PDF

Transcrição

PDF

LABORWELT
II/2002
Das Themenheft von
Special MipTec
Marktübersicht
Liquid HandlingAutomation und
-Roboter
Liquid Handling
Elektrisches
Auslesen von
Microarrays
Aufreinigung
von DNA
mit hohem
Durchsatz
Analyse der
DNA-Methylierung mit
Microarrays
Analyse
komplexer
Proteom-Profile
BIOCOM AG
Bild: © Epigenomics
Targetspezifische
Moleküldatenbanken
I
N
T
R
O
Zum Thema
Liquid Handling – der
Einzug der Roboter in die
Biowissenschaften
Ohne Roboter geht heute nichts mehr bei der Suche nach neuen
Wirkstoffen. Mit immer höheren Durchsätzen, in immer kleineren
Volumina fahnden pharmazeutische Unternehmen nach Molekülen, die sich zur Leitstruktur weiterentwickeln lassen. Die zunehmende Robotik, die das Screenen gigantischer Molekülbibliotheken erst ermöglichte, hat aber zugleich die ersten Schritte der Medikamentenentwicklung zu einem nicht unerheblichen Kostenfaktor werden lassen. Daher steht Effizienzsteigerung bei der Kandidatensuche auf dem Plan.
Viele Hoffnungen liegen dabei derzeit auf Analysetechniken, die
sich im Zuge des Humangenomprojektes entwickelt haben, wie
etwa die SNP- , Proteom- oder DNA-Methylierungsanalyse. Das
Erkennen krankheitsassoziierter mRNA-, Protein-, SNP- und
DNA-Methylierungsmuster verspricht, toxikologische Effekte,
Nebenwirkungsprofile, Unverträglichkeiten und die Wirksamkeit
von Medikamentenaspiranten früher als bisher beurteilen zu können und damit Investitionen zu vermeiden, die nicht zu Produkten führen. Das Know-how der neuen Analysetechniken eröffnet
zugleich neue Märkte, zum Beispiel für Diagnostikprodukte in
Form neuartiger therapiebegeleitender und prädiktiver Multiparametertests.
In dieser Ausgabe, liebe Leser, haben wir versucht, beides zusammenzubringen: die Liquid Handling-Roboter, die die Substanzbibliotheken durchforsten, und die neuen „Post-Genom“-Technolo-
Bitte nutzen Sie unseren Kennziffer-Service – jetzt auch
online unter www.biocom.de:
Wenn Sie ein Produkt interessiert, einfach Nummer
ankreuzen, Name und Adresse angeben und faxen/mailen –
Sie erhalten umgehend Informationen unserer Inserenten.
gien, die Diagnostik und Targetvalidierung voranbringen sollen.
Einige Innovationen aus diesem Bereich stellen wir Ihnen in einem
Spezialteil zur europäischen Automations- und Life Sciences-Messe „MipTec“ (27.–30.5.2002, Basel) vor: zum Beispiel den ersten
Chip, der die DNA-Methylierung quantitativ mißt und damit Anwendungen in der Tumordiagnostik eröffnet (Seite 9 ff.), und den
ersten Chipreader weltweit, der DNA-Microarrays elektrisch ausliest (siehe Seite 4) und damit den Weg einer wirtschaftlichen Lösung für Chiptests weist – beide Premieren übrigens „Made in
Germany“.
Daneben finden Sie vieles über aktuelles über Liquid-HandlingRoboter (Seite 39) – als Übersicht inklusive der technischen Details
in unserer großen Marktübersicht von Seite 18 an. Oder aber in
den Beiträgen, die sich mit der DNA-Probenpräparation (Seite 28),
Proteomics (Seite 30) oder mit targetspezifischen Molekülbanken
(Seite 32) beschäftigen.
Viel Informationsgewinn und Spaß beim Lesen wünscht Ihnen
Ihr LABORWELT-Team
Inhalt
MIPTEC-SPECIAL
4 An electrical DNA-chip system
with 42 measurement spots
based on resistive detection
principle
WOLFGANG FRITZSCHE, INSTITUT
FÜR PHYSIKALISCHE
HOCHTECHNOLGIE, JENA
MIPTEC-SPECIAL
Epigenomics:
Microarray-basierte
DNA-Methylierungs-Analyse
PÉTER ADORJÁN ET AL.,
EPIGENOMICS AG, BERLIN
9
MARKTÜBERSICHT
18 Liquid-Handling-Automaten –
TECHNISCHER ÜBERBLICK
BLITZLICHT
28 Optimising High Throughput
DNA Purification
CHRISTOPH KRÜLL, BECKMAN COULTER
GMBH, MÜNCHEN;
BERND RÖTTINGER, PROMEGA GMBH,
MANNHEIM
MIPTEC-SPECIAL
Proteomic Profiling
30
of Complex Samples
PAUL SHIEH; MELISSA CHEN;
KEN MILLER; BILL HANCOCK,
THERMO FINNIGAN, SAN JOSE, USA
MIPTEC-SPECIAL
32 Structure-Based vs Property-Based
Approaches for Enhancement of Target-Specific
Content of Diverse Small Molecule Libraries
ANDREY V. SKORENKO ET AL., CHEMICAL DIVERSITY
LABS, INC., SAN DIEGO, USA
BLITZLICHT
37 Monitored Air Displacement –
neues Pipettierprinzip
JÖRG POCHERT, HAMILTON
BONADUZ AG, SCHWEIZ
40 Produktwelt
42 Impressum
Information ordern? Kennziffer 11 LW 02 / www.biocom.de
|transkript LABORWELT
Nr. II/2002 | 3
M
I
P
T
E
C
-
S
P
E
C
I
A
L
DNA-Chips
An electrical DNA-chip system
with 42 measurement spots based
on resistive detection principle
WOLFGANG FRITZSCHE, ROBERT MÖLLER, MATTHIAS URBAN, HERBERT STÜRMER, UWE KLENZ
INSTITUTE FOR PHYSICAL HIGH TECHNOLOGY JENA
The growing knowledge about biomolecules with importance for life processes leads to an increased
need for molecular detection techniques. Chip detection is an interesting development in this field with
a high potential regarding key features as minimal costs per test, high throuput, and minimal sample
volume. New detection schemes for this technique based on novel principles were proposed in the last
years. Here we introduce an integrated system for the electrical detection of DNA that uses
nanoparticle labeling and microfabricated electrode arrays.
Key Words: DNA chip, label, fluorescence, electrical detection, microelectrodes
A chip-based detection of biomolecules promises a high parallelization combined with
miniaturization – enabling a high-throughput technology at minimal costs and the
requirement for only minimal sample volume. The typical setup is based on surfaceimmobilized capture molecules, which are
specific binding partners for the molecules
of interest (Fig. 1). The capture molecules are
arrayed in a defined pattern on the chip
surface, and the chip is incubated with sample
solution. In the presence of molecules of
interest, a binding of these molecules to the
immobilized binding partners occurs. La-
A
B
Fig. 1: General scheme for the chip-based
detection of molecular interactions. A. Capture
molecules which are complementary to the
molecule of interest are immobilized in a
defined pattern on a chip surface. The assay
includes an incubation of the chip with a
sample solution, and (in case of the presence)
a binding of molecules of interest to the
capture molecules. B. Labels (e.g. fluorescence
dyes) are directly or indirectly (sandwich)
coupled to the molecules of interest, and
provide the means for detection of the binding
events.
4 | Nr. II/2002
bels, either directly coupled to the molecules
of interest, or attached by a sandwich setup,
help to visualize this binding.
Fluorescence vs optical
nanoparticle labeling
Optical detection is the standard technology, based on the ease of detection, the high
sensitivity in the case of fluorescence labels,
and the established application of optical
methods in the biological laboratories. The
use of fluorescence dyes shows also some
disadvantages, so that metal nanoparticles
as alternative optical labels were proposed
and demonstrated5,2 [for a review see 11].
Nanoparticle-labeled DNA shows a highly
specific binding as most important prerequisite for an application of this novel label
in DNA chip technology7. The labels exhibit
a high stability, what is helpful for sample
storage, quantification, and simpler and/or
faster readout using e.g. a short pulse of light
instead of time-consuming scanning procedures. The potential for a low-tech readout2,12
results in a cost reduction of the reader in the
range of one to two orders of magnitude.
Therefore, the envisioned expansion of chip
technology out of the laboratories towards
the point-of-care appears more realistic compared to the rather high costs of today’s
fluorescence chip readers. The high sensitivity of fluorescence can be probably reached
(or even surpassed) by the metal nanoparticles implementing an enhancement procedure, which uses a specific deposition of metal
on the particles as known from electron and
light microscopy8.
Limits of optical detection
Although the nanoparticle labeling with enhancement extends the potential of optical
labeling in chip technology, there are still
Fig. 2: Scheme of steps needed for the chipbased optical detection of molecular
interactions.
limitations connected with this detection
method. A general scheme of optical detection of molecular interaction (Fig. 2) includes the molecular assay, which produces a
signal. This signal is transformed into results, which takes usually several steps. In
the case of optical chip technology, the molecular assay is based on specific molecular
binding of a labeled molecule of interest to
immobilized capture molecules. The signal
is an optical contrast (e.g., fluorescence intensity, absorbance or transmission), which
is detected by image acquisition and subsequent correction and processing. The image
has to be corrected for inhomogeneous signal (light, focus, background signal, but also
capture probe density), prior to a correlation
of observed signals to the pre-defined pattern of capture molecules on the surface.
Based on the extracted information, a decision about the signal level for each measurement spot is needed, which should culminate in a qualitative (or even quantitative) result for every spot. In a final step of the
detection procedure, the results are transferred to the user.
Looking at this extended procedure, it is
difficult to imagine that all these steps can be
streamlined and optimized in an easy, robust and highly automated device as envisioned for chip technology in e.g. point-ofcare applications. Especially the long and
error-prone procedure of signal correction
and transformation will depend on highly
reproducible processes and sophisticated
software. The reproduction of the optical
signal can be probably enhanced by introduction of the nanoparticle labeling, so that
typical problems with fluorescence dyes (e.g.,
bleaching and environment dependence of
the signal) can be overcome. However, the
basic problems with the transformation of
the optical into a digital signal remain.
Electrical detection
Although there are other detection schemes
available for molecular interactions4, the
optical principle has a major advantage by
its compatibility with parallelization and
miniaturization. So highly integrated arrays
with spot dimensions in the micrometer ran-
Kennziffer 12 LW 02 Info ordern? |transkript LABORWELT
M
I
P
T
E
C
-
S
P
E
C
Table 1: Properties of varous detection schemes for chip technologies. *using electrical
enhancement
Parameter
Labeling Scheme
Fluorescence
Nanoparticle
optical
electrical
high
high
low
low
high
high*
high
high
high
high
high
high
large
no
Scanning/min
high
medium
(yes)
Imaging/s.
medium
Method
Specifity
Sensitivity
„Dye“ stability
Robustness
(Calibration, Chip-to-chip)
ge can be monitored, enabling chip technology in the field of molecular detection. Recently, chip readout schemes based on electrical signals were proposed. In these cases,
the long and complicate way to the digital
signals could be shortened. At least three
groups of electrical schemes were discussed.
The first is based on the increased electrical
conductivity of double-stranded compared
to single-stranded DNA. Because the conductivity of DNA is still a matter of debates,
and the mechanisms are unclear, it is to early
for a final evaluation. However, the signal is
probably small and needs therefore highly
sophisticated equipment, which is hampering a general application due to high
costs and lacking robustness of the method.
The second group shares this disadvantage
of difficult signal detection, by relying on
electrochemical signals due to electrochemical labels attached directly or via sandwich
to the sample DNA. A third group is based
A
B
C
6 | Nr. II/2002
A
L
Kennziffer 13 LW 02 Info ordern? scheme has to be further integration, a large
number of measurements with different
DNA systems have to be investigated in
order to establish the method. These studies
require an automation of the measurement
process, to avoid the errors due to manual
measurements, and to achieve the high throughput needed for statistical studies.
Automation
Detection
Equipment size
Portability
Readout/-time
Equipment cost
I
minimal
yes
electrical/<s.
low
on a resistive detection1, by using nanoparticle labeling (which are the starting points
for a metal enhancement) in microelectrode
gaps (Fig. 3). Therefore, the capture molecules are immobilized in the gap of a prestructured electrode structure. Sample molecules
bind if they exhibit of complementary sequences, so that nanoparticle labels are directly or indirectly (sandwich) situated in
the electrode gap. Given a sufficient density
of nanoparticles on the surface, a metal enhancement step results in a continuous metal layer bridging the electrode gap. The
layer can be easily detected by a significant
drop in resistance over several orders of
magnitude.
This scheme was realized and applied for
the classification of the concentration of nanoparticle-labeled DNA3. Therefore, electrode gaps in the micrometer range were microstructured and used for the experiments. The metal (silver) enhancement of
the nanoparticles was investigated, which
showed a linear time-dependency and no
detectable background signal in the applied
time range of several minutes. Using this
method, target DNA could be detected in a
concentration as low as 500 femtomolar9.
These experimental approaches were using
microstructured electrodes, but the integration was low and a manual readout was used
in a time-consuming serial manner. A next
step in the development of this detection
Fig. 3: Scheme for the electrical chip-based
detection of molecular interactions using a
resistive readout. A. Capture molecules are
immobilized in the gap of prestructured
microelectrodes, and metal nanoparticles are
used as direct or indirect labels. B. In the case
of binding events, the nanoparticles are
captured in the electrode gap. C. A metal
enhancement procedure leads to the specific
desposition of silver on the nanoparticles,
resulting in a metal layer which electrically
connects both electrodes. This layer is easily
detected by resistance measurements.
To achieve this automation, an integrated
system consisting of a combined reader and
signal-processing unit (“DNA Chip Reader”), together with a dedicated chip design,
is presented here. The system is built around
a special socket, which provides electrical
connections to all contacts of the chip simultaneously. It is controlled by an embedded
PC, which controls an 42-channel-ohmmeter. This part accesses the individual electrode pairs in a semi-parallel manner, enabling
a high rate of measurements. The measured
values are processed by the PC according to
customized applications, and the results are
displayed on a LCD-Display (see 10 for more
technical information). The system is transportable, autonomous working and therefore also suited for readout outside of the
laboratory. The chip design is based on the
realization of 42 electrode gaps, each independently accessible for the electrical readout (Fig. 4b). The electrodes are microfabricated from a gold layer of 100 nm primed by
5 nm titanium on a silicon oxide substrate,
the gap width is 1 µm (Fig. 4a). Capture DNA
is immobilized in the electrode gaps according to the surface chemistry described elsewhere [6]. Tests measurements were performed with DNA, gold nanoparticles of 30 nm
diameter and silver enhancement3.
In the presented setup, the capture probe
immobilization, the incubation with sample
plus label DNA, and the silver enhancement
is conducted prior to the application of the
integrated system. The washed and air-dried
chips are then inserted into the chip holder
on top of the integrated system (Fig. 4c), and
the system computer is started. Now the
measurement program can be selected. In
the prototype version, the system offers an
“end user” measurement program with predefined resistivity thresholds and a verbal
“positive”/”negative” answer for every
measurement spot (gap). For “development”
or research purposes, a dedicated program
posts the actual measurements on the display. After starting the program, the resistance values of the electrode gaps are determined and the results are displayed in the
chosen dimensions after several seconds. The
delay is due to averaging routines, which
can be easily minimized in later versions.
After the display, the user has the option of
M
A
I
B
P
T
E
C
-
S
P
E
C
C
Fig. 4: Integrated system for resistance-based electrial DNA detection. a) Microstructured electrode
gap of 1 µm, which will be modified with capture DNA to bind nanoparticle-labeled DNA. In case of
specific molecular binding, the metal enhancement procedure will result in an electrical connection
due to a metal layer. Scanning electron micrograph, scale bar = 1 µm. b) Chip containing 42
measuring sites of the type shown in a). c) Integrated system („DNA Chip Reader“) for electrical
measurements and signal processing, containing a socket (black) to hold the chip shown in b). The
system is controlled by an embedded PC.
saving the measurement, which can be transferred by LAN or a serial RS 232 interface.
The presented integrated system is a new
step towards a realization of electrical DNAchip detection. By using a simple and robust detection principle, the demonstrated
system combines measurement and signal
processing in a small instrument, which is
autonomous applicable and thereby a further step in bringing detection systems to
the point of analytical problems, as needed
for example in the case of point-of-care diagnostics.
Acknowledgements
We would like to acknowledge J.M. Köhler
for his initial contributions, F. Schut for encouragement, A. Csaki for establishment of
the nanoparticle technique, H.P. Saluz for
advice and discussions, F. Jahn for imaging,
and H. Porwol and M. Sossna for assistance
with microfabrication.
References
1. Taton, T.A., Mirkin, C.A., Letsinger, R.L.,
Science 289 (2000), 1757-60.
I
A
L
2. Reichert, J., Csaki, A., Köhler, J.M., Fritzsche, W.,
Analytical Chemistry 72 (2000), 6025-6029.
3. Csaki, A., Möller, R., Fritzsche, W., Expert Review
in Molecular Diagnostics 2 (2002), 187-93.
4. Csaki, A., Möller, R., Straube, W., Köhler, J.M.,
Fritzsche, W., Nucleic Acids Research 29 (2001), e81.
5. Fritzsche, W., Csaki, A., Möller, R., SPIE 4626
(2002), in press.
6. Hacker, G.W., in Colloidal Gold: Principles,
Methods, and Applications, Hayat, M.A., Editor.
1989, Academic Press. p. 297-321.
7. Bier, F.F., Fürste, J.P., in Frontiers in Biosensorics,
Scheller, F.W., Schubert, F., Fedrowitz, J., Editors.
1997, Birkhäuser: Basel. p. 97-120.
8. Möller, R., Csaki, A., Köhler, J.M., Fritzsche, W.,
Langmuir 17 (2001), 5426-5430.
9. Park, S.J., Taton, T.A., Mirkin, C.A., Science
295 (2002), 1503-6.
10. Urban, M., Möller, R., Fritzsche, W.,
submitted (2002).
11. Möller, R., Csaki, A., Köhler, J.M., Fritzsche,
W., Nucleic Acids Research 28 (2000), e91.
