Schon vor der Bundestagswahl waren sich alle politischen Parteien einig, dass neben dem Gendiagnostikgesetz auch in Forschungsprojekten erhobene genetische Daten vor unbefugtem Zugriff
Dritter geschützt werden müssen. Der Grund: durch den Fortschritt in den Analysetechniken hat sich
der Informations- und Vernetzungsgrad der Daten so erhöht, dass findige US-Bioinfomatiker aus den
pseudonymisierten Daten bereits durchaus Verbindungen zu einzelnen Probanden rekonstruieren
konnten. Der Deutsche Ethikrat hat daher Anfang Juni gesetzliche Regelungen empfohlen, die sowohl
den Schutz der persönlichen Daten als auch eine ungehinderte Forschungsarbeit sichern sollen.
Als Grund für die Empfehlung eines Biobankgesetzes nennen die Bioethikexperten
das immense Anwachsen von Biobanken in
Deutschland. So sollen zum Beispiel im Rahmen
der Helmholtz-Kohorte Probenmaterialien und
krankheitsrelevante Informationen von 200.000
freiwilligen Probanden gespeichert werden, um
die Entstehung von Volkskrankheiten verfolgen
zu können. Die noch zu verifizierende Annahme
dahinter: Ein nach Krankheitsausbruch verändertes Biomarkermuster könnte Hinweise
auf generelle Krankheitsprozesse und damit
Behandlungsansätze geben, die vielen Personen mit der entsprechenden Krankheit helfen.
Laut dem Ethikrat erfordert dieses Anwachsen
und Vernetzen der genetischen Information
in Forschungsbiobanken Anpassungen der
derzeit geltenden Regelungen in einem Biobankgesetz.
Forschungsverbot durch die Hintertür?
Das von den Bioethikern empfohlene Gesetz
soll für alle Biobanken gelten, die DNA-haltige
Proben lagern, mit gesundheitsbezogenen Angaben verknüpft sind – wie etwa Krankenakten
– und die in der Forschung genutzt werden. Thematisch und zeitlich begrenzte Projekte sollen
dagegen nicht gesetzlich geregelt werden. Gut
für die Forscher: Der Ethikrat hat erkannt, dass
sich nicht vorhersagen lässt, wie die Biomateri-
alien genutzt werden, da dies von der Entwicklung der technischen Möglichkeiten abhängt.
Deshalb sollen die persönlichen Daten der Probenspender nicht dadurch geschützt werden,
dass sie ihre Probe für zuvor festgelegte Zwecke
oder Zeiträume der Wissenschaft zur Verfügung
stellen, sondern durch die Pflicht der Forscher
zu schweigen. Biobankgeheimnis nennt der
Ethikrat das, was das Bundesinnenministerium
bereits in der vorigen Legislaturperiode vehement ablehnte – ein Schelm, der Böses dabei
denkt. Nur für eng definierte Forschungszwecke
dürfen die Daten nach der Empfehlung des Ethikrates pseudonymisiert weitergegeben werden,
alle personenbezogenen Daten unterliegen
dabei der Schweigepflicht, und Maßnahmen zur
Identifikation des Biomaterialspenders sollen
untersagt werden. Spenderrechte sollen zudem
gestärkt werden – die Spender sollen bestimmte
Anwendungen vorab ausschließen dürfen. Aber
auch die Forschung erhält Planungssicherheit.
Nach den Vorstellungen des Ethikrates soll
der Entzug der Zustimmung des Biomaterialspenders nicht zur Zerstörung, sondern nur
zur Anonymisierung des Datensatzes führen.
Was den Forschern derzeit noch Angst macht:
Sobald Spender erneut kontaktiert werden, soll
zuvor eine Ethikkommission ihr Votum dazu
geben. Auch soll der Umgang mit den Proben
und Daten vollständig dokumentiert werden.