Correspondence
Dr. Wolfgang Fritzsche
Institute for Physical High Technology
Biotechnical Microsystems Department
PO Box 100 239, 07702 Jena
eMail: [email protected]
phone: +49-(0)3641-206304
Fax: +49-(0)3641-206344
Info ordern? Kennziffer 14 LW 02 oder www.biocom.de
Anzeige
8 | Nr. II/2002
B
L
I
T
Z
L
I
C
Epigenetik
Epigenomics: Microarray-basierte
DNA-Methylierungs-Analyse
Péter Adorján1*, Jürgen Distler2*, Evelyne Lipscher2*, Fabian Model1*, Jürgen Müller3*, Cécile Pelet2*,
Aron Braun3, Andrea R. Florl4, David Gütig3, Gabi Grabs2, André Howe3, Mischo Kursar6, Ralf
Lesche2, Erik Leu2, André Lewin1, Sabine Maier2, Volker Müller1, Thomas Otto1, Christian Scholz5,
Wolfgang A. Schulz4, Hans-Helge Seifert4, Ina Schwope3, Heike Ziebarth2,, Kurt Berlin3, Christian
Piepenbrock1 & Alexander Olek2
Information Sciences, 2 Biomedizinische F&E, 3 Technology Development, Epigenomics AG, Berlin;
Dept. of Urology, Heinrich-Heine-University Düsseldorf, 5 Department of Hematology, Oncology
and Tumorimmunology, Charité, Campus Berlin-Buch, Robert-Rössle-Klinik, Humboldt University,
Berlin, 6 Max-Planck-Institute for Infection Biology, Berlin, Germany; * Die Beiträge dieser Autoren
werden als gleichberechtigt angesehen
1
4
DNA-Methylierung
5-Methylcytosin ist die häufigste kovalent
modifizierte Base in der DNA eukaryotischer Zellen. 5-Methylcytosin-Nukleobasen
entstehen durch Methylierung von DNA in
der Zelle und spielen beispielsweise eine
Rolle bei der Regulation der Transkription,
dem Imprinting und der Tumorgenese. Die
Methylierung erfolgt im wesentlichen im
Sequenzkontext CpG, und diese CpG-Dinukleotide sind in sogenannten CpG-Inseln
konzentriert, die beispielsweise in Promotorregionen auftreten. Etwa jedes 70. Dinukleotid im menschlichen Genom ist ein CpG,
das entweder methyliert oder unmethyliert
vorliegen kann.
Eine von der Norm abweichende DNA-Methylierung in CpG-Inseln gehört zu den frühesten und häufigsten Veränderungen bei
Krankheiten, die zu Veränderungen der Expression verschiedenster Gene führen1. Zudem kann eine anomale Methylierung in
CpG-reichen regulatorischen Elementen, in
Introns und codierenden Gensequenzen be-
A
stimmter Tumore auftreten2. Im Gegensatz
zur spezifischen Hypermethylierung von Tumorsuppressor-Genen kann in Tumorzellen
ein generell geringerer Methylierungsgrad
beobachtet werden. Diese Abnahme der Methylierung ist frühzeitig meßbar, weit bevor
sich ein invasiver Tumor tatsächlich gebildet hat3,4. Eine Korrelation zwischen einer
verminderten Methylierung und einer erhöhten Genexpression konnte für viele Onkogene gezeigt werden5,6.
Ein neues Verfahren zur
Methylierungsdetektion
Wir haben die erste Microarray-basierte
Technik entwickelt, die eine genomweite Methylierungsanalyse an ausgewählten CpGDinukleotiden sowie die Quantifizierung der
Methylierung an diesen Positionen erlaubt
(Adorjan et al, Tumour class prediction and
discovery by microarray-based DNA methylation analysis, Nucl. Acids. Res. 2002 30: e21). Das
neue Verfahren stellt eine sehr leistungsfä-
B
H
T
hige Methode zur Klassifizierung humaner
Tumore dar.
Mehrere Arbeitsgruppen konnten mit genomweiten, nicht genspezifischen Ansätzen
zeigen, daß sich die Methylierungsmuster
bei verschiedenen Tumoren unterscheiden.
Mittels RLGS (Restriction Landmark Genomic Scanning) konnten Costello et al. demonstrieren, daß es für viele verschiedene
Tumortypen spezifische Methylierungsmuster gibt7. Diese sind besonders charakteristisch bei Brustkrebs-Zellinien8. Andere genspezifische Ansätze, die meist nur eine kleine Anzahl von Genen betrachteten, führten
ebenso zur Identifizierung von charakteristischen Hypomethylierungs-Profilen bei verschiedenen Krebsarten17,9.
Sogar die genaue Bestimmung einer Tumorklasse durch Microarray-basierte Expressionsanalyse ist möglich. Golub et al. analysierten zum Beispiel die Expression von fast
7.000 Genen auf einem Microarray, von denen sich 10 bis 100 dazu eigneten, zwischen
akuter lymphoblastischer Leukämie (ALL)
und akuter myeloischer Leukämie (AML)
zu unterscheiden10. Mit einem ähnlichen
Ansatz entdeckten Alizadeh et al. bislang
unbekannte Unterklassen des Diffusen Großen B-Zell-Lymphoms, die sich signifikant
bezüglich des Ansprechens auf die Therapie
und des Krankheitsverlaufes unterschieden1.
Genomweite DNA-Methylierungsmuster
repräsentieren, genau wie mRNA-Expressionsprofile, einen molekularen Fingerabdruck der Krebsgewebe. Daher sollte die
Bestimmung von Tumorklassen sowie ihr
Auffinden mit Hilfe entsprechender Methylierungsprofile möglich sein.
Dazu ist ein Hochdurchsatzverfahren erforderlich, das eine gleichzeitige Methylierungsanalyse vieler Gene ermöglicht. Alle derzeit
bekannten Ansätze, die eine genomweite
Untersuchung von CpG-Dinukleotiden er-
C
Abb: 1: Schema der Bisulfit-Methode sowie der nachfolgenden Hybridisierung der amplifizierten Fragmente auf Oligonukleotid-Arrays. Die Bisulfitreaktion verläuft in mehreren Schritten (A). Zunächst findet eine Addition des Hydrogensulfits spezifisch an die unmethylierten Cytosinbasen statt. Die
alkalische Hydrolyse führt zum Uracil. Bei der Amplifikation wird dann entsprechend ein Thymin eingebaut (B). Auf den Arrays befinden sich jeweils
Paare von Oligonukleotiden, die jeweils entweder den methylierten Status einer bestimmten CpG-Positionen detektieren (CG-Oligonukleotid nach
Hydrogensulfit-Behandlung) oder entsprechend den unmethylierten Zustand (entsprechendes TG-Oligonukleotid). Die Analyse der markierten
Amplifikate erfolgt unter Bedingungen, die eine spezifische Hybridisierung der CG- und TG-Oligonukleotidsonden entsprechend dem jeweils vorliegenden Methylierungsstatus erlauben (C).
Nr. II/2002 | 9
M
I
A
B
C
Abb. 2: Der Epigenomics-Chip-Prozeß. Fast alle
Komponenten wurden bei Epigenomics eigens
für die Aufgabenstellung der Methylierungsanalyse entwickelt. Die einzelnen Komponenten
sind über ein LIMS-System integriert und mit
Barcodes versehen. Diese Technologie erlaubt
es, die Datenanalyse mit dem gleichen
Durchsatz bei hunderten von Chips täglich
durchzuführen, wie die eigentlichen Experimente. Die Abbildungen zeigen die SpottingRoboter (A), die mit patentierter Technologie
arbeitenden Hybrididisierungssysteme (B) und
einen Ausschnitt eines typischen Chips nach
dem Auslesen der Fluoreszenzdaten (C).
lauben, basieren auf dem Schneiden genomischer DNA mit methylierungssensitiven
Restriktionsendonukleasen. Dies beschränkt
ihren Einsatz auf CpG-Dinukleotide, für die
passende methylierungssensitive Enzyme
verfügbar sind7,12-14. Zudem sind die Verfahren meist arbeitsintensiv und nicht ohne weiteres zu automatisieren. Dies bedeutet,daß
die Analyse einer Vielzahl von Methylierungspositionen in einer Probe zwar prinzipiell möglich, aber oft mit einem unverhältnismäßigen Aufwand verbunden ist.
Genspezifische Ansätze basieren meist auf
der Behandlung der genomischen DNA-Probe mit Natriumhydrogensulfit. Dies führt
10 | Nr. II/2002
P
T
E
C
-
S
P
E
C
nach alkalischer Hydrolyse der gebildeten
Bisulfitaddukte zu einer Umwandlung aller
nichtmethylierten Cytosinbasen in Uracil
(Abb. 1A), während die Reaktion an den methylierten Cytosinen erheblich langsamer
verläuft und praktisch nicht nachweisbar ist.
Nach der Bisulfitreaktion ist es möglich, die
in Uracil umgewandelten Cytosin-Basen von
den nicht umgewandelten zu unterscheiden. Dafür können im Prinzip alle Methoden verwendet werden, die auch für die
Analyse von SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) in Frage kommen. Die BisulfitReaktion sowie die Handhabung der hauptsächlich nur noch aus drei Basen je Einzelstrang bestehenden DNA sind jedoch nicht
trivial, deshalb gibt eine Vielzahl verschiedener Techniken15-17. Einige dieser Methoden wurden auch bei Methylierungsanalysen größerer Patientenkollektive eingesetzt17,9. Zu den am weitesten verbreiteten
Analysemethoden bestimmter Methylierungspositionen gehören MS-SNuPE – Einzelnukleotid-Primerverlängerung Hydrogensulfit-behandelter DNA – und MSP, eine
Allel-spezifische PCR Hydrogensulfit-behandelter DNA. Allerdings kann keine dieser Methoden zur gleichzeitigen Analyse
einer großen Zahl von ausgewählten Methylierungspositionen verwendet werden.
Genau dies leistet der von Epigenomics entwickelte Microarray-basierte Ansatz zur Methylierungsanalyse verschiedenster Gene.
Die Automatisierung des Verfahrens läßt
zudem die Analyse einer großen Probenzahl
zu. Zunächst wird dabei die aus den zu
untersuchenden Proben entnommene Gesamt-DNA mit Hydrogensulfit behandelt.
Die Umwandlung der nichtmethylierten
Cytosine in Uracil, die bei den methylierten
Cytosinen praktisch nicht auftritt, ermöglicht eine sequenzspezifische Unterscheidung der methylierten und der nichtmethylierten Cytosine16. Die zu untersuchenden
Regionen werden dann mittels PCR unter
Verwendung fluoreszenzmarkierter Primer
amplifiziert, wobei letztlich alle zuvor methylierten Positionen als CG und alle zuvor
unmethylierten Positionen als TG abgelesen
werden. Die Primer liegen dabei außerhalb
der Sequenzen, die ursprünglich CpG-Dinukleotide enthielten. Dies erlaubt eine vom
Methylierungsstatus weitgehend unabhängige Amplifikation des jeweiligen Fragmentes, ohne daß ein methyliertes oder unmethyliertes Allel bevorzugt würde. Für Analysen, die eine große Zahl von Genen bzw.
unterschiedliche PCR-Fragmente umfassen,
werden Multiplex-PCR-Reaktionen eingesetzt, welche mindestens acht, aber auch
wesentlich mehr Fragmente beinhalten können. In den hier beschriebenen Experimenten wurden meist 12plex-Reaktionen verwendet. Die für eine Probe erhaltenen PCRProdukte werden vorgemischt und gleichzeitig an einen Oligonukleotid-Array hybridisiert.
I
A
L
Die verwendeten Oligonukleotid-Arrays
werden bei Epigenomics hergestellt. Die Produktionskapzität liegt bei täglich Hunderten von Oligomer-Arrays, die – je nach Fragestellung – unterschiedlich viele Methylierungspositionen analysieren können. In einem typischen Layout beinhaltet der GlasChip Oligonukleotidsonden für 64 unterschiedliche Amplifikate. Diese können ihrerseits viele CpG-Dinukleotide enthalten,
sofern CpG-Inseln untersucht werden. Die
Arrays werden durch Spotting von Oligonukleotiden auf speziell präparierte Glasobjektträger erzeugt. Dazu dienen bei Epigenomics entwickelte Roboter (Abb. 2a).
Auf den Oligonukleotid-Arrays treffen die
fluoreszenzmarkierten, vorgemischten Amplifikate einer Probe jeweils auf ein Paar
immobilisierter Oligonukleotidsonden pro
zu untersuchender CpG-Position. Jedes dieser Detektions-Oligonukleotide hybridisiert
entweder mit der „Hydrogensulfit-umgewandelten“ Sequenz, die zuvor methyliert
(CG) oder aber unmethyliert vorlag (TG).
Die Hybridisierungsbedingungen wurden
auf die Detektion von Einzelbasenunterschieden zwischen den TG- und CG-Varianten
hin optimiert. Für die Hybridisierungen setzt
Epigenomics eigens entwickelte Hybridisierungskammern ein, die eine hochreproduzierbare Hybridisierung der Oligonukleotid-Arrays erlauben. Diese Kammern lassen
sich in großer Zahl parallel betreiben, Kammern können entsprechend der benötigten
Kapazität ergänzt werden (Abb. 2b).
Nach der Hybridisierung können die Signalintensitäten des CG- und des TG-Oligonukleotids für jeweils ein bestimmtes CpGDinukleotid gemessen werden. Dabei ist das
Verhältnis der Signalintensitäten innerhalb
des Meßbereiches unabhängig von der Ausgangskonzentration des Amplifikates. Logarithmische Verhältnisse der beiden Signalintensitäten werden berechnet (typisches
Ergebnis einer Hybridisierung in Abbildung
2c).
Kalibrierungsexperimente
Die Empfindlichkeit der Methode bei der
Detektion von Änderungen im Methylierungsgrad einer bestimmten CpG-Position
wurden mit Hilfe künstlich auf- und heruntermethylierter DNA bestimmt. Dazu wurden aus den Standard-DNAs durch Mischung die verschiedenen Methylierungsgrade hergestellt.
Für jede dieser Mischungen wurde eine Serie von Experimenten durchgeführt, um für
jede der untersuchten CpG-Positionen den
Bereich der CG/TG-Verhältnisse für verschiedene Methylierungsgrade zu bestim-
M
I
men. In Abbildung 3 sind Ergebnisse für
zwei CpG-Positionen aus dem Exon 14 des
menschlichen Faktor VIII-Gens dargestellt.
Die Methylierungsgrade 0, 33, 66 und 100%
konnten für diese Positionen sicher unterschieden werden. Dies demonstriert die Leistungsfähigkeit der Methode auch im Hinblick auf die Quantifizierung der Methylierung an bestimmten Positionen mit hoher
Parallelität und hohem Durchsatz.
Im folgenden soll die Anwendung des Verfahrens an ausgewählten Beispielen gezeigt
werden. Dort wird das logarithmische Signalverhältnis zur Beschreibung der Methylierungsmuster an den untersuchten Positionen verwendet. Wir konnten zuverlässig
die unterschiedliche Methylierung in den
untersuchten Tumortypen demonstrieren
(Abb. 4, 5). Der Methylierungsgrad einer
einzelnen Methylierungsposition kann aber
auch exakt quantifiziert werden (s. Abb. 3)
Anwendungsbeispiele
Das Microarrayverfahren wurde bisher in
mehr als 40 Studien bei Epigenomics erfolgreich angewendet. Zwei dieser Studien, die
P
T
E
C
-
S
P
E
C
vor kurzem in NUCLEIC ACIDS RESEARCH (Adorjan et al, Tumour class prediction and discovery by microarray-based DNA methylation analysis, Nucl. Acids. Res. 2002 30: e21) veröffentlicht wurden, sollen hier vorgestellt werden.
Für alle Studien werden Methylierungsprofile verschiedener Tumortypen generiert und
mittels Supervised Learning- und Unsupervised Learning-Algorithmen analysiert.
Die hier untersuchten Tumoren umfaßten
17 Proben von Patienten mit Akuter Lymphatischer Leukämie (ALL) oder dazugehörigen Zellinien, 8 Proben von Patienten mit
Akuter Myeloischer Leukämie (AML) oder
dazugehörigen Zellinien, 10 primäre Prostata-Karzinome und 9 primäre klarzellige
Nierenkarzinome. MACS-sortierte B- und
T-Zellen von 13 gesunden Spendern und 10
Proben von Patienten mit Benigner ProstataHyperplasie (BPH) sowie 9 Proben von tumorfreiem Nierengewebe dienten als Kontrollen. Kontrollgewebe der Prostata und
Niere stammten aus Geweben, die sich in
Nachbarschaft zu den Tumoren befanden,
jedoch mittels histologischer Analyse als tumorfrei charakterisiert waren. Bis zu 232
CpG-Dinukleotide aus CpG-reichen Regio-
Abb. 3: Methylierungsanalyse und Quantifizierung zweier CpG-Dinukleotide im Exon 14 des
humanen Faktor VIII-Gens. Für Kalibrierungszwecke wurde eine Serie von Hybridisierungen mit
Mischungen künstlich über- und untermethylierten DNA Fragmenten durchgeführt. Diese Fragmente
wurden in den Verhältnissen 0:3, 1:2, 2:1, 3:0 gemischt, dies entspricht Methylierungsgraden von
100%, 66%, 33% und 0%.
A. Methylierungsdetektion durch Hybridisierung an Oligonucleotid-Microarrays. Die Fluoreszenzsignale
der CG- und TG-Versionen der für das Faktor VIII-Exon 14-Gen spezifischen Oligonucleotide F8-5
(TTATTAACGGGAAATAAT, TTATTAATGGGAAATAAT) und F8-3 (AATAAGTTCGAAATAGAA, AATAAGTTTGAAATAGAA) entsprechen den Methylierungsgraden 0%, 33%, 66% und 100% der jeweils verwendeten
Proben. Die Hybridisierungs-Signalintensitäten sind als Falschfarben dargestellt, wobei die Farben mit
zunehmender Intensität von blau, grün, gelb über rot und weiß gehen. Die Messungen wurden bei
635 nm durchgeführt (Cy5-Fluoreszenz). B. Quantifizierung der Methylierung. Für jede CpG-Position
werden zwei Sorten von Detektionsoligonukleotiden verwendet. Oligomere, die im Falle der Methylierung des CpGs hybridisieren, werden als CG-Oligomere bezeichnet; Oligomere, die hybridisieren,
wenn keine Methylierung vorliegt, als TG-Oligomere. Das logarithmische Verhältnis der CG:TG-Signalintensitäten wurde wie beschrieben gemessen und jeweils für drei identische Experimente gemittelt.
Die Dichtefunktion der CG:TG-Verhältnisse zeigt, daß die Meßwerte für die verschiedenen Mischungen
deutlich getrennt sind und daher eine hohe Auflösung der Messung des Methylierungsgrades einer
einzelnen CpG-Position möglich ist. Zieht man nur die zu 100% und zu 0% methylierte DNA in Betracht und mittelt die Werte der hier im Kalibrationsexperiment untersuchten 22 CpGs, dann beträgt
der mittlere Fehler für die Methylierungsdetektion 4%.
12 | Nr. II/2002
I
A
L
Kennziffer 16 LW 02 Info ordern? nen von Promotoren, Introns und codierenden Sequenzen aus 56 verschiedenen Genen
wurden hinsichtlich ihres Methylierungsstatus untersucht. Alle Gene wurden zufällig aus einer Sammlung von Genen ausgewählt, die mit der Tumorgenese in Zusammenhang stehen.
Auswertung der
Microarray-Experimente
Die Auswertung der Experimente erfolgte
mittels Supervised- und Non-Supervised
Learning-Methoden37, 38. Als einen ersten Test
für die entwickelte Methode wählten wir die
Unterscheidung von männlichen und weiblichen Patienten anhand aller verfügbaren
Proben von peripherem Blut unter Berücksichtigung von insgesamt 81 verschiedenen
CpG-Positionen. In den weiblichen Proben
ist auf den X-chromosomalen Genen ein
höherer Methylierungsgrad zu erwarten, da
ein X-Chromosom bei der Inaktivierung methyliert wird25. Tatsächlich konnten männliche und weibliche Proben mit einer Genauigkeit (Diagnostic Accuracy) von 91% auf
der Basis von zwei CpG-Positionen im ELK1Gen korrekt zugeordnet werden (Abb. 3).
Immerhin waren 14 der 16 CpG-Dinukleotide der untersuchten X-chromosomalen Gene
unter den 17 signifikantesten Markern für
das Geschlecht. Dies zeigt in einem ersten
Experiment die Zuverlässigkeit der Methode und die hohe Spezifität des Hybridisierungsverfahrens. Interessanterweise konnten Zellinien nicht den beiden Gruppen zugeordnet werden.
Wir untersuchten dann den Unterschied
zwischen T- und B-Zell-Leukämie (von Patienten und Zellinien) und CD19+ B-Zellen
und CD4+ T-Zellen, die von gesunden Spendern erhalten wurden37. Es wurden 81 CpGDinukleotide in 11 Genen untersucht. Die
Proben konnten den Klassen mit einer Genauigkeit von 85% unter Verwendung nur
der zwei informativsten CpG-Positionen
zugeordnet werden. Diese Genauigkeit ließ
sich auf 94% steigern, wenn 60 CpG-Positionen in die Analyse einbezogen wurden.
Einzelne CpG-Positionen wurden hinsichtlich ihrer Unterscheidungsfähigkeit verglichen und so ein „Ranking“ erstellt. Es zeigte sich daß die Unterscheidung zwischen
gesunden T- und B-Zellen und ALL im
wesentlichen auf CpG-Positionen im Intron
1 des CDK4-Gens und in der codierenden
Sequenz des c-MOS-Onkogens basierte, allerdings waren auch andere CpG-Positionen aus regulatorischen Sequenzen anderer Gene wichtig (Abb. 4). Verglichen mit
der gesunden Kontrollgruppe zeigten die
Tumorzellen durchweg eine relative
Hypermethylierung dieser CpG-Positionen.
M
I
P
T
E
C
-
S
P
E
C
I
A
L
betrachtet wurden. Mit fünf CpG-Positionen konnte die Genauigkeit auf 94% gesteigert werden (Abb. 4). Die informativsten
CpGs lagen im Intron 1 des CDK4-Gens und
in der Promotorregion von CSNK2B. Der
Methylierungsgrad war an diesen Positionen in den ALL-Zellen reproduzierbar höher als in AML-Zellen.
Abb. 4: A. Methylierungsmuster von Leukämieproben und Kontrollen wie mittels des logarithmischen Verhältnisses der TG- und CG-Signalintensitäten dargestellt. Die Farbe repräsentiert den Abstand vom Mittelwert zwischen den zwei untersuchten Gruppen (Berechnet als der Mittelwert zwischen den Mittelwerten der Gruppen). Hypermethylierung entspricht rot, mittlerer Methylierungsgrad schwarz und Hypomethylierung grün. Auf der linken Seite sind Gen- und CpG-Positionen bezeichnet, während die Markierungen auf der rechten Seite die Signifikanz der Differenz zwischen
den Mittelwerten der beiden Gruppen darstellen. Jede Reihe entspricht einem einzelnen CpG und
jede Spalte zeigt die jeweiligen Methylierungsgrade für eine bestimmte Probe. Die 15 CpG-Positionen mit der signifikantesten Differenz zwischen den beiden Klassen sind hier dargestellt. Die gezeigten Klassifizierungen sind männlich/weiblich, gesund/ALL und AML/ALL. Für die Unterscheidung
zwischen männlich und weiblich wurden keine Zelllinien herangezogen. Wie zu erwarten, stammt
die Mehrzahl der signifikanten CpG-Dinukleotide von den zwei X-chromosomalen Genen (ELK1, AR).
Im nächsten Schritt versuchten wir mit dem
gleichen Satz an Genen die beiden Leukämieklassen zu unterscheiden. Ein Datensatz
basierend auf AML- und ALL-Proben (von
Patienten und Zellinien) wurde von den Al-
gorithmen zusammen mit der Information
über die vorhandenen Klassen erfaßt. Darin
nicht enthaltene Proben konnten den Klassen mit einer Genauigkeit von 81% zugeordnet werden, wenn nur zwei CpG-Positionen
Abb. 5: A. Methylierungmuster von Gewebeproben, beschrieben durch das logarithmische
Verhältnis der CG- und TG-Signalintensitäten. Die Farbe stellt den Abstand vom Mittelwert zwischen
den beiden untersuchten Gruppen dar (berechnet als der Mittelwert Mittelwerte der Gruppen).
Hypermethylierung entspricht rot, mittlere Methylierung schwarz und Untermethylierung grün. Die
Bezeichnungen auf der linken Seite der Abbildung entsprechen den verwendeten Genen und CpGNummern. Die Beschriftungen auf der rechten Seite geben die Signifikanz der Differenz zwischen
den Mittelwerten der beiden Gruppen an. Jede Reihe entspricht einer einzelnen CpG-Position und
jede Spalte dem Methylierungsprofil einer bestimmten Probe. Die 15 CpG-Positionen mit dem
größten Unterschied im Methylierungsgrad zwischen den beiden Klassen sind dargestellt.
Dargestellte Klassifizierungen sind BPH/Prostata Karzinom, gesunde Niere/Nierenkarzinom und BPH
und Prostata-Karzinom/gesunde Niere sowie Nierenkarzinom.
b Vorhersage der Klassen von Gewebeproben. Die Abbildung zeigt eine Support Vector Machine
(SVM), die auf den zwei signifikantesten CpG-Positionen für die jeweilige Unterscheidung trainiert
wurde, unter Verwendung verfügbarer Proben als Trainingsdaten. Umkreiste Punkte sind die SupportVektoren, die die weiße Grenzlinie zwischen dem grünen Bereich der ersten Klasse und dem blauen
Bereich der zweiten Klasse. Gezeigte Klassifizierungen sind BPH/Prostata-Karzinom, gesunde Niere/
Nierenkarzinom und BPH und Prostata-Karzinom/gesunde Niere sowie Nierenkarzinom.
14 | Nr. II/2002
Allerdings waren die gefundenen CpG-Positionen innerhalb des CDK4-Gens, die für die
Unterscheidung zwischen ALL und AML
bedeutsam waren, nicht identisch mit den
Positionen, die eine Unterscheidung zwischen
ALL und gesunden Lymphozyten erlaubten.
Dies zeigt deutlich, daß in einigen Fällen verschiedene Methylierungspositionen innerhalb eines Clusters unabhängige Information
liefern können, wobei verschiedene CpGs
Fragen bezüglich unterschiedlicher Aspekte
eines Phänotyps beantworten können.
Es gibt Hinweise darauf, daß CpG-Inseln
verschiedener gewebespezifischer Gene in
Zellinien methyliert werden26. Deshalb ist es
wichtig auszuschließen, daß die obigen Klassifizierungen auf für Zellinien spezifischen
Artefakten beruhen, statt auf krankheitsspezifischen Veränderungen. Deshalb gruppierten wir die Leukämie-Zellinien in eine und
primäre Leukämieproben in die andere Klasse. Die Klassifizierung war – basierend auf
zwei CpG-Positionen – mit einer Genauigkeit von 56% möglich und mit immerhin
76% bei Verwendung von 51 CpG-Positionen. Wichtig ist aber, daß die CpGs, die am
meisten zu der Unterscheidung von Zellinien von primären Patientenproben beitragen,
weder für die Unterscheidung von gesunden T- und B-Zellen gegenüber T- und BZell-Leukämien noch für die Unterscheidung
zwischen den beiden Leukämietypen bedeutsam waren. Dies schließt aus, daß die
Klassifizierungen überwiegend auf Zellinien-spezifischen Markern beruhen.
In dem nächsten Schritt untersuchten wir
das schwierigere Problem der Unterscheidung solider Gewebe. Gewebeproben von
Prostata-Karzinomen, Benigner Hyperplasie der Prostata (BPH), klarzelligen Nierenkarzinomen und gesunder Niere standen
zur Verfügung27,28. Genomische Fragmente
56 verschiedener Gene wurden jeweils untersucht. Methylierungsmuster von maligner
Neoplasie und Benigner Hyperplasie der
Prostata sowie die Ergebnisse der Support
Vektor Machine37, 38 sind in Abbildung 5a
und 5b dargestellt. Obwohl die Methylierungsmuster sich zwischen den beiden Klassen scheinbar stark unterscheiden (Abb. 5a),
kann eine statistisch signifikante Unterscheidung mit Hilfe von nur neun verschiedenen
CpG-Positionen erzielt werden. Die informativsten CpG-Positionen liegen innerhalb
des TGF-α und POMC-Gens.
Klarzellige Nierenkarzinome konnten relativ einfach von ihren gesunden Kontrollen
auf der Basis von nur zwei Methylierungs|transkript LABORWELT
M
I
P
T
E
C
-
S
P
E
C
I
A
L
positionen mit einer Genauigkeit von 92% unterschieden werden.
Diese sehr informativen CpG-Positionen liegen in den regulatorischen Sequenzen von HLA-F und APOC2.
Auch gewebespezifische Marker sind in einer Vielzahl von klinischen Situationen nützlich, so ist etwa bei disseminierten Tumorzellen das Herkunftsgewebe nicht offensichtlich und muß genauer
bestimmt werden. Deshalb haben wir auch nach gewebespezifischen Markern gesucht, die die Unterscheidung zwischen Prostata
und Nierenzellen erlauben. Zu diesem Zweck wurden Methylierungsmuster von allen Prostata- und Nierenproben verglichen. Unterschiedlich methylierte CpG-Positionen, die eine klare Unterscheidung der beiden Gewebetypen – unabhängig von dem Vorliegen
einer Erkrankung – erlauben, wurden in den regulatorischen Regionen der Gene Apolipoprotein C2 und Platelet Glycoprotein Ib gefunden. Der korrekte Gewebetyp konnte mit einer Genauigkeit von 92%
vorhergesagt werden. Dies zeigt, daß die Methylierungsmuster dieser CpG-Positionen hochgradig gewebespezifisch sind und bei dem
Fortschreiten der Tumorentwicklung konserviert bleiben.
Allgemein zeigen die gefundenen Marker-CpGs im Tumor höhere
Methylierungsgrade verglichen mit den gesunden Kontrollproben.
Dies bestätigt die allgemeine Beobachtung, daß Hypermethylierung
in spezifischen CpG-Inseln im Verlauf der Entwicklung eines Tumors auftritt1. Interessant ist jedoch, daß beim Nierenkarzinom
verglichen mit den Kontrollen niedrigere Methylierungsgrade gefunden wurden, insbesondere an den informativen CpG-Positionen,
die in den regulatorischen Sequenzen der Gene HLA-F und APOC2
liegen. Dies mag die allgemeine Hypomethylierung reflektieren,
welche in Tumoren beobachtet wird3,4.
Anzeige
Unsere Ergebnisse zeigen, daß sowohl tumorspezifische als auch
gewebespezifische Methylierungsmuster unabhängig voneinander
existieren. Diese spezifischen Methylierungs-Signaturen können zur
Vorhersage von Klassen verschiedener humaner Tumoren sowie
gesunder Gewebe genutzt werden.
Diskussion
Das genomweite Screening des Methylierungsstatus von CpG-Dinukleotiden eröffnet neben mRNA-Expressions-Arrays und Proteomics eine neue Ebene zellulärer Information für die Hochdurchsatzanalyse.
Für die Vorhersage von Tumorklassen ist eine Kenntnis der funktionalen Zusammenhänge der Methylierung individueller CpG-Dinukleotide nicht erforderlich. Hypermethylierung in den Promotorregionen von Genen führt normalerweise zu verminderter oder unterdrückter Expression, während die Rolle der Methylierung in anderen Teilen des Gens weniger klar ist, obgleich Regionen außerhalb
der Promotorregionen ebenfalls Information beinhalten2. Auf jeden
Fall könnte das Wissen um unterschiedliche Methylierungsgrade
genutzt werden, um Hypothesen über den funktionalen Zusammenhang der Genprodukte zu erhalten. Deshalb ist die Methylierungsanalyse in großem Maßstab ein wertvolles Verfahren für die
fortschreitende, postgenomische Analyse genetischer Netzwerke
und die sich daraus ableitenden biologischen Phänotypen. Die Ergebnisse ähnlicher künftiger Studien werden die Entwicklung einer
neuen Generation methylierungsbasierter Biomarker erlauben. Bei
Epigenomics wurde inzwischen eine große Zahl solcher Studien,
überwiegend mit onkologischem Hintergrund, mit vergleichbarem
Erfolg fertiggestellt und interpretiert. Diese lassen den Schluß zu,
daß eine große Zahl methylierungsbasierter Biomarker in naher
Zukunft für die Diagnose und personalisierte Therapie der unterschiedlichsten Krankheitsbilder zur Verfügung stehen wird.
Kennziffer 17LW 02 Mehr Information gewünscht? |transkript LABORWELT
Nr. II/2002 | 15
M
I
Genspezifische Verfahren basieren meist auf
der Hydrogensulfitbehandlung von DNA.
Es können verschiedene Verfahren eingesetzt werden, um nachfolgend Sequenzunterschiede zu analysieren. Die methylierungsspezifische PCR (MSP) verwendet Primer, die spezifisch entweder nur an das ursprünglich methylierte oder unmethylierte
Fragment binden15. MSP ist sehr empfindlich,
aber nicht ohne weiteres quantifizierbar. Zudem ist das Primerdesign aufwendig, und es
können bei nicht ausreichender Spezifität
leicht falsch-positive Ergebnisse auftreten.
Andere Verfahren sind die nicht methylierungsspezifische Amplifikation beider Varianten17, welche die Quantifizierung der Methylierung erlaubt, oder die Sequenzierung
die Hydrogensulfit-behandelten DNA. Im
Vergleich zu diesen Methoden gestattet die
Chip-basierte Analyse einen hohen Automationsgrad und die gleichzeitige Messung vieler CpG-Positionen in ausgewählten Kandidatengenen . Zudem sind viele der bekannten genspezifischen Verfahren nur dann anwendbar, wenn eine Reihe von CpG Positionen bei der Analyse erfaßt werden kann,
wobei diese hinsichtlich der Methylierung
ein gleiches Verhalten (Co-Methylierung) aufweisen müssen. Damit ist es erforderlich, bereits vor der Messung bestimmte Annahmen
über die Methylierungsprofile an diesen CpGPositionen zu treffen15, 17.
Zusammenfassend konnten wir zeigen, daß
unser Verfahren in der Lage ist, eine Vielzahl individuell ausgewählter Methylierungspositionen zu untersuchen, ohne daß
zuvor Annahmen über Co-methylierung
nötig wären. Dies ist besonders wichtig, da
wir in einigen Fällen zeigen konnten, daß
der Methylierungsstatus verschiedener CpGPositionen innerhalb eines Clusters verschiedene Information beitragen kann. Damit können diese CpG-Positionen möglicherweise
jeweils verschiedene Aspekte eines bestimmten Phänotyps beschreiben.
Die Ergebnisse der Klassifizierung sind hinsichtlich Genauigkeit, Verläßlichkeit und Reproduzierbarkeit mit mRNA-basierten Experimenten vergleichbar. Allerdings hängen
bei den Expressionprofilen die Signalintensitäten stark von den absoluten und relativen Mengen der verschiedenen mRNA-Spezies in dem jeweiligen Experiment ab. Dies
macht die Vergleichbarkeit zwischen verschiedenen unabhängigen Experimenten
schwierig. Daher können geringe Unterschiede in der Expression trotz der Kalibrierung
gegenüber Haushaltsgenen nur sehr schwer
dargestellt werden29. Bei der hier vorgestellten Methode wird dagegen das Verhältnis
CG/TG bestimmt, welches sich unmittelbar
in einen Methylierungsgrad nach erfolgter
Kalibration übersetzen läßt. Daher beeinflußt die Menge der eingesetzten Probe, die
an den Array hybridisiert wird, das Ergebnis nicht. Dies ist ein wesentlicher Vorteil, da
nunmehr auch unter verschiedenen Bedin16 | Nr. II/2002
P
T
E
C
-
S
P
E
C
gungen durchgeführte Experimente vergleichbar werden. Dies ermöglicht das Screening großer Populationen, wie sie etwa für
multizentrische prospektive und klinische
Studien erforderlich sind.
Wie wir gezeigt haben, kann die Vorhersage
von Tumorklassen an Gewebeproben durchgeführt werden. Jedoch werden die meisten
gut dokumentierten Gewebeproben nur archiviert – zum Beispiel paraffiniert – zugänglich sein. Dies limitiert die Anzahl und
Menge an Geweben, die für die Expressionsanalyse zur Verfügung stehen, deutlich30.
Epigenomics Chip-basierter Ansatz zur Methylierungsanalyse hat das Potential diese
fundamentalen Beschränkungen zu überwinden: Schon allein weil das stabile DNAMolekül anstelle von RNA untersucht werden kann, ist es möglich, auf archiviertes
oder sogar paraffiniertes Material zurückzugreifen. Auch ist die Verwendung von
nur wenigen Zellen möglich31.
Mittels des vorgestellten Hochdurchsatzverfahrens rückt die Erfassung komplexer Methylierungsmuster einer großen Probenanzahl näher, beispielsweise von archiviertem
Material zusammen mit umfangreichen, gut
dokumentierten klinischen Aufzeichnungen.
Methylierungsbasierte Marker bieten ein
großes Potential für klinische Forschung,
Diagnostik und Pharmaco(epi)genomics.
Literatur
1. Jones, P.A. (1996) Cancer Res 65, 2463-2467.
2. Chan, M.F., Liang, G., Jones, P.A. (2000) Curr Top
Microbiol Immunol 249, 75-86 .
3. Christman, J. K., Sheikhnejad, G., Dizik, M., Abileah,
S., and Wainfan, E. (1993) Carcinogenesis 14, 551-557.
4. Pogribny,I.P., Miller,B.J., and James,S.J. (1997)
Cancer Lett. 115, 31-38.
5. Hanada, M., Delia, D., Aiello, A., Stadtmauer, E.,
and Reed, J.C. (1993) Blood 82, 1820-1828.
6. Feinberg, A. P. and Vogelstein, B. (1983) Nature
301, 89-92 .
7. Costello, J. F., et al. (2000) Nat Genet 24, 132-138 .
8. Huang, T. H.-M., Perry, M. R., Laux, D. E. (1999)
Hum Mol Genet 8, 459-470 .
9. Esteller M, Corn PG, Baylin SB, Herman JG (2001)
Cancer Res. 61, 3225-3229.