Im Gegenzug dafür aber gibt es laut Ethikrat
„unlimitierte Forschungsfreiheit.“
Impressum
LABORWELT (ISSN 1611-0854)
erscheint zweimonatlich im Verlag der
BIOCOM Media GmbH
Stralsunder Straße 58–59
13355 Berlin, Germany
Tel./Fax: 030/264921-0 / 030/264921-11
[email protected]
www.biocom.de
Redaktion
Dipl.-Biol. Thomas Gabrielczyk
Tel.: 030/264921-50
Anzeigenleitung
Oliver Schnell
Tel. 030/264921-45,
[email protected]
Leserservice
Angelika Werner, Tel. 030/264921-40
Graphik-Design
Michaela Reblin
Druck:
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54 | 11. Jahrgang | Nr. 4/2010
54_LW4_10_Ausblick.indd 54
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Inserentenverzeichnis
Beckman Coulter GmbH . . . . . . . . . . . . . .
BioCampus Cologne . . . . . . . . . . . . . . . . . .
BIOCOM Projektmanagment GmbH . .
BIO.NRW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
BMBF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Brand GmbH & Co. KG . . . . . . . . . . . . . . . .
DASGIP AG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Deutsche Messe AG . . . . . . . . . . . . . . . . . .
EBD Group . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
High-Tech Gründerfonds . . . . . . . . . . . . . .
Ilmac - MCH Messe Schweiz AG . . . . . .
International Giessen Graduate
School for the Life Sciences . . . . . . . . . . .
LGC Genomics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
MedTech Pharma 2010 . . . . . . . . . . . . . . . .
nexttec GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
New England Biolabs GmbH . . . . . . . . . .
Porvair Sciences Ltd. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Roche Diagnostics GmbH . . . . . . . . . . . .
UBMI B.V. – CPhI worldwide . . . . . . . . . . .
11
29
34
5
17
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13
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7
U2
U3
Vorschau Heft 5/2010
Thema
Molekulare Diagnostik
Mit der molekularen Diagnostik und Biomarkerforschung hat sich ein neuer Markt für die
Anbieter von Research Tools aufgetan, der
durch Förderoffensiven weiter genährt wird.
Zusammen mit Autoren der Diagnostikverbände DGKL und des VDGH beleuchtet die
LABORWELT-Themenausgabe „Molekulare
Diagnostik“ die neuesten Entwicklungen
bei diagnostischen Arrays, Sequenzierungen, Protein-, DNA-Methylierungs-, und
Antikörper-Assays, aber auch den wichtigen
bildgebenden Verfahren.
Marktübersicht: Einmalfermenter
Werbekunden bietet diese Ausgabe eine
optimale Plattform für ihre Produkt-und
Imageanzeigen. Reservieren Sie Ihren Werbeplatz in der LABORWELT-Themenausgabe
bis spätestens zum 22. September 2010.
Ergänzend zu dem Themenschwerpunkt
Molekulare Diagnostik veröffentlichen wir
eine Marktübersicht „Einmalfermenter“. Informationen zu Ihrer möglichen Teilnahme
gibt Oliver Schnell (Tel.: +49-30-264921-45,
E-Mail: [email protected]).
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in der Gewissheit des erfolGes
pCR Reagenzien
in jeder PCr steckt eine Vielzahl an Variablen, die den Ausgang ihres experimentes beeinflussen können. setzen sie daher
bei der wahl ihrer Polymerase auf Konstanz und Zuverlässigkeit. finden sie das beste PCr-enzym für ihre Anwendung
in der größten Auswahl an erstklassigen Polymerasen und arbeiten sie in der beruhigenden Gewissheit des erfolges.
NEB hat die polymerase für ihre Anwendung:
Der erfolg ihrer pCR ist abhängig von der polymerase
• Routine pcR
• lange oder schwierige templates
• Hot start
• High throughput
• Schnelle pcR
• Extraction-free pcR
• High-fidelity
• master mixes
Die beste polymerase finden sie mit dem pCR polymerase
selection tool unter www.neb-online.de
Die Amplifikation eines 3.8 kb Fragments des humanen Beta-Globin Genes demonstriert
eindrucksvoll die extreme Geschwindigkeit und überlegene Zuverlässigekeit der
Phusion High Fidelity DNA Polymerase.
Phusion is a registered trademark of Finnzymes Oy.
Cloning & Mapping
DNA AmplificAtioN
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