10. Golub, T.R., et al. (1999) Science 286, 531-537.
11. Alizadeh, A. A., et al. (2000) Nature 403, 503-511
12. Liang, G., Salem, C.E., Yu, M.C., Nguyen, H.D.,
Gonzales, F.A., Nguyen, T.T., Nichols, P.W., Jones, P.A.
(1998) Genomics 53, 260-8.
13. Toyota, M., Ho, C., Ahuja, N., Jair, K.W., Li, Q., OheToyota, M., Baylin, S.B., Issa, J.P.(1999) Cancer Res.
59, 2307-2312
14. Yan, P.S., Perry, M.R., Laux, D.E., Asare, A.L.,
Caldwell, C.W., Huang, T.H. (2000) Clin Cancer Res.
6,1432-1438.
15. Herman, J. G., Graff, J. R. , Myohanen, S., Nelkin, B.
D., Baylin, S. B. (1996) Proc Natl Acad Sci U S A. 93,
9821-9826.
16. Frommer, M. et al. (1992) Proc Natl Acad Sci U S A
89, 1827-1831
17. Eads, C. A., Danenberg, K. D., Kawakami, K., Saltz,
L. B., Blake, C., Shibata, D., Danenberg, P.V., Laird, P.
W. (2000) Nucleic Acids Res 28, E32.
18. Vapnik, V. (1998). Statistical Learning Theory.
Wiley, New York
I
A
L
19. Christianini, N. and Shawe-Taylor, J. (2000). An
Introduction to Support Vector Machines. Cambridge
University Press, Cambridge
20. Brown, M. P.,et al. (2000) Proc Natl Acad Sci U S A
97, 262-267
21. Gaasterland, T., Bekiranov, S. (2000) Nature
Genetics 24, 204-206
22. Weston, J., et al. (2001). Feature Selection for
SVMs. In: Advances in neural information processing
systems, MIT Press, Cambridge, MA
23. Bishop, C. M. (1995). Neural networks for pattern
recognition. Oxford University Press, New York
24. Ripley, B.D.(1996). Pattern recognition and neural
networks. Cambridge University Press, Cambridge
25. Riggs, A. D. (1975) Cytogenet. Cell Genet. 11, 9-25
26. Antequera, F., Boyes, J., Bird, A. (1990) Cell 62,
503-511
27. Santourlidis, S., Florl, A.R., Ackermann, R., Wirtz,
H.C., Schulz, W.A. (1999) Prostate 39, 166-174
28. Florl, A.R., Loewer, R., Schmitz-Draeger, B.J.,
Schulz, W.A. (1999) Br. J. Cancer 80, 1312-1321
29. Lipshutz, R. J., Fodor, S. P. A., Gingeras, T.R.,
Lockhart, D.J.(1999) Nature Genetics 21, 20-24
30. Bowtell, D. D. L. (1999) Nature genetics suppl. 21,
25-32
31. Olek A, Walter J. (1997) Nat Genet. 17, 275-276
32. Olek, A., Oswald, J., Walter, J. (1996) Nucleic Acid
Res. 24, 5064-5066
33. Clark, S. J. Frommer, M. (1997). Bisulphite genomic
sequencing of methylated cytosines. In Taylor, G.R.
(ed.) Laboratory Methods for the Detection of
Mutations and Polymorphisms in DNA. CRC Press,
Boca Raton, pp. 151-161
34. Chen, D., Yan, Z., Cole, D. L. and Srivatsa G. S.
(1999) Nucleic Acid Res 27, 389-395
35. Mendenhall, W., Sincich,T. (1995). Statistics for
engineering and the sciences. Prentice-Hall, New
Jersey
36. Mardia, K. V. Kent, J. T., and Bibby, J. M.(1979).
Multivariate Analysis. Academic Press, London
37. Adorjan, P. et al (2002). Nucleic Acid Res 30, e21
38. Model, F., Adorjan, P. Piepenbrock, C. (2001).
Bioinformatics. 17 Suppl 1, 157-64
Danksagung
Wir danken Jörn Walter, Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin, für
klonierte Fragmente künstlich über- und
untermethylierter DNA des Exons 14 des
humanen Faktor VIII-Gens. Wir danken auch
Florian Winau, Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie (Berlin), für die Diskussion
medizinischer Fragen, Thomas Hildmann,
Epigenomics, für das Vorschlagen von Genen für die Experimente mit Prostata- und
Niereproben und Tamás Ruján, Epigenomics, für seine Unterstützung im Bereich der
Bioinformatik.
Korrespondenzadresse
Epigenomics AG
Dr. Kurt Berlin
Kastanienallee 21
10435 Berlin
Tel.: 030-24345-0
18 | Nr. II/2002
completely automated DNA/RNA extraction systems requiring no manual robust, high speed, high capacity, multi-axis microarrayer with built-in
intervention after sample loading, DNA ready for down-stream
wash, sonication and dry station
processing
protocols for DNA and RNA extraction from many different starting
materials are available: DNA-Plasmid, BAC, Cosmid, PAC, Tissue,
MouseTail, BuffyCoat, Whole Blood, Plant, Phage, M13, Yeast; RNATissue, Cultered Cells
AutoGenprep 960: 4x96 DW-plates in 4 hours; AutoGenprep 740: 256
samples in 12 hours; AutoGenprep 2000/3000: 48 samples in 4 hours
Single Phase Organic Extraction Method with automated plate transfer,
liquid handling, heating, agitation, and centrifugation
AutoGenprep 960: Workstation for 4 sample plates and 4 recovery
plates, tip racks, and 8 independent reagent reservoirs; Heater platform
with adjustable temperature; Agitation Module with 4 plates capacity;
12-in-1 multi-channel pipettor; Swing type centrifuge for two plates.
Isolated DNA presented as pellet or in solution.
–
–
The instruments includes a multi-channel liquid handling block, agitation System in clear panel enclosure with HEPA filter for dust-free printing
modul, heater platform, plate transfer robot, centrifuge, PC-workstation, and hygrostat-controlled humidified air, server arm, plate hotel, system
software
software and server arm software
Complete automation and lLowest price per prep
n.a.
3. Kurzbeschreibung des Produktes/Systems und
seiner Komponenten
Short description of the product/system and its
components
4. Einsatzgebiete
Areas of application
5. Durchsatz (Proben/Tag)
Throughput (i.e. samples per day)
6. Arbeitsprinzip
Principles of function
7. Leistungsumfang
Scope of capabilities of your system
8. Einbindung anderer Geräte möglich?
Integration of other devices possible?
9. Datendokumentation/LIMS
Documentation of data/LIMS
10. Standardlieferumfang
Scope of delivery
11. Besonderheiten
Specialities
12. Preis (ab...Euro) für Basisversion
Price for a typical configuration (in EUR)
n.a.
memorized plate type calibrations, random plate and microwell access,
optional: Bar code reader
850,000 a
PlateSafe sample integrity preservation system • Dual pipetting heads
(combined 96 and 384 way pipetting) • Mixed 96, 384, 1536 well copying,
reformatting together with serial dilution in single run • Automatic collation into
separate output streams
H
BasePlateXR is supplied as a complete turnkey system and includes the
following: • BasePlateXR hardware and software • Installation • 12 months
warranty • Full operator and supervisor training • User manuals • Factory and
site acceptance testing
C
Full barcode tracking and operator compliance • Designed to be integrated with
LIMS systems, accepts automatically generated process files, exports xml
output files
I
Sample tracking exportable to most commercially available scanners
S
BasePlateXR can be integrated with The Automation Partnership‘s HomeBase
sample storage and management systems for plates and tubes
R
–
E
Interchangeable 96 or 384 way pipetting • Pipetting volumes from sub 0.5µl to
250µl • Compatible with: 96 shallow, medium and deep well plates • 384 well
shallow, medium and deep well plates • 1536 well plates shallow well plates •
Variable tip sets, automatically changed during process, 96, 384, 8, 12, 16, 24
tips etc. • Combined 96, 384, 1536 well processing in single run • Integrated
tip washing (less than 1 in 5000 carry over) • Capacity of up to 3,200 plates •
Options include: • Automatic output plate sealing and labelling • Automatic tip
transfer (for new tips every master plate) • Environmentally controlled storage
area
B
100 slides capacity (50 slides for the Accent), custom substrate sizes and
types, print head with up to 48 pins, microplate hotel for 72 microplates
(96 or 384), delidding feature, humidity control, air filtration, flexible
software
Ü
Input and output plates are stored in PlateSafe containers. Plates are moved by
a plate handling robot from PlateSafes onto two turntables. The turntables
rotate to bring the plates into the liquid handling area. Liquid handling takes
place using two pipetting heads whilst simultaneously the next set of plates is
loaded onto the other side of the turntables. Once liquid handling is complete
the turntable rotate. Liquid handling then takes place on the new set of plates
whilst simultaneously the completed plates are unloaded into PlateSafes •
PlateSafes are automatically sealed as they are filled to avoid water uptake in
DMSO or evaporation in aqueous samples.
T
contact printing using different types of commercially available print
heads with up to 48 pins on substrates like glass slides and membranes
K
Typically greater than 23,000 output wells per hour in 384 well plates
R
e.g. 10.000 spots for 100 slides in 3.5 hours • or 28.000 spots in less
than 8.5 hours • or with 48 pins one 384 plate can be deposited on 100
slides in less than 7.5 minutes
Typical applications that can be carried out using the BasePlateXR are: Plate
replication from 96 to 96 and 384 to 384 well plates • Plate reformatting from
96 to 384, 96 to 1536 and 384 to 1536 well plates • Addition of reagent or
solvent to empty 96, 384 or 1536 well plates • Creation of intermediate dilution
plates and then copying of diluted pates • Pooling of multiple plates into one
plate e.g. 10 x 96 well into 1 x 96 well • Serial dilutions across plates using a
reduced set of tips on the head e.g. 1 x 8, 1x12 or any contiguous block of
tips (e.g. IC50 plates) • and combinations of the above.
BasePlateXR combines two liquid handling heads with plate handling to offer
automatic production of assay-ready plates from compound plates. High
capacity and high reliability to give true unmanned operation up to 20 hours
per day. The system also includes the unique PlateSafe storage stacks to
maintain sample integrity during processing
BasePlateXR Liquid and Plate Handling System
The Automation Partnership
York Way
Royston, Hertfordshire,SG8 5WYUK
Tel: +44 1763 227200
Fax:+44 1763 227201
Contact: Ian Ransome
www.automationpartnership.com
A
OmniGrid: Microarrayer for High Throughput
OmniGrid Accent: Benchtop Arrayer
Omni Grid and OmniGrid Accent; GeneMachines
AutoGenprep-Series: 960, 850, 740, 2000, 3000 from AutoGen
2. Gerätebezeichnung/Serie
Product name/Series
a1-biotech
Am Lohmühlbach 12a
D-85356 Freising
Ansprechpartner: Dr. Dietmar Struß
Tel.: 08161-537730
Fax: 08161-537733
www.a1-biotech.com
a1-biotech
Am Lohmühlbach 12a
D-85356 Freising
Ansprechpartner: Dr. Dietmar Struß
Tel.: 08161-537730
Fax: 08161-537733
www.a1-biotech.com
1. Firmenanschrift/Ansprechpartner
Company address
M
T
Varies with application
The multi-channel pod can accept the 96-channel, 200 µL dispense head, the 96-channel, 50 µL dispense head,
the 384-channel dispense head, and the high-density replicating tool in 96 or 384 formats. All of these heads are
installable by the user with a minimum amount of down time and in any combination between the two bridges.
The multi-channel pods are equipped with integrated grippers to provide the movement of labware on the deck
of the Biomek FX. • The 96-channel and 384-channel heads utilize disposable tips for the ultimate in
contamination-free transfers. A wash station with independent tip reservoirs is available for the repeated use of
the same tips. The ability to track the liquid levels of all labware on the deck of Biomek FX reduces the carryover
through minimal immersion of the tips in the labware utilized during the method. • The 8-channel independent
axis pod is the second methodology available for the Biomek FX system. The Span-8 pod has independent axis
control including variable height, volume, liquid level sensing and liquid level tracking. The Span-8 pod can exist
singularly with a single-bridge system. In a dual-bridge system, the configuration can include an additional
multi-channel pod or 8-channel pod. The Span-8 pods can accommodate both disposable tips and fixed probes
in full eight or four-by-four configurations. • An auxiliary, high-speed, DMSO-resistant pump is utilized for fast
flow-through washing which minimizes carryover contamination • Advanced Control Software: A PC using the
Windows NT-based Biomek FX operating system controls the Biomek FX. This operating system is an easy-touse software program that directs all instrument, ALP, and attached accessory functions. The software provides
the ability to simply and quickly create a method, review it, and then run it. Many functions related to normal
operation are intuitively provided. • An example of this is tip loading. Tip loading and unloading must be done
for a transfer to be accomplished. Simply configure the deck with the proper tips and the system will do the
rest. There is no need for explicit control of tip loading and unloading. • Similarly, by educating the system on
the volume of liquid in the labware, the level of that liquid can be tracked and used throughout the method. The
software provides the ultimate in flexibility for transfer techniques. Linking together liquid type, transfer volume,
and labware type, specific techniques can be designed to optimize the accuracy and precision for any liquid type,
volume, and labware combination. This technique can then be applied whenever that combination of criteria is
used.
The multi-channel pod can accept the 96-channel, 200 µL and 20µL and the 384 Channel 30µL heads. It is also
compatible with the 96 and 384 pin HDR tools. The volume range of the Span 8 tip/probe system is dependant
on the positive displacement syringe and the tip capacity used. The system is capable of handling a wide range
of tubes and multiwell plates from 6 to 1536 well configurations and can easily be customised to use non
standard labware configurations. The deck can be configured with passive of active ALPs to accommodate
different numbers of plates and up to 160 standard (or more using the high-density stacker option) height plates
can be stored in optional stacker carousels or up to 189 on the plate carousel for extended walkaway
automation.
Wide range of storage, temperature control, handling and plate reading devices. Can also be included as part of Wide range of storage, temperature control, handling and plate reading devices. Can also be included as part of a
a CORE system using the Beckman ORCA arm to link with any CORE Compliant device for which a SILAS.OCX
CORE system using the Beckman ORCA arm to link with any CORE Compliant device for which a SILAS.OCX
module is available
module is available
4. Einsatzgebiete
6. Arbeitsprinzip
7. Leistungsumfang
E
R
S
I
C
H
Prices from 50,000 h - 120,000 h
B
Ü
11. Besonderheiten
Specialities
T
Scope of delivery
K
Single- and eight-channel tools using disposable tips from 1 – 1000µL plus bulk dispense/wash tools. The system
is configured to use a wide range of tubes and multiwell plates, from 6 to 384 well configurations. The deck has
up to 12 positions and up to 160 standard height plates can be stored in optional stacker carousels for extended
walkaway automation.
The Biomek 2000 is a major improvement in laboratory robotics. With minimal operator training and fast system
setup, the Biomek performs virtually any liquid handling operation quickly, easily and automatically on the basic
eight-position worksurface. Pipetting, diluting, dispensing, plate heating and cooling, plate washing, high-density
transfers, photometric measurement and high-capacity • operation are all integrated into a single system. High
application throughput, reduced operator interaction and increased laboratory productivity are the result.
R
Prices from 110,000 a - 260,000 a
Pipetting system for DNA/RNA purification, PCR sample preparation, SPE, ELISA, Screening, Normalisation plus Pipetting system for DNA/RNA purification, PCR sample preparation, SPE, ELISA, Screening, Cell-based Assays,
many other microplate-based protocols etc.
Normalisation plus many other microplate-based protocols
seiner Komponenten
component
A
The Biomek 2000 is a flexible and expandable laboratory BioRobotics system designed to perform liquid transfer
and measurement tasks. It features interchangeable liquid-handling tools, including single-tip and eight-tip
pipetting and washing tools, and a high-density replicating system. Photometric plate reading and temperaturecontrol systems are optional. • Pipette tools use high-quality, automation-grade disposable tips, designed
specifically for use with the Biomek, provided in three sizes and a variety of styles. Wash tools both dispense and
aspirate fluids using a smart wash unit available with an optional automatic six-position valve. • The Biomek 2000
is controlled by a PC using the Windows-based BioWorks Operating System, an easy-to-use software program
that directs all instrument functions.
The Biomek FX is a flexible, expandable liquid handling workstation which can be configured to supply
solutions for a variety of specific applications. It features single- or dual-bridge configurations that can
accommodate a range of liquid handling technologies using specific pods. The Biomek FX is a flexible system
offering major capacity and performance improvements over all the existing liquid handling systems. The large
deck provides for application-specific functions to be conducted on Automated Labware Positioning devices (or
ALPs), and the different methodology pods provide the exact tools needed for any application. Combine these
tools with powerful system software that is both intuitive and intelligent. The Biomek FX system becomes the
solutions-based platform for any application with far-reaching flexibility.
Varies with application
Biomek 2000
Biomek FX
Product name/Series
Beckman Coulter GmbH
Siemensstraße 1
D-85716 Unterschleißheim
Ansprechpartner: Dr. Christoph Krüll
Tel.: +(49) 89-35 87 00
www.beckmancoulter.com
Siemensstraße 1
D-85716 Unterschleißheim
Ansprechpartner: Dr. Christoph Krüll
Tel.: +(49) 89-35 87 00
Company address
M
T
Nr. II/2002 | 19
20 | Nr. II/2002
Platzsparender Liquidhandler mit 6 frei
konfigurierbaren Arbeitsplattformen für Platten,
Streifen, Spitzen oder Reagenzcontainer, 8/12Kanal
Kamm mit abwerfbaren Spitzen und 8/12-Kanal
Dispenser
Portalroboterplattform 150 x 90 x 190 cm (L x B x H) •
Liquid-Handling-Komponenten: Hamilton-Spritzenpumpen
mit 5 – 25 ml-Spritzen, Pipettierkanüle mit
Phasendetektionssonde • Bediensoftware: Workflow
Manager Extractor Client, Anschluß an accelab Workflow
Server vorkonfiguriert, mit Methoden-, Konfigurationsund Proben-Editor
Hochdurchsatz-Aufreinigung von Syntheseprodukten,
Naturstoffen, etc.
11. Besonderheiten
Specialities
Das System verfügt über eine patentierte Phasendetektions-Sonde, die die exakte Lage der einzelnen Phasen
(incl. „Mulm-Schicht“ und Identifizierung der organischen und wäßrigen Phase) während der Pipettiervorgänge automatisch bestimmt • Das Plattform/ModulSystem ist durch eine große Auswahl an Standardmodulen und Roboterwerkzeugen umrüst- und erweiterbar. Die Integration in kundeneigenen Datenfluß
(z.B. mit dem accelab Workflow Manager) ist durch die
offene Systemarchitektur jederzeit möglich und auf
Wunsch im Lieferumfang enthalten. • Das System entspricht den Anforderungen der VBG 4 und EG-Maschinenrichtlinie. 12 Monate Gewährleistung auf alle
Komponenten
–
15.900 a bzw. 18.200 a
ab 26.200 a für 3-Stationensystem
ab 46.600 a für 6-Stationensystem
Pipettiersystem mit Mikroplatten-, Reservoir- und
Spitzenträgern, Ultraschallwaschstation bei Systemen
mit 60µl-Kanülen
Stand-alone-System mit geringem Platzbedarf
ab 93.960 a
Pipettiersystem mit Mikroplatten-, Reservoir- und
Spitzenträgern, Ultraschallwaschstation,
Reformatierungsstation, 2 Plattenwechsler
Stand-alone-System mit geringem Platzbedarf
H
Gerät mit 6 Microplate-Stationen für Tips, Reagenziencontainer, 96- oder 384Well Platten inkl. Aufnahmemodule. Keypad zur Steuerung und Programmierung
Freie Spitzenwahl, keine teuren Automatenspitzen nötig
• Betrieb wahlweise mit PC oder platzsparendem
Keypad • Hohe Pipettiergeschwindigkeit • Kleine
Standfläche • Geringer Preis • Hohe
Pipettiergenauigkeit • Schnelle Assay-Optimierung
Programmspeicherung im Gerät oder auf PC,
Programmspeicherung im Gerät (Diskettenlaufwerk) oder
Protokollierung des Programmablaufs und eingelesener auf PC, Protokollierung des Programmablaufs und
Barcodes (optional)
eingelesener Barcodes (optional), Fehlerprotokolle
C
Scope of delivery
Precision Power-Software (PRCPWR
I
S
Plattenwechsler
R
Ja, mit Fastrack oder anderem Plate-Handler
E
B
Pipettierköpfe mit 96 Kanülen für 0,5 bis 60 µl, 96
Wechselspitzen für 2 bis 450 µl oder 384 Kanülen für 0,5
bis 60 µl sind vom Benutzer auswechselbar,
Ultraschallwaschstation, Vakuumabsaugstation,
Magnetstation, Schüttelstation, Barcode-Lesegerät, 2
Plattenwechsler für bis zu je 50 Standard-Mikroplatten,
automatischer Spitzenwechsler für 450µl-Wechselspitzen
Plate washer Quadra-Wash2, AutoSeal, Mikroplattenlager
Mega-Stor
Ü
96 Kanülen für 0,5 bis 60 µl oder 96 Wechselspitzen für
2 bis 450 µl oder 384 Kanülen für 0,5 bis 60 µl,
Ultraschallwaschstation, Vakuumabsaugstation,
Reformatierungsstation, Barcode-Lesegerät
T
Positive-Displacement-Pipettierung mit
teflonbeschichteten Kanülen oder mit Wechselspitzen
(hiermit auch air displacement), bewegliche
Arbeitsplattform, kein Roboterarm notwendig
K
Positive-Displacement-Pipettierung mit
teflonbeschichteten Kanülen oder mit Wechselspitzen
(hiermit auch air displacement), bewegliche
Arbeitsplattform, kein Roboterarm notwendig
Applikationsabhängig
Reformatierung zwischen 96-, 384- und 1536-WellFormaten, Erzeugung von Tochterplatten, Serielle
Verdünnungen mit 8 oder 12 Spitzen, Solid Phase
Extraction, Magnetpartikelanwendungen, PCR- und
Sequenzieransatzaufreinigung, ELISA
Pipettierautomat mit 96 oder 384 Pipettierspitzen, 2
Plattenwechslern, 6 Stationen für Mikrotiterplatten,
Waschstationen, Reservoirs und weiteres Zubehör,
Steuerung über Gerät oder PC
Tomtec, Inc
Biozym Diagnostik GmbH,
31833 Hess. Oldendorf
Dr. Reinhard Kleineidam
Tel.: 05152-9020
Quadra3
R
Schüttler, Heiz-/Kühlblöcke, etc. aufgrund des
Plattform/Modulprinzips in die Automationszelle
einbindbar, Sonden, verschiedene Kanülenformen über
Greferwechselsystem als Roboterwerkzeuge einbindbar
Die Bediensoftware ist als Geräte-Client an DatenbankServer anbindbar, z.B. an accelab Workflow Server; Bei
stand-alone-Betrieb Datendokumentation als ASCII-Files
(csv-Format, in Excel importierbar)
Liquid-handling-Werkzeug zur Zugabe von Extraktionslösungen und zur Phasentrennung, • Homogenisierung
durch hochfrequentes Schütteln • Phasendetektion
(exakte und zuverlässige Erkennung der Lage von
organischer, wäßriger und Emulsions-Phase über
patentierte Phasendetektionssonde), Plausibilitäts-analyse
• optional: Lösungstrocknung über SPE
Kapazität: 96 Proben (bei Gefäßvolumen 10 ml),
Verwendung von Reagenzientrögen, 96 und 384-Well
kundenspezifisch anpaßbar • Kontrollierbare Parameter:
Platten, einstellbares Pipettiervolumen 1-120 µl,
Art und Volumen des Extraktionsmittels, Schütteldauer
Pipettierung mit 8 Kanälen gleichzeitig
und -frequenz, Separationszeit, probenspezifische
Extraktionssequenzen
6. Arbeitsprinzip
Applikationsabhängig
Reformatierung von 96-Well auf 384-Well-Format,
Erzeugung von Tochterplatten, Serielle Verdünnungen,
Solid Phase Extraction, PCR-Ansatzaufreinigung
Pipettierautomat mit 96 oder 384 Pipettierspitzen und
mit 3 oder 6 Stationen für Mikrotiterplatten,
Waschstationen, Reservoirs, Steuerung über Gerät oder
PC
Tomtec, Inc
Biozym Diagnostik GmbH,
31833 Hess. Oldendorf
Dr. Reinhard Kleineidam
Tel.: 05152-9020
Quadra96, Quadra96 SV, Quadra384
A
7. Leistungsumfang
150 Extraktionszyklen/h (200 Phasentrennungen/h)
Klinische Chemie, Klinische Diagnostik;
Molekularbiologie, Lebensmittelanalytik, Pharmazie,
Zellbiologie, Qualitätskontrolle, Forschung,
Wirkstofforschung, Stoffidentifikation, Allergene,
Pestizide, Routinemessungen, High Throughput
Screening, Reaktionskinetik
Precision2000: Reagenz-Zugabe: Befüllen einer 96er
Platte mit 100 µl Reagenz mit abwerfbaren Spitzen: 90
s; Probentransfer: 100 µl von 96er Platte auf 96er
Platte: 230 s; Verdünnungsreihe: 1:2 Verdünnung
(50µl/50µl) über eine ganze 96er: 260 s •
Precision2000plus: 200 µl Puffer in 96er: 40 sek; 50
µl Puffer in 2 96er: 35 s; 50 µl Puffer in 384er: 60 s;
Verdünnungsreihe: 1:2 Verdünnung (50µl/50µl) über
eine ganze 96er: 120 s
Positive Displacement Pipetting mit abwerfbaren
Spitzen • Verdrängungskolbenpumpe mit Schrittmotor
für Manifold (rapid dispense)
Bio-Tek Instruments GmbH
Werner-von- Siemens-Str. 1
85375 Neufahrn
Tel.: 08165-9050
eMail: [email protected], www.biotek.com
Ansprechpartner: Dr. Andreas Rieger
Precision2000, Precision2000plus
accelab GmbH
Lustnauer Straße 78
D-72127 Kusterdingen/Tübingen
Frau U. Roth
Tel.: 07071-36699-0, Fax: 07071-36699-50
eMail: [email protected], www.accelab.de
Liquid Extractor
4. Einsatzgebiete
Product name/Series
seiner Komponenten
components
Company address
M
T
hochpräzises Parallelpipettiersystem für das High-Throughput-Screening:
96- und 384-fache Parallelpipettierung • Plattentransportsystem •
hochpräziser Plattenausheber • Mikroplattenlager (Stacker) •
Vollautomatische Softwareansteuerung über CyBio Control
geeignet für alle Pipettierverfahren mit 96- oder 384-facher
vollautomatisches und hochpräzises kontaktfreies Dispensieren von
Hochpräzises Dosieren im Nanoliterbereich, insbesondere in der
Parallelaufnahme im Bereich von 0,5 µl bis 250 µl zur Bearbeitung von 96-, Reagenzien, Puffern, Lösungsmitteln etc. Zur Assayplatten-Vorbereitung
miniaturisierten Assayentwicklung
384- und 1536-well-Platten
und Reagenzienzugabe, z.B. im Hochdurchsatz-Screening oder PCR-Set-up,
sowie zur Lösungsmittel- oder Pufferzugabe für Verdünnungen
in Abhängigkeit vom Pipettierprozeß können bis zu drei Platten pro Minute
pipettiert und transportiert werden (4320 Platten/Tag)
Das Gerät verfügt über die sechs Grundfunktionen Dosieren, Pipettieren,
Dispensieren, Dilutieren, Spülen und Spitzenwechsel. Durch Adaption des
Positioniersystems in xy-Richtung können alle Funktionen mit dem 96fach-Pipettierer in vier Schritten auf das 384-well-Format und in 16
Schritten – bzw. in vier Schritten mit dem 384-fach-Pipettierer- auf das
1536-well-Format übertragen werden.
Alle Arbeitsfunktionen erfolgen im Bereich von 0,5µl bis 1 µl mit einer
Präzision von < 10%,von 1µl bis 5 µl mit < 2 % und von 5 µl bis 250 µl
von < 1 %. Durch Positionierungsmöglichkeiten in xyz-Richtung in 1/10
mm-Schritten sind praktisch alle Mikroplatten bearbeit- und lagerbar. Die
Einbindung von Zusatzmodulen wie Spitzenwaschstation-en und
Reagenzienreservoiren mit Füllstandsüberwachung sowie Zu- und
Ablaufpumpen ermöglicht sehr hohe Walk-away-Zeiten. Ausrüstbar mit
vollautomatischem Spitzenwechsler zur Vermeidung von
Kreuzkontamination.
Der CyBi-Well 2000 ist wesentlicher Bestandteil der CyBi-Screenmachine und folglich kompatibel mit allen CyBio-Produkten. Über Dreharme
und Software Plug in's der CyBio AG ist das Gerät mit nahezu allen
Fremdprodukten im vollautomatisierten Liquid-Handling-Bereich
kompatibel. DDE und OLE-Schnittstellen erlauben die Einbidnung in fremde
Automatisierungsumgebung.
1. Barcodes sind über ActiveX Scripting Host in beliebigen Datenbanken
ablegbar. • 2. Bei Verwendung der CyBio Scheduler-Software werden alle
Programmabläufe protokolliert und in einer PlateTracking-Datenbank
abgelegt.
Pipettierkopf mit Transportsystem, Plattenlager und -adaptoren.
1. hohe mechanische Präzision • 2. Bearbeitungsgeschwindigkeit und
Langzeitstabilität • 3. Modularität und Erweiterbarkeit
ab 34.050,- a ohne Plattenlager (Stacker),
71.850,- a mit Plattenlager (Stacker)
4. Einsatzgebiete
6. Arbeitsprinzip
7. Leistungsumfang
Scope of delivery
11. Besonderheiten
Specialities
Dina und Mona sind die Laborgeräte zum uHTS-System EVOscreenTM
MarkIII mit dessen Liquid-Handling-Technologie: A. Dina, Dispensiersystem
für sub-Mikroliterbereich • Mona, Dispensiersystem für subMikroliterbereich
A. Dina 98.000 a
A. Mona 96.000 a
N
ab 27.300,- a
I
Im uHTS-Betrieb bewährtes Liquid-Handling im sub-Mikroliterbereich
L
besonders präzise und schnell, vollautomatisch, Spalten einzeln
adressierbar
D
Grundgerät Dina (a) bzw. Mona (b) inkl. Nanopen mit 4 Mikropumpen •
Dispenser-Control-Box DBP • Kamera und Monitorsystem • PC mit Monitor
• Vakuumpumpe • Kompressor • Umlaufkühler (nur DINA) • Windows NTbasierende Software
N
Präzisions-Dispenser mit zwei Pumpen und zwei 8-Kanal-Verteilern
A
–
H
–
D
Der CyBi-Drop/ CyBi-Drop 3D ist wesentlicher Bestandteil der CyBiauf Anfrage
Screen-machine und folglich kompatibel mit allen CyBio-Produkten. Über
Dreharme und Software Plug in's der CyBio AG ist das Gerät mit nahezu
allen Fremdprodukten im vollautomatisierten Liquid-Handling-Bereich
kompatibel. DDE und OLE-Schnittstellen erlauben die Einbidnung in fremde
Automatisierungsumgebung.
I
Tropfengröße: 0,3 nl bis 0,8 nl • Positioniergenauigkeit: <0,02 mm •
Plattentypen: frei definierbare Matrix, 96 und 384 MTP (nur Dina),1536-und
3456 NTPs, 1536 und 2080 NanoCarrierTM •
A. Dispensierbereich: 5 nl bis 5000 nl • CVs <5% • je 2 Mikropumpen für
2 kühlbare (4 °C bis RT) Reagenzien-Reservoire • Reagenziensparendes
internes Spülen durch T-Kanal-Technologie •
B. Mutterplattentypen: 96-384 MTP • Entnahmevolumen: 100 nl bis 1000 nl
• Abgabevolumen: 5 nl bis 300 nl • CVs <5% • 1 bis 4 Mikropumpen im
Einzel- und Parallelbetrieb • Waschstation zum Spülen der Mikropumpen
von innen und außen zur Prävention von Kreuzkontaminationen
U
CyBi-Drop: kontaktfreies Dispensieren von 2 verschiedenen Lösungen in
96-well Platten, 1 Lösung in 384-well Platten. CyBi-Drop 3D: 2
verschiedene Lösungen in 96-, 384- und 1536-well Platten, automatisches
Spülen der Pumpen und Kanülen verhindert Eintrocknung •
Volumenbereich: 0,5 bis 10 µl pro Pumpenhub, größere Volumina durch
mehrere Pumpenhübe pro well • Volumina durch mehrere Pumpenhübe pro
well • x,y,z-Positioniergenauigkeit von Mikroplatte und Kanülen: 0,1 mm
Q
Der CyBi-Drop dispensiert mit acht bzw. zweimal acht Kanälen die
A. Piezogetriebene T-Kanal-Silizium-Mikropumpe mit
Flüssigkeit kontaktfrei in 96- und 384-well Platten. Dabei wird eine
Einzeltropfensteuerung • B. Piezogetriebene Ein-Kanal-Silizium-Mikropumpe
Keramik-Taumelkolbenpumpe eingesetzt, die auch kleinste Volumina
mit Einzeltropfensteuerung
äußerst präzise fördert. Durch das speziell entwickelte Verteilersystem mit 8
hochwertigen Kanülen wird die Lösung absolut gleichmäßig in die
verschiedenen wells abgegeben. Dabei können einzelne Spalten individuell
angesteuert oder ausgespart werden. Mit dem y,z-Trieb bewegt der CyBiDrop 3D den Verteiler in y-Richtung (zeilenweise), und befüllt so auch 384und 1536-well Platten mit einer Pumpe pro Lösung. Zusätzlich kann die
Höhe des Verteilers automatisch an die Plattenhöhe angepaßt werden.
I
Dispensieren in alle wells einer 96-well Platte in 15 s, 384-well Platte in 35 A. ca. 2 min für 96 Wells mit je 500 nl •
s, 1536-well Platte in 90 s. Dies entspricht z.B. 24.000 wells pro Stunde in B. ca. 5-15 min für 96 Wells abhängig vom Pipettierschema
384-well Platten (inkl. Stacken der Platten)
Präzisions-Dispenser für hohen Durchsatz Variationskoeffizient: CV < 5%
bei 3 µl, für 96-, 384- und 1536-well Platten, shallow-und deep-well,
bestehend aus: • 2 hochpräzisen Keramik-Taumelkolbenpumpen • 2
patentierten 8-Kanal-Verteilern für absolut gleichmäßige Verteilung •
Steuereinheit • Software CyBio Control • automatische y,z-Bewegung des
Verteilers und sub-millimeter-genaue Plattenpositionierung für 1536-well
Platten (CyBi-Drop 3D) • Medienumschaltung zum automatischen
Wechsel der Dispensierlösung bzw. automatischen Reinigen des Systems
(optional) • Als stand-alone-Gerät erhältlich, erweiterbar mit Stacker und
integrierbar an den CyBi-Well und in die CyBi-Screen-machine. Beliebig
viele Module lassen sich kaskadieren, um mehr als zwei Reagenzien zu
dispensieren.
A. Dina
B. Mona
seiner Komponenten
components
CyBi-Drop / CyBi-Drop 3D
CyBi-Well 2000
Evotec Technologies
EVOTEC Analytical Systems GmbH
Schnackenburgallee 114, D-22525 Hamburg
Tel.: +49-40-56081-0
Fax: +49-40-56081-222
Kontakt: Andreas Niewöhner
Product name/Series
CyBio AG
Göschwitzer Str. 40
D-07745 Jena
Tel.: +49 (0) 36 41-35 10
Fax: +49 (0) 36 41- 35 14 09
www.cybio-ag.com
CyBio AG
Göschwitzer Str. 40
D-07745 Jena
Tel.: +49 (0) 36 41-35 10
Fax: +49 (0) 36 41- 35 14 09
www.cybio-ag.com
Company address
L
G
Nr. II/2002 | 21
22 | Nr. II/2002
Twister (Zymark) für automatisches Plattenhandling •
Umwälzthermostate für Probenkühlung
Barcodereader für Mikroplattenidentifizierung ist
verfügbar
Constellation 1200-Grundgerät für 12 MTPs
ab 42.000 a
ab 177.000 Euro
optionaler Mehrfachinjektionsport für HPLC bzw. LC/MS Solenoidventile kommen nicht in Kontakt mit der Probe
Pipettierroboter Quad-Z 215 mit Armkonfiguration für
Wechselspitzen oder Dosiernadeln, Dilutor 444
auf Anfrage
Voll kompatibel zu TopSPot /E (Laboreinsatz) •
Kundenspezifische Druckkopfentwicklung
TopSpot /M mit bis zu 5 Druckmodulen, 4 x TopSpot
/24 oder 2 x TopSpot /96 Druckköpfe pro Druckmodul,
externe Druckkopf-Waschstation
H
Microsoft Access Datenbank (verwaltet Druckköpfen,
Chiprohlinge, Reagenzien, Rezepturen,
Druckergebnisse, Qualitätsdaten,...),
C
einfacher Export/Import in 735 Datenbank (Delphi),
Export und Reimport von Sample-ID und Methode als
*.csv oder *.txt-Datei, Sample Tracking, Volume
Tracking
I
einfacher Export/Import in 735 Datenbank (Delphi),
Export und Reimport von Sample-ID und Steps als
*.csv oder *.txt-Datei, Sample Tracking, Volume
Tracking
S
Die Druckkopfreservoirs sind kompatibel zum
Mikrotiterplattenformat, dadurch können StandardPipettierautomaten eingesetzt werden
Standarddruckköpfe mit 24 oder 96 Düsen, Düsen im
500 µm Raster, Tropfenvolumen 1nl,
Druckkopfreservoirs fassen Volumen für >1000
Microarrays. TopSpot /M kann mit bis zu 5
Druckmodulen eingesetzt werden, dadurch 480
unterschiedliche Substanzen möglich
R
Integration in übergeordnete Laboranlagen, Steuerung
externer Laborgeräte über RS232- und Input/OutputSchnittstellen
Ortsauflösung: 30 µm in X/Y-Richtung; automatische
Zentrierungsroutine; Smart-Tip-Technologie zur
Positionsprüfung; einzeln ansteuerbare Kanäle mit 9
mm Abstand; Kanülen mit 100 und 125 µm
Durchmesser; Verteilung von 50 nl bis 120 µl in 96er,
384er und 1536er MTPs durch Solenoidventile
(Nanoliter) oder Spritzenpumpen (Mikroliter); Ansaugen
aus 96er und 384er MTPs; duale Waschstation für
statische und Durchflussspülung; Carry-over: 0,005%
bei 2 Sekunden Waschdauer; 0,001% bei 5 Sekunden;
Oberfläche Kapazität für 12 Mikrotiterplatten; durch
Einbindung Roboter und Hotel Erweiterung bis 45
MTPs; optional: R5- Roboterarm und Hotel;
Mikrotiterplatten-Kühler (bis –10°C)
kontaktloses Druckverfahren, Piezoansteuerung,
Tintenstrahlprinzip, alle Tropfen eines Microarrays
werden gleichzeitig dispensiert
E
Integration in übergeordnete Laboranlagen, Steuerung
externer Laborgeräte über RS232- und Input/OutputSchnittstellen
Ortsauflösung: 0,5 mm in X/Y-Richtung, 1 mm in ZRichtung (Genauigkeit); 0,25 mm in X/Y/Z-Richtung
(Wiederholbarkeit); Vielzahl von Racks für Platten,
Röhrchen und Fläschchen einsetzbar (5 Code-200
Racks oder 7 Code-20 bzw. Code-30), bis zu 17
Standard- bzw. Deepwell-Mikrotiterplatten oder 480
Autoinjektorfläschchen; 3 verschiedene GilsonPipettenspitzen einsetzbar (D10 von 1-8 µl; DL10 von
5-60 µl, D200 10-200 µl); Fließgeschwindigkeit bis 100
ml/min mit 25 ml Spritze, spezielle Waschstationen für
Innen/Außen-Spülung der Dosiernadeln bzw.
Pipettenkoni; Pipettenabwurfstation; Carry-over: < 1ppB
mit septengängiger Dosiernadel; sequentielle oder
parallele Injektion in 4 parallele Injektionsports für
HPLC oder LC/MS (nur Konfiguration mit Dosiernadeln)
12-Kanal-Liquid-Handling mit individuell steuerbaren
Kanälen; 2 verschiedene Dispensiersysteme: 1.
Solenoidventile zur Verteilung von Volumina bis 50 nl
Minimum, 2. Präzisionsdilutoren zur Verteilung von
Volumina bis 120 µl Maximum
300 Biochips pro Stunde mit jeweils 480
unterschiedlichen Reagenzien
B
auf Anfrage
Probennahme aus 96- oder 384 Platten, Kühlung
verfügbar • 1 - 8 Pipettierspitzen • Waschstation zur
Vermeidung von Kreuzkontaminationen • Optische
und elektronische Tropfendetektion im
Submikroliterbereich • Mechanische Schrittweite 5
µm, Wiederholgenauigkeit ± 30 µm • Rückgabe
unverbrauchter Probe möglich • Vollflexible Software
7. Leistungsumfang
flexibler 4-Kanal-Pipettierroboter mit schneller
Umrüstung der Konfiguration Nadeln/Wechselspitzen;
unabhängige Steuerung der 4 Kanäle, variabler
Nadelabstand von 9 bis 18 mm, Liquid-Level-Detektion,
Präzisionsdilutoren von 100 µl bis 25 ml
Probentransfer: 4x96er in 384er MTP: 24 Minuten; 96er
in 96er MTP 6 Minuten; 384er in 384er MTP 24
Minuten; 4x384er in 1536er MTP 88 Minuten;
Reagenzienzugabe 200 nl in 1536er 4,5 Minuten; in
384er 1,5 Minuten; in 96er MTP 45 Sekunden
Herstellung von Microarrays und Biochips mit hohem
Durchsatz
Ü
Piezoelektrisch ventillos und positive Displacement
6. Arbeitsprinzip
Durchsatz < 100 Platten/Tag, Kapazität der Oberfläche
12 MTP, Befüllzeit 60 min für 384 Positionen (75
µl/Loch; 250 µL Spülflüssigkeit)
Pipettiersystem für HT-Screening, MikrotiterplattenReplikation (96, 384 und 1536), MikroarrayHerstellung, MALDI-Target-Herstellung, Kristallographie
(Sitting drop, Mikro (Nano)-Batch)
T
Hervorragende Spotqualität für Microarrays durch
non-contact-Dosierprinzip
25 Minuten für 96 Proben bei Betrieb mit vier Spitzen
Pipettiersystem für HT-Screening, Reformatieren von
96er und 384er Mikrotiterplatten, Röhrchen und
Fläschchen; Cherry Picking, Plattenreplikation, ELISA,
PCR-Probenaufarbeitung, DNA/RNA-Aufarbeitung; SPE
mit Vakuum-rack, HPLC-Probenvorbereitung und
-Injektion (nur Quad-Z mit Dosiernadeln)
Kontaktlos dispensierender Microarrayer mit
integrierter optischer Online-Qualitätskontrolle
K
11. Besonderheiten
Specialities
Spotting von Micro/Macro-Arrays auf beliebigen
Trägern • Nanoliterdosierung für miniaturisierte
Assays • Probentransfer von Nanolitervolumina in
„Lab-on-a-Chip“-Komponenten
4. Einsatzgebiete
12-Kanal-XYZ-Roboter für Nanoliter-Liquid Handling;
Volumenbereich 50 nl bis 120 µl
TopSpot /M (TopSpot Modular Arrayer)
HSG-IMIT
Wilhelm-Schickard-Str. 10
78052 Villingen-Schwenningen
Tel: + 49-7721 943 0
Fax: +49-7721 943 210
Contact: Dr. Bas de Heij
R
Komplettgerät inkl Software, exkl. PC
Universelles Mikropipettiersystem mit
piezoelektrischen Pipettierspitzen für den
Submikroliterbereich, Mikroliteroption ist verfügbar
seiner Komponenten
components
ConstellationTm 1200
Gilson International
Kontakt: Dr. Stephan Reuter
Otto-Hahn-Str.17
D-65520 Bad Camberg
Tel: +49-(0)6434 2008 100; Durchwahl 132
Fax: +49-(0)6434 2008 199
www.gilson.com
A
Scope of delivery
Quad-Z 215
Nano-Plotter TM 1.2
Product name/Series
4-Kanal-Liquid-Handling-XYZ-Roboter in 2
Konfigurationen: 1. mit Wechselspitzen (Quad-Z
215/Tips + Dilutor 444); 2. mit Dosiernadeln (Quad-Z
215 +Dilutor 444+ optionales Injektionsmodul 849
Gilson International
Kontakt: Dr. Stephan Reuter
Otto-Hahn-Str.17
D-65520 Bad Camberg
Tel: +49-(0)6434 2008 100; Durchwahl 132
Fax: +49-(0)6434 2008 199
www.gilson.com
GeSiM mbH
Bautzner Landstr. 45
01454 Großerkmannsdorf
Tel.: 0351-2695-322
Fax: 0351-2695-320
[email protected]
www.gesim.de
Ansprechpartner: Abt. Marketing
Company address
M
T
N
I
11. Besonderheiten
Specialities
L
lieferbar als AquaMax 96/384, Aquamax 1536- oder AquaMax
96/384/1536-Dispenser; Lieferumfang jeweils unterschiedlich in den
Dispensierköpfen; sonst enthalten: • Kontroll -und Dispensiereinheit,
Reservoirflaschen, Schläuche, Abwasserflasche.
CO-RE-Technologie für absolut präzise Tipaufnahme und verschleppungsHoher Einsatzbereich Volumen von 200nl -10ml • Sehr schneller Automat:
keine Kosten für Verbrauchsmaterial durch fixierte Dispensiernadeln
freies Pipettieren • Vollselektive, asymmetrisch spreizbare Kanäle •
Plattentransfer < 20 Sek, 4 Platten poolen < 28 Sek • Ultra Low Volume
(Auswechseln von Spitzen nicht notwendig); benutzerfreundliche,
Flüssigkeitsdetektion mit kapazitivem- und Drucksensor kombinierbar •
Pipettierung • High Speed-Waschpumpe zur Eliminierung von Carryover •
programmierbare Windows kompatible Software erlaubt Einstellung
Online-Überwachung aller Aspirationen (Monitored Air Displacement) • Option Verschiedene Flüssigkeits-systeme können mit Ventil- und Spritzenmodulen
von Druck, Konfiguration von Zugangsrechten für Anwender,
Autoload zur automatischen Beladung des Decks mit Barcode-Überwachung • kundenspezifisch zusammengebaut werden. • Einheitliches Bedienkonzept dank Korrekturfaktoren für viskose Flüssigkeiten und Konfiguration
Kundenspezifische Deckanpassungen möglich • Einheitliches Bedienkonzept
der modularen Phoenix-Software für alle Hamilton-Pipettierautomaten und die
unterschiedlichster Mikrotiterplatten
dank der modularen Phoenix-Software für alle Hamilton Pipettierautomaten
Ansteuerung von eingebauten Geräten
und die Ansteuerung von eingebauten Geräten
Microlab STAR 4-Kanal-Basisversion ab 60.000 a
Microlab 4000 1-Kanal-Basisversion ab 25.000 a
Preis: ab 25.000 a
D
Scope of delivery
N
–
A
integrierbar in gängige Roboting-Systeme; RS-232-Schnittstelle
H
AbGene: ALPS 300 Plate Sealer, ALPS 100 Plate Sealer, A.S.P. 50 Automated
Seal Piercer • AGOWA: Magnetic Bead Separation Box: SepBox 7200, SepBox
9600 • Biometra: T-Robot Thermocycler • BMG: Nephelostar GALAXY • CTC
Analytics: Autosampler HTS PAL • Dr. Lange: Digital-Photometer LASA 30 •
HAAKE: Cryostat DC10-K20, DC30-K15 • HUDSON: Hudson Plate Stack •
H+P: Teleshake, Mikrotiterplattenschüttler • Inheco: Peltier-Heizkühlblock
CPAC-0016, CPAC-0055 • Kendro: Inkubator Cytomat C2, Cytomat 6000,
Plattenhotel Cytomat HS • Kühner: Kühner ES-W Schüttler • Liconic:
Inkubator StoreX 40, StoreX 200 • Matrix: Visionmate Tube-Barcodescanner •
Mettler Toledo: Waage PG 503-S, PG603-S • MICROLOGIC: Omni-Scanner
MS7120 • MJ-Research: TETRAD Thermocycler, PTC-200 Thermocycler •
Molecular Devices: EMBLA 384 Washer, Spectramax UV / VIS Reader
•Vacuubrand: MV 2 VARIO Vacuumpumpe • TELSONIC: Ultraschallbad TPC120– Thermo Labsystems: Wellwash Ascent Washer, Multidrop Dispenser,
Multiscan Ascent UV / VIS Reader, Nepheloskan Ascent, Fluoroscan Ascent
Jeder Pipettier-Run wird in einem Logfile abgespeichert. Alle ausgeführten
Kommunikationsbefehle mit dem Roboter oder anderen Komponenten werden
in einem Tracefile gespeichert. • Anbindung von LIMS-Systemen via
Filehandling möglich. Verschiedene Fileformate wie z.B. ASCII, EXCEL,
ACCESS können gelesen und geschrieben werden.
Microlab STAR-Basisgerät inklusive Software und 2 Carriern nach Wahl. •
Optionen nach Wahl
D
1536-Format: 0,5µl bis 10 µl; 384-Format: 0,5-80 µl; 96-Fromat: 2,0320 µl • Dispensiergenauigkeit: ± 50 nl bei 1 µl; Dispensierpräzision:
< 10% CV bei 1 µl (2 µl für 96 Well)
I
Auflösung der Verfahrachsen: je 0.1mm, geeignet für Mikrotiterplatten im 96er
und 384er Format • 1-12 Präzisionsdispenser für Spritzen im Bereich von 25ul25ml • Volumenbereich: 200nl (CV<5%)-25ml (CV<0.3% • • Deckkapazität: 12 ..
192 Röhrchen; 16 bis 38 Mikrotiterplatten • Carryover: 10–5 • Waschbare
Nadeln für: Ultra Low Volume, Standard Volume, High Volume, PCRApplikationen
AbGene: ALPS 300 Plate Sealer, ALPS 100 Plate Sealer, A.S.P. 50 Automated
Seal Piercer • AGOWA: Magnetic Bead Separation Box: SepBox 7200, SepBox
9600 • Biometra: T-Robot Thermocycler • BMG: Nephelostar GALAXY • CTC
Analytics: Autosampler HTS PAL • Dr. Lange: Digital-Photometer LASA 30 •
HAAKE: Cryostat DC10-K20, DC30-K15 • HUDSON: Hudson Plate Stack • H+P:
Teleshake, Mikrotiterplattenschüttler • Inheco: Peltier-Heizkühlblock CPAC-0016,
CPAC-0055 • Kendro: Inkubator Cytomat C2, Cytomat 6000, Plattenhotel
Cytomat HS • Kühner: Kühner ES-W Schüttler • Liconic: Inkubator StoreX 40,
StoreX 200 • Matrix: Visionmate Tube-Barcodescanner • Mettler Toledo: Waage
PG 503-S, PG603-S • MICROLOGIC: Omni-Scanner MS7120 • MJ-Research:
TETRAD Thermocycler, PTC-200 Thermocycler • Molecular Devices: EMBLA 384
Washer, Spectramax UV / VIS Reader • Vacuubrand: MV 2 VARIO
Vacuumpumpe • TELSONIC: Ultraschallbad TPC-120 – Thermo Labsystems:
Wellwash Ascent Washer, Multidrop Dispenser, Multiscan Ascent UV / VIS
Reader, Nepheloskan Ascent, Fluoroscan Ascent
Jeder Pipettier-Run wird in einem Logfile abgespeichert. Alle ausgeführten
Kommunikationsbefehle mit dem Roboter oder anderen Komponenten werden in
einem Tracefile gespeichert. • Anbindung von LIMS-Systemen via Filehandling
möglich. Verschiedene Fileformate wie z.B. ASCII, EXCEL, ACCESS können
gelesen und geschrieben werden.
Microlab 4000 / 4200-Basisgerät inklusive Software. • Optionen nach Wahl.
über 2 Reihen von Probes werden die Wells befüllt. Die Platte wird
unter dem Dispensierkopf hindurch transportiert. Steuerung erfolgt
über eine Kontrolleinheit, die bis zu 99 Programme aufnimmt.
Programme können in der spezifischen Software erstellt werden und
über eine entsprechende Schnittstelle auf die Kontrolleinheit
übertragen werden.
120 Platten pro Stunde
Vielzahl von Anwendungen in HTS Screening, Cell Based Assays
(Dispensieren von Zellsuspension)
Dispenser; für 96-, 384- und 1536-well-Mikrotiterplatten, 2 leicht
auswechselbare separate Dispensierköpfe für 96/384 und 1536
Wellformat, internes Druck-System; Reservoir-Turm mit
Magnetrührmechanismus zum Mischen von Suspensionen zur
Vermeidung von Sedimentation; von oben beladbarer Plattenträger
zur einfacheren Integration in automatisierte Anlagen
Molecular Devices GmbH
Gutenbergstr. 10
86737 Ismaning
Jürgen DierdorfCountry Manager Germany/Austria
Tel: +49 89 96202340, Fax:+49 89 96202345
AquaMax Dispenser
U
7. Leistungsumfang
Liquid Displacement-Pipettiertechnologie mit Tubing, Spritze und waschbaren
Stahlnadeln • Verschiedene System- und Waschflüssigkeiten während dem Lauf
wählbar mittels integriertem Mehrfachventil • High Speed-Waschpumpe zur
Eliminierung von Carryover • Fixer Pipettierkopf mit 1,4,6,8,12,48 oder 96
Nadeln • Flüssigkeitsdetektion mit kapazitivem Sensor und verstellbarer
Empfindlichkeit
Applikationsabhängig: 100 – 10.000 Proben pro Tag
Mutter-Tochter-Platten-Vorbereitung für HTS • Mikrotiterplatten Pooling • Ultra
Low Volume-Pipettierung • Solvent Select • DNA/RNA-Aufreinigung basierend
auf Vacuum-Technologie • DNA/RNA-.Konzentrationsmessung und
Normalisierung mittels Fluorimetrie • PCR-Probenpräparation • PCR-ProduktAufreinigung • Sequenzier-Proben-Vorbereitung • MALDI Spotting •
Automatische Agarose-Gel-Beladung
Modular aufgebauter Pipettierautomat mit 1 – 96 fixen waschbaren Stahlnadeln.
Verschiedene Flüssigkeitssysteme können mit Ventil- und Spritzenmodulen
kundenspezifisch zusammengebaut werden. Optionen: Automatische
Vacuumbox • Magnetic Bead Separation Box • Solid Phase Extraction mit
positive Pressure • Mehrwegventil • High Speed Waschpumpe • Kombination
mit dem Microlab SWAP-Roboter für automatisches Mikrotiterplatten-Handling
Microlab 4000 / 4200
Hamilton Deutschland GmbH
Daimlerweg 5a
D-64220 Darmstadt, Germany
Tel.: +49 61 51 66 70 60
Q
Air Displacement-Dispenser (automatisierte Kolbenhubpipette) mit Disposable
Tips und/oder waschbaren Stahlnadeln • Weltweit einzigartige Tipkopplungstechnologie (CO-RE) mit kompressierbarem O-Ring für absolut
präzise Tipaufnahme und verschleppungsfreies Pipettieren • Alle
Pipettierkanäle sind vollselektiv, asymmetrisch spreizbar und können jeden
Punkt auf dem Deck erreichen. • Flüssigkeitsdetektion mit kapazitivem und
Drucksensor kombinierbar
Auflösung der Verfahrachsen: je 0,1mm, geeignet für verschiedenste
Probenröhrchen und Mikrotiterplatten im 96er-, 384er- und 1536er-Format •
Volumenbereich: 1ul (CV<5%) - 1ml (CV<1%) • Deckkapazität: 24 bis 1728
Röhrchen; 5 bis 45 Mikrotiterplatten • Carryover: 10–6 • Waschbare Nadeln:
60ul, 300ul, 1ml-Nadeln • Disposable Tips: 10ul, 300ul, 1ml Tip
Modular aufgebauter Pipettierautomat mit 4 – 16 vollselektiven Air
Displacement-Pipettierkanälen. Disposable Tips und/oder waschbare Nadeln.
Optionen: Interner Greifer für den Transport von Mikrotiterplatten und den
Zugriff auf externe Zusatzgeräte • Heiz-Kühlcarrier für Mikrotiterplatten und
Reagenzien • Vacuumbox • Magnetic Bead Separation Box • Autoload mit
automatischem Probeneinzug und Barcode-Identifikation • Waschstation für
Nadeln mit wählbaren Waschflüssigkeiten • Verschiedenste Carrier für
Röhrchen und Mikrotiterplatten, auch kundenspezifische Lösungen möglich •
Teaching-Station
Flexible Probenvorbereitung mit Barcode Tracking • DNA/RNA Aufreinigung
basierend auf Vacuum- und Magnetic Bead-Technologie (AGOWA) • DNA/RNA
Konzentrationsmessung und Normalisierung mittels Fluorimetrie •
Automatische Gel-Beladung • PCR Probenpräparation • PCR-ProduktAufreinigung • Sequenzier-Proben-Vorbereitung • Proteinaufreinigung •
Proteinkristallisation • MALDI Spotting • In-Gel Digestion • ELISA Set-up •
Veterinary Applications • Hit-Picking
Applikationsabhängig: 100 –10.000 Proben pro Tag
Hamilton Bonaduz AG
Via Crusch 8
CH-7402 Bonaduz, Switzerland
Tel.: +41 81-660 60 60
www.hamiltoncompany.com
Microlab STAR
I
6. Arbeitsprinzip
4. Einsatzgebiete
Product name/Series
seiner Komponenten
components
Company address
L
G
Nr. II/2002 | 23
24 | Nr. II/2002
very flexible pipetting robot for various applications • 1 or 4 pipetting
heads (disposable and/or washable) • plategripper integrated • up to 4
temperature controlled pipetting positions • various platestackers • up to 4
thermocyclers on the deck or more extern
setup and processing of sequenzing and PCR-reactions incl. thermocycling plasmid preparation • PCR setup and thermocycling • PCR fragment clean
• cleanup of nucleic-acids (plasmids, PCR-products, free dye-terminators, up • sequencing setup and thermocycling • dye terminator removal
DNA/RNA from different material e.g. mouse tails, buccal swabs) • dilution
and aliquotation of samples • hitpicking and rearrangment of samples,
compounds, cDNA/Oligo-banks • protein purification with beads or
filtration (varios suppliers) • concentration measurement (UV/fluoreszenz) •
spotting on membranes • ELISA, Cell-Based-Assay, enzymatic assays •
solid phase extraction and filtration • loading of agarose gels
Depending on the configuration of the robot: e.g. plasmid-prep 4x96
samples/12h, setup PCR/seq 8x96 samples/3h, protein purification
magnetic beads 96 samples/4h, rearrangment of samples up to 140x96
samples/24h, all applications without any manual user interference
systemliquid water or DMSO, pipetting with microliter syringes, circulating systemliquid water, pipetting with microliter syringes
pump for rinsing of pipetting heads
XYZ resolution 0.1x0.1x0.1 mm (software bound) • Sample vessels: 1,5 –2
ml (up to 384 ) • 13-18ml (up to 18) • 20-100 ml (up to 6) • customized
solutions (up to 1 Liter) • dispensing range: 1-2500 µl (nanoliter range in
development) • disposable tips, wash/waste/wipe station for pipetting head
(water and/or NaOHCl) • automatic change of disposabel tips and needles
(in development)
yes • e.g.: temperature controlled pipetting positions and buffer vessels •
vacuum station • plate reader (UV / Vis / Fluoreszenz, Lumineszenz,
Scanning) • washer • dispenser • thermocycler • temperature controlled
hotels (e.g. Kendro 2c und 6000 series) • external roboter (turning and
track) • plate shaker(on deck) • plate sealer (ABgene) • centrifuge •
96/384er pipetting heads
detailed GLP-report of each script run stored in a database • import/export
of Excel-spreadsheets and textfiles • generation of PLT-Files for ABIsequencers (3100 and 3700) • database of all samples/buffers/reagents •
full GLP-documentation of thermocykler runs • integration of LIMS
individually •configurable, free output format • communication with
pyrosequencer
controlling workstation (PC) • RoboManager-software with database •
consumables starter kit • - software training • application training
NCC-system (Non Cross Contamination) for the single pipetting head for
highest cross contamination safety • customer specific configuration •
sealing of plates in thermocycler without sealer possible • stackered
disposable tips (5x96 on one position)
32.940,- a RoboSeq4201 basic version
43.170,- a RoboSeq4204 basic version
seiner Komponenten
components
4. Einsatzgebiete
6. Arbeitsprinzip
7. Leistungsumfang
Scope of delivery
11. Besonderheiten
Specialities
Protedyne BioCube
Protedyne Europe GmbH
Fraunhoferstr. 17
D-82152 Martinsried
Tel.: 089-856534-00
Fax.: -20
Ansprechpartner:Dipl.-Ing. Volker Knack
76.750,- a basic version
Preis nach Kundenspezifikation und Komplexität des Systems
H
Besonderheit: komplette Automatisation der kundenspezifischen
Anwendung, Software-Training und Inhouse-Validierung der Prozeßabläufe.
Prozessoptimierung durch eigenes Anwendungslabor in München und
Boston.
C
complete biovalidation for Millipore Montage Kit series before shipping •
more kits optional • sealing of plates in thermocycler without sealer
possible
I
Standardlieferumgang: 180 Plattenkarousel, 4 Achs-Roboter, BarcodeReader, CILA Software für Programmierung, Datentransfer und
Probentracking
S
controlling workstation (PC) • RoboManage software with database •
consumables starter Kit • software training • application training
R
detailed GLP-report of each script run stored in a database • import/export Datendokumentation: XML-Files für die direkte Anbindung an LIMSof Excel-spreadsheets and textfiles • generation of PLT-Files for ABISysteme. Barcode-Reader im System integriert.
sequencers (3100 and 3700) • database of all samples/buffers/reagents •
full GLP-documentation of thermocycler runs • integration of LIMS
individually configurable, free output format • communication with
pyrosequencers
E
Integration: Mikrotiterplattenreader, Washer, Sealer, Vortexer,
Vakuumstationen, Magnetic Bead-Separatoren
B
yes • e.g.: temperature controlled pipetting positions and buffer vessels •
vacuumstation • platesealer (ABgene) • thermocycler • temperature
controlled hotels (e.g. Kendro 2c und 6000 series) • external roboter
(turning and track) • plateshaker(on deck) • 96/384er pipetting heads
Ü
Achsengenauigkeit X = 0,010 mm, Y= 0,010 mm, Z= 0,010 mm, _= 0,03°
• Pipettierköpfe: 1, 4 und 8 Kanal (fix und variabel), 12-Kanal, 96-Kanal
und 384-Kanal-Pipetten • Pipettiervolumen: 1 µl – 200 µl / 200 µl – 1000
µl und Durchflußpipetten Einwegspitzen mit Aerosolfilter • Zubehör:
Waschstationen, Vortex-Mixer, Mikrotiterplattenzentrifuge, Platten-Feeder,
Tipbox-Feeder • Kapazität: Standardausführung 180 Mikrotiterplatten,
erweiterbar um jeweils 180 Platten
T
XYZ resolution 0.1x0.1x0.1 mm (software bound) •
Sample vessels: 4x90 ml, 10x2 ml, 1x 60 ml, 6x8 ml • plasmid-preparation
2 MTP • PCR setup and cycling: 8 MTP • PCR fragment clean up 8MTP •
sequencing setup and cycling: 8 MTP • dye terminator removal: 8 MTP •
wash/waste/wipe station for pipetting head (water and/or NaOHCl) •
automatic change between disposable tips and washable needles
K
Vollautomatische Systeme mit 4 Achsen-Roboter, Wechselköpfen für
unterschiedlichste Anwendungen
R
PCR-Reaktionen 192.000 pro Tag inklusive Aufreinigung, Gelanalysen
69.600 Proben pro Tag. Colony/Plaque, Picking 120.000 Picks pro Tag
A
plasmid-preparation: 2 MTP approx. 5h • PCR setup without cycling: 6
MTP approx. 1h50min • PCR setup and cycling: 6MTP approx. 22h • PCR
fragment clean up: 5 MTP 5h30min • sequencing setup and cycling: 6
MTP 16h 30 min • dye terminator removal: 8 MTP 3h15min • all
applications without any manual user interference
Genotyping-Reaktionen, Genexpressions-Reaktionen, Proteomic Samples,
SNP-Reaktionen, DNA/RNA-Isolation, Screening, Proteinaufreinigung, PCRProbenpräparation und PCR-Reaktion, ELISA, Colony/Plaque-Picking,
ADMET-Assays, Zellbiologische Assays, Gelanalysen, SequencingReaktionen.
fully automized 8 pipetting head biovalidation platform for application in
Komplette vollautomatische Liquid Handling-Systeme, basierend auf
molecular biology • disposable and washable pipetting heads automatically Industrieautomation
changable during application process • plategripper integrated •
temperature controlled pipetting • positions/reagent troughs/ plate-hotels •
automated disposable tips magazine • separated waste boxes for reusable
and not reusable consumables
RoboSeq2500 DT
RoboAmp/Seq 4201/4
Product name/Series
MWG-Biotech AG
Dr. Klaus Rehfeldt
Anzingerstr. 7 a
D-85560 Ebersberg
Tel.:08092-82890
www.mwg-biotech.com
MWG-Biotech AG
Dr. Klaus Rehfeldt
Anzingerstr. 7 a
D-85560 Ebersberg
Tel.: 08092-82890
www.mwg-biotech.com
Company address
M
T
8-Kanal-Pipettiersystem; individuelle Ansteuerung der einzelnen
Pipettierkanäle möglich; variabler Abstand der Pipettiernadeln;
Präzisionsdilutoren für die Verteilung kleiner Flüssigkeitsvolumina; HighSpeed Dispensing-System für schnelles Verteilen von Flüssigkeiten,
Füllstanddetektion; Flüssigkeitsdetektion; Verwendung von EinmalPipettenspitzen für kreuzkontaminationsfreies Pipettieren von Flüssigkeiten;
Shaker-System, Heiz-Kühlmodul; frei beweglicher Greifer; integrierte
Barcodescanner für sample tracking und reagent tracking/labware tracking;
vollautomatisches Vakuumsystem; Waschstation; Ortsauflösung < 1mm in
XYZ-Richtung; Verwendung von 96-well- und 384-well-Mikrotiterplatten,
Reaktionsfgefäßen verschiedener Volumina und Primärpobengefäßen
Ja; Integration anderer Geräte möglich, u.a., 96-well Pippettierer (BioRobot Ja; Integration anderer Geräte möglich, u.a., 96-well Pipettierer (BioRobot Verschiedenste Module für Rühren, Kühlen, Heizen, Schütteln,
RapidPlate), externe Greifersysteme (BioRobot Twister II), PCR-Cycler,
RapidPlate); externer Greifersysteme (BioRobot Twister I),
Magnetseparation, Vakuumextraktion oder HPLC-Injektion können
Plattenhotels, Spektralphotometer
Spektralphotometer, Fluorometer, externe Kühlhotels; Thermocycler; Sealer integriert werden.
vollständige Proben- und Prozeßdokumentation; automatische Generierung
einer Reportdatei am Ende eines Protokolllaufes, die gespeichert und/oder
ausgedruckt werden kann; LIMS-Integration via Import und Export von
Dateien im ASCII.Format, z.B. comma separated value (CSV)
Arbeitsstation incl. 8-Dilutor-Einheiten und den vom Kunden spezifizierten
Modulen; Computer; QIAsoft 4 Operating-System; gebrauchsfertige
Applikationen
–
7. Leistungsumfang
Scope of delivery
11. Besonderheiten
Specialities
Basisgerät des kleinsten Automaten mit 1 Pipettierkanal ab 13.092 a
(ohne Optionen und Zubehör)
N
auf Anfrage
I
Die Geräte der Tecan Miniprep-Serie sind mit vielfältigen Optionen ausund aufrüstbar. Der Miniprep 75 kann mit einem zweiten Pipettierarm
ausgerüstet werden, der unabhängig vom ersten mit Wechselspitzen oder
Manifold ausgerüstet werden kann. Durch Wechsel der Aufbauten auf der
Arbeitsfläche lassen sich auf derselben Plattform die unterschiedlichsten
Applikation realisieren. Alle Pipettierroboter lassen sich in übergeordnete
Robotersysteme integrieren
L
Arbeitstische in verschiedenen Größen erhältlich; flexible Auswahl von
Modulen und deren Platzierung auf der Arbeitsfläche; extended-armKonfigurationen für eine direkte Integration externer Geräte
D
Die Geräte der Tecan Miniprep-Serie sind modulare Systeme, die nach
individuellen Anforderungen aus einer Basis-Plattform und vielen Optionen
und Zubehör zusammengestellt werden.
N
Arbeitsstation incl. 4-Dilutor Einheiten und den vom Kunden spezifizierten
Modulen; Computer; QIAsoft 4 Operating-System; Gebrauchsfertige
Applikationen
A
vollständige Proben- und Prozeßdokumentation; automatische Generierung Die Steuersoftware schreibt für alle Abläufe ausführliche Log-Files.
einer Reportdatei am Ende eines Protokolllaufes, die gespeichert und/oder Datenimport und –Export in verschiedenen Fileformaten möglich. Kontrolle
ausgedruckt werden kann; LIMS-Integration via Import und Export von
der Steuersoftware durch übergeordnete Softwaresysteme möglich
Dateien im ASCII-Formats, z.B. comma separated value (CSV).
H
Flexibler, konfigurierbarer Pipettierroboter mit einem Pipettierkanal, der
wahlweise mit einer teflonisierten oder keramisch beschichteten
Stahlnadel, mit einer speziellen Piercing-Nadel zum Durchstechen von
Septen oder mit Wechselspitzen (10µl, 200µl, oder 1000µl mit und ohne
Filter auf demselben Konus) bestückt werden kann. Flüssigkeitsdetektion
ab 50µl Volumen in Rundbodenplatten aufwärts. • Arbeitsfläche völlig frei
konfigurierbar mit Haltern für Standardverbrauchsmaterial (Platten,
Röhrchen, Tröge) und Waschstation für die Nadel. Für beliebige Behälter
können Halter angefertigt und in der Software definiert werden. Optional
verfügbar: 8-Kanal Manifold mit individuellen Schlauchsystemen und 8
Spritzen auf einem 8-fach-Dilutor. Membranpumpe zum schnellen
Waschen der Nadel
Der Pipettierarm bewegt sich in einem xyz-Koordinatensystem mit einer
minimalen Auflösung von 0,1mm (in Z). Das Pipettiersystem besteht aus
einem flüssigkeitsgefüllten Schlauchsystem mit je einem Präzisionsdilutor
mit variabler Spritzengröße (100µl bis 25ml) bei einer Auflösung von 3000
Schritten pro Spritzenhub.
D
4-Kanal Pipettiersystem; individuelle Ansteuerung der einzelnen
Pipettierkanäle möglich; variabler Abstand der Pipettiernadeln;
Präzisionsdilutoren für die Verteilung kleiner Flüssigkeitsvolumina; HighSpeed Pipetting System für schnelles Verteilen von Flüssigkeiten,
Flüssigkeitsdetektion; Verwendung von Einmal-Pipettenspitzen für
kreuzkontaminationsfreies Pipettieren von Flüssigkeiten; Shaker System,
Heiz-Kühlmodul; frei beweglicher Greifer; integrierte Barcodescanner für
sample tracking und reagent tracking/labware tracking; 1–4 Vakuum
Kammern; Waschstation; Ortsauflösung < 1mm in XYZ-Richtung;
Verwendung von 96-well- und 384-well-Mikrotiterplatten,
Reaktionsfgefäßen verschiedener Volumina und Primärpobengefäßen
Liquid-Handling-Roboter (Einzelgerät) mit 2 verschiedenen
Dispensiersystemen: Präzisionsdilutoren für die Verteilung kleiner
Flüssigkeitsvolumina • High-Speed Pipetting-System für das Verteilen von
Volumina =100µl
I
auf Anfrage
Liquid-Handling-Roboter (Einzelgerät) mit 2 verschiedenen
Dispensiersystemen • Präzisionsdilutoren für die Verteilung kleiner
Flüssigkeitsvolumina (1 – 2500 µl) • High-Speed Dispensing-System für
das Verteilen von Puffern und Waschflüssigkeiten >200µl
6. Arbeitsprinzip
Verteilung von 96 mal 100µl Aliquots mit Waschen der Nadeln in ca. 17
Minuten
U
Nukleinsäureaufreinigung: bis zu 1152 Proben pro Arbeitstag • Pipettieren
enzymatischer Reaktionen:bis zu 2000 Proben pro Arbeitstag
Q
Nukleinsäureaufreinigung: bis zu 1536 Proben pro Arbeitstag • Pipettieren
enzymatischer Reaktionen:bis zu 5000 Proben pro Arbeitstag
Klinische Diagnostik: Probenverteilung, ELISA-Pipettierung, Immunfärbung,
• Genomics: Nukleinsäure-Extraktion, Nukleinsäure-Normalisierung, PCRSetup, Sequencing Setup, Produktaufreinigung • Proteomics: Maldi
Spotting • Drug Discovery: Probenverteilung, Verdünnungsreihen, AssayPipettierung, Zellkulturen
I
Aufreinigung von Nukleinsäuren (Plasmid, Cosmid, BAC, P1; genomische
DNA; RNA; PCR Produkten) und rekombinanten Proteinen; Pipettieren von
enzymatischen Reaktionen (u.a. Sequenzierreaktionen, PCR, Reaktionen
zur Restrikationsanalyse)
Aufreinigung von Nukleinsäuren (Plasmid, Cosmid, BAC, P1; genomische
DNA; RNA; PCR Produkten) und rekombinanten Proteinen; Pipettieren von
enzymatischen Reaktionen (u.a. Sequenzierreaktionen, PCR, Reaktionen
zur Restriktionsanalyse)
Flexibler Pipettierautomat in zwei verschiedenen Größen (Miniprep 60 oder
oder Miniprep 75 mit 60 oder 75cm Breite) mit 1 Dosiernadel (teflonisiert,
keramisch beschichtet, oder zum Durchstechen von Septen oder mit
Wechselspitzen) oder einem 8-fach Manifold und Elektronik für
Flüssigkeitsdetektion. Dosierung der Pipettiervolumina von 10µl bis 5 ml
erfolgt über einen Präzisionsdilutor (Spritzengröße zwischen 100ml und
25ml). Die Arbeitsfläche ist mit beliebigen Proben- und Reagenzienracks
frei konfigurierbar. Waschstation und optionales Wasch-System für
schnelles, intensives Waschen der Pipettiernadeln
Tecan Miniprep Serie
Tecan Deutschland GmbH
Theodor-Storm-Straße 17
74564 Crailsheim
Tel.: +49-(0)7951 94170
Fax: +49-(0)7951 5038
www.tecan.de
Ansprechpartner: Dr. Jürgen Fetzer (Marketing)
4. Einsatzgebiete
Flexibles System zur Aufreinigung von Proteinen und Nukleinsäuren sowie
für Liquid-Handling-Applikationen
BioRobot 3000
QIAGEN Instruments AG
Feldbachstrasse
CH-8634 Hombrechtikon
Dr. Wolfgang Leibinger
Tel.: +41.552542103
Fax: +41.552542340
System zur vollautomatischen Aufreinigung von Nukleinsäuren und
rekombinanten Proteinen im Hochdurchsatz sowie für Liquid-Handling
Applikationen
BioRobot 8000
QIAGEN Instruments AG
Feldbachstrasse
CH-8634 Hombrechtikon
Dr. Wolfgang Leibinger
Tel.: +41.552542103
Fax: +41.552542340
seiner Komponenten
components
Product name/Series
Company address
L
G
Nr. II/2002 | 25
26 | Nr. II/2002
11. Besonderheiten
Specialities
Basisgerät des kleinsten Automaten mit 4 Pipettierkanälen ab 28.936 a
(ohne Optionen und Zubehör)
55.000 a
Aufsatz für Filtration mit positivem Druck.• Schnittstellen
Beschreibung für die Einbindung in Fremd-System
96er- und 384er-Nadelaufsätze und 96er- und 384er-Wechselspitzenaufsatz sind innerhalb
eines Ablaufes automatisch zu wechseln. • Piercing Modul für 96er-Platten. • Bei Steuerung
über die CLARA-Systemsoftware sind verschiedene Optionen vorhanden: • Excel-Link liest
Daten aus Datei und fügt sie in Methoden ein. • Hit-Picking-Option ermöglicht, gezielt einige
Positionen einer Platte einzeln anzusteuern. • Normalisierungsoption rechnet Konzentrationen jeder Plattenkavität aus und berechnet notwendige Verdünnung und erstellt und führt
Pipettierprogramm aus. • Schnittstellen-Beschreibung für die Einbindung in Fremd-Systeme
99.900 a
H
Sciclone ALH mit 384er-Kopf für 96er- und 384er-Arrays und 96er- und 384erWechselspitzen-Aufsätze, 20 Positionen-Deck, Software
C
Scope of delivery
I
Der Data Manager extrahiert alle notwendigen Daten, konvertiert sie in das richtige Format
und legt sie im Netzwerk ab.
S
Der Data Manager extrahiert alle notwendigen Daten,
konvertiert sie in das richtige Format und legt sie im
Netzwerk ab
RapidPlate mit 96 Wechselspitzen-Kopf, 6 Positionen
Deck, Software
R
E
Vakuumfiltrationsmodule aller DNA/RNA Kit-Hersteller integrierbar. • Alle Geräte mit I/OSchaltung sind direkt in die Sciclone-Software integrierbar.
B
Einbindung anderer Geräte über die CLARA- und Twister
II- oder Staccato-Konzept
Ü
T
96er Kopf für Wechselspitzen, • Volumenbereich von 1384er-Pipettierkopf mit 96e-r und 384er-Nadel-Array und 96er- und 384er-Aufsatz für
200µl, • Waschstation mit online Medienwechsel • Online- Wechselspitzen • Volumenbereich von 500nl bis 25µl • Z8 für 1- bis 8fach-Pipettierungen,
Fill Reservoir
einzel ansteuerbar 1-150µl • Waschstation mit online Medienwechsel und
Reinigungsunterstützung mit Ultraschall • Einzelplatz-Schüttler • bis zu 6 unabhängige
Dispensiermodule (Bulk Dispense) mit 8fach-Kamm • Online-Fill Reservoirs • Kühlreservoirs
4-45°C • Temperierbare Positionen 4-45°C.
K
7. Leistungsumfang
High Throughput Screening im 96er, 384er und 1536er Format, Protein-Präparation, PCRProbenpräparation, Spotting von Maldi-Platten, Compound Management, PlattenReformatierung, Platten-Replizierung.
Zymark GmbH
Eisenstr. 9c
65428 Rüsselsheim
Tel.: 06142 834 930
Fax: 06142 162821
Sciclone ALH 500 LV
384er Kopf für 96- und 384fach Pipettierungen mit Nadeln und Wechselspitzen.
Einsatzbereich bis 1536er Format. • Volumenbereich 500nl bis 25µl.
6 Positionen Deck und Twister II oder Roboter Einbindung >20 Positionen auf dem Deck und Twister II oder Roboter-Einbindung für hohen Durchsatz.
für höheren Durchsatz.
Piston-Technologie, Luft-Verdrängung
Piston-Technologie, Luft-Verdrängung
Medium bis High Throughput Screening im 96er- und
384er-Format, PCR-Probenpräparation, ProteinPräparation, Plattenbeschichtungen, ELISA.
Zymark GmbH
Eisenstr. 9c
65428 Rüsselsheim
Tel.: 06142 834 930
Fax: 06142 162821
RapidPlate 96/384
Kompakter Pipettierer mit 96er Wechselspitzen Kopf,
drehbares 6 Positionen-Deck für 1-200µl in das 96er und
384er Format
R
Der Pipettierarm bewegt sich in einem xyz-Koordinatensystem mit einer
minimalen Auflösung von 0,1mm. Das Pipettiersystem besteht aus einem
flüssigkeitsgefüllten Schlauchsystem mit je einem Präzisionsdilutor pro
Pipettierkanal mit variabler Spritzengröße (250µl bis 5ml) bei einer
Auflösung von 3000 Schritten pro Spritzenhub.
Hochflexibler, konfigurierbarer Pipettierroboter. 4 oder 8 unabhängige
Pipettierkanäle, die wahlweise in beliebiger Kombination mit teflonisierten
oder keramisch beschichteten Stahlnadeln, oder mit Wechselspitzen (10µl,
200µl, oder 100µl mit und ohne Filter auf demselben Konus) bestückt
werden können. Spreizung in Y-Richtung von 9 bis 36mm ermöglicht
Zugriff auf unterschiedlichste Gefäße. Für jeden Kanal unabhängige einstellbare Flüssigkeitsdetektion ab 50µl Volumen in Rundbodenplatten
aufwärts. • Arbeitsfläche völlig frei konfigurierbar mit Haltern für Standardverbrauchsmaterial (Platten, Röhrchen, Tröge) und Waschstation für die
Nadeln. Für beliebige Behälter können Halter angefertigt und in der Software definiert werden. Optional verfügbar: Barcodereader für positive
Identifizierung der gesamten Arbeitsfläche. Membranpumpe zum schnellen
Waschen der Nadeln. Überwachungssystem des Flüssigkeitsstands in
System- und Abfallbehälter.
Optionaler Roboterarm ermöglicht Transport von Objekten in Mikroplattenformat innerhalb der Arbeitsfläche. Dadurch können die verschiedensten
Module für Rühren, Kühlen, Heizen, Schütteln, Wiegen, Lagern, Inkubieren,
Magnetseparation, Vacuumextraktion, Mikroplattenwaschen, Detektion integriert werden. Prinzipiell können alle Geräte die eine serielle Schnittstelle
besitzen, mit einem Roboterarm beladen werden können und physisch auf
die Arbeitsfläche passen, integriert werden. Über eine Plattentransferstation
können auch größere Geräte rechts und links vom Pipettierautomat
integriert werden.
Die Steuersoftware schreibt für alle Abläufe ausführliche Log-Files.
Datenimport und –Export in verschiedenen Fileformaten möglich. Kontrolle
der Steuersoftware durch übergeordnete Softwaresysteme möglich
Die Geräte der Tecan Genesis Serie sind modulare Systeme, die nach
individuellen Anforderungen aus einer Basis Platform und vielen Optionen
und Zubehör zusammengestellt werden.
Die Geräte der Tecan Genesis Serie sind mit vielfältigen Optionen ausund
aufrüstbar. Durch Wechsel der Aufbauten auf der Arbeitsfläche lassen sich
auf derselben Platform die unterschiedlichsten Applikation realisieren. Alle
Pipettierroboter lassen sich in übergeordnete Robotersysteme integrieren.
Tecan Deutschland GmbH
Theodor-Storm-Straße 17, 74564 Crailsheim
Tel.: +49-(0)7951 94170, Fax: +49-(0)7951 5038
eMail: [email protected], www.tecan.de
Ansprechpartner: Dr. Jürgen Fetzer (Marketing)
Tecan Genesis Serie
Hochflexibler Pipettierautomat in drei verschiedenen Größen (Genesis RSP
100, 150 oder 200 mit 100, 150 oder 200 cm Breite) mit 4 oder 8 unabhängigen Dosiernadeln (teflonisiert, keramisch beschichtet oder mit
Wechselspitzen) und unabhängiger Elektronik für Flüssigkeitsdetektion.
Dosierung der Pipettiervolumina von 10µl bis 5 ml erfolgt über 4 oder 8
Präzisionsdilutoren (Spritzengröße zwischen 250ml und 5ml). Optionales
Low Volume Kit für Volumina von 0,2 bis 20ml. Die Arbeitsfläche ist mit
beliebigen Proben- und Reagenzienracks frei konfigurierbar. Waschstation
und optionales Wasch-System (MPO: Monitored Pump Option) für
schnelles, intensives Waschen der Pipettiernadeln inclusive Überwachung
der Flüssigkeitsbehälter. Optionaler Barcodeleser (PosID: Positive Identification System) für volle Identifikation auf der Primär- und Sekundärseite.
Klinische Diagnostik: Probenverteilung, Blutgruppenbestimmung, ELISAPipettierung, Pooling, Immunfärbung, • Genomics: Nukleinsäure-Extraktion,
Nukleinsäure-Normalisierung, PCR-Setup, Sequencing-Setup, Produktaufreinigung • Proteomics: Proteinextraktion aus Gelplugs, Maldi Spotting
•Drug Discovery: Probenverteilung, Verdünnungsreihen, Plattenreplikation,
Assay-Pipettierung, Zellkulturen
8-Kanal-Pipettierarm: Verteilung von 96 mal 100µl Aliquots < 4 Minuten.
A
6. Arbeitsprinzip
4. Einsatzgebiete
2. Gerätebezeichnung/Serie, product name/Series
seiner Komponenten
components
Company address
M
T
B
L
I
T
Z
L
I
C
Liquid Handling Robots
Optimising High Throughput
DNA Purification
DR. CHRISTOPH KRÜLL, BECKMAN COULTER GMBH, MUNICH, GERMANY, AND DR. BERND RÖTTINGER,
PROMEGA GMBH, MANNHEIM, GERMANY
For life science research it is crucial to purify DNA from biological samples or contaminating
compounds for downstream applications. The beginning of the ‚post-genome era‘ has generated an
even higher demand for these DNA purifications. New technologies such as SNP arrays require an
increasing number of samples to be prepared. Standard PCR techniques continue to be the
‚workhorse‘ in this area and many applications depend on reliable high-throughput methods for
DNA sample preparation such as PCR product purification.
Beckman Coulter‘s Biomek® FX liquid handler provides all the flexibility needed to develop new and
improved DNA purification methods in a high throughput format. Promega‘s Wizard® MagneSil™
product line offers a novel approach to magnetic based, completely walk-away solutions for DNA
purification without centrifugation or vacuum steps.
Biomek® FX liquid handler
The Biomek® FX is designed for flexibility
and high throughput applications. Pipetting tasks for nucleic acid purification are
processed in multiple parallel formats, using
either a 96- or a 384-channel pipetting head.
A built-in gripper tool allows for complete
automation of filtration or magnetic bead
Fig. 1: Biomek® FX liquid handler. A single arm
multichannel pipetting system with stacker
device for increased capacity and throughput is
shown.
based purification protocol. The optional
variable 8-channel pipetting tool adds
functionality to high throughput purification systems. The Biomek® FX deck can be
configured with various Automated Labware Positioners (ALPs) such as Filtration
ALPs. The Biomek® FX software provides
an easy-to-use interface to enable researchers to develop and modify protocols for
their specific needs (Fig. 1).
An important consideration for any high
throughput application is tip conservation
without compromising on contamination
prevention. On the Biomek® FX tips can be
reused in different ways to save time and
thus increase throughput. One strategy is
to pipet common solutions to several plates
without touching the designated plates. Different sets of tips can be used for different
buffers since all necessary tip loading is
fully automated. Tips can also be washed if
this is compatible with downstream applications (Fig. 2). For contamination sensitive
pipetting steps, e.g. in forensic applications, disposable barrier tips can be used.
Fig. 2: Tips on multichannel pipetting head are
washed for tip conservation.
28 | Nr. II/2002
H
T
Promega‘s MagneSil™
Paramagnetic Particles
In the presence of chaotropic salts (i.e. Guanidine-HCl) PMPs preferentially bind negatively charged nucleic acids with a size
cutoff at ~150 base pairs.
Due to the small size (diameter: 2-14 µm),
the large porous surface area (27 m2/g), the
high binding capacity (~90 % recovery),
and the fast magnetic response (<15 s),
MagneSil™ PMPs are ideally suited for high
throughput screening (HTS) applications
in both, 96- and 384-well formats. The yield
and purity can be improved by optimising
the pipetting and mixing conditions as described below for the Wizard® MagneSil™
PCR Clean-Up System.
Using Biomek® FX to
optimise Wizard® MagneSil™
PCR Clean-Up Process
The Biomek® FX software controls all functions associated with pipetting. It allows
frequently used settings to be saved and
reused in other methods. With this approach, it is not necessary to keep making
the same modifications to each pipetting
step as the Biomek® FX software by default
selects the most appropriate technique. These techniques can still be customized easily
if necessary. Parameters controlled by techniques include for instance blowout volumes, air gaps, tip touches, and pipetting
speed (Fig. 3).
Resuspension: A „high-to-low mix‘ is performed to resuspend the MagneSil™ PMPs in
their reservoir. During the ‚high-to-low mix‘
the pipette tip stays near the surface of the
PMP solution for aspiration, while the dispensing is done near the bottom of the reservoir. Thereby the PMPs are swirled up
properly to obtain an even distribution of
PMPs in solution and to transfer equal
amounts of PMPs into each well of the sample plate.
Mixing and Binding: After resuspension the
PMPs are transferred to the sample plate
and mixed in a ‚low-to-high mix‘ at low
speed to facilitate the binding of PCR products to the PMPs. After a short time the
PMP/DNA complexes are mixed again at
low speed before they are transferred to the
washing plate already placed on the magnet (MagnaBot® 96 Magnetic Separation
Device, Fig. 4). In the strong magnetic field
the PMPs immediately start moving towards
the magnets. Each magnet is surrounded by
four individual wells. The PMPs are collected at the sidewall adjacent to the magnet
between the wells. PMPs that are attached
unspecifically to the walls of the microtiter
plate are swirled up in an additional low
speed mixing step to allow the remaining
particles to move towards the magnets.
B
L
I
T
Z
L
I
C
H
T
Fig. 3: Screenshot of
Biomek® FX Software.
Pipetting techniques are
defined in the Technique
Editor. Appropriate
techniques are autoselected in any pipetting
step.
Eventually the supernatant is discarded and
the wash plate containing the PMP/DNA
complexes is removed from the magnet.
Washing and Drying: After adding the wash
solution the PMP/DNA complexes are resuspended. In a so-called moving dispense
the wash solution is applied in the center of
the well and dispensed into each of the four
„corners“ (45°, 135°, 225°, 315°). While dispensing the pipette tip moves from the surface of the buffer to the bottom of the well
and the PMPs are efficiently washed off the
walls of each well. Then the plate is placed
onto the magnet again and after a short time
for collecting the PMPs the wash buffer is
removed. The binding and washing steps
are repeated twice using ethanol (EtOH),
followed by a drying step allowing the
remaining EtOH to evaporate.
Elution: As a final step the wash plate containing the dried PMP/DNA complexes is
removed from the magnet and the DNA is
eluted in nuclease free water with a ‚moving dispense‘ as described above. Then the
plate is placed onto the magnet to collect
the PMPs. Finally the supernatant containing the eluted DNA is transferred to a
clean collection plate.
Conclusion
Promega‘s MagneSil™ Paramagnetic Particles (PMPs) and the versatility of Beckman Coulter‘s Biomek® FX liquid handler
provide a perfect tool for DNA purification
in an automated high throughput format.
MagneSil™ can be used for a variety of
different source materials including plasmids and plant DNA.
Correspondence
Anzeige
Dr. Christoph Krüll
Siemensstraße 1
85716 Unterschleißheim
Tel.: +49-(0)89-35870-321
Fax.:+49-(0)89-35870-269
Dr. Bernd Röttinger
Promega GmbH
Schildkrötstraße 15, 68199 Mannheim
Tel.: +49-(0)621-8501-121
Fax.:+49-(0)621-8501-222
www.promega.com
Fig. 4: Biomek gripper
tool placing a U-bottom
microtiter plate onto the
MagnaBot® 96 Magnetic
Separation Device.
Kennziffer 19 LW 02 Info
ordern? |29
Nr. II/2002
M
I
P
T
E
C
-
S
P
E
C
I
A
L
Proteomics
TM
The ProteomeX Workstation
for Proteomic Profiling of
Complex Samples
PAUL SHIEH; MELISSA CHEN; KEN MILLER; BILL HANCOCK,THERMO FINNIGAN, SAN JOSE, CA, USA
Thermo Finnigan now offers a unique, fully integrated system, ProteomeX, for multidimensional LC/
MS and MS/MS. This system is designed for high throughput proteomic analysis of complex samples
such as plasma, bacteria, or mammalian cells. ProteomeX has a number of standard configurations,
but a primary application is the analysis of peptides by two dimensional (2D) LC/MS with ion
exchange chromatography in the first dimension followed by reversed phase (RP) HPLC in the second,
then by analysis of peptides by mass spectrometry (MS), and finally by peptide and protein
identification by automated MS/MS measurements and database searching with TurboSEQUESTTM.
Key Words: Proteomics, shotgun sequencing, 2D HPLC, ion-trap mass spectrometry, LCQ
Recently a number of laboratories have pioneered the use of 2D HPLC for complex proteomic studies1,2,3. In this paper we will define
proteomics as the global characterization of a
full complement of proteins in a biological
system. Such an approach includes not only
the identification of the proteins but the quan-
titation of selected subsets of proteins, the
characterization of post-translational modifications (such as phosphorylation and glycosylation), and the identification of protein/
protein interactions and protein pathways.
Figure 1: ProteomeX Integrated Proteomics
Workstation,combines a low delay volume
SurveyorTM HPLC, an ultra-sensitive LCQ Deca
XPPlus ion trap mass spectrometer, columnswitching capability, and customized proteomics
software for multidimensional LC-MS/MS of
complex protein samples.
To analyze a complex protein sample by 2D
LC-MS/MS, shotgun sequencing is used. A
sample is digested with a suitable protease,
commonly trypsin, and the resulting peptides
are separated by HPLC and then characterized by tandem MS. Proteins are identified by
matching the MS/MS fragmentation patterns
with predicted information from genomic or
proteomic databases. While many studies have
used single dimensional RP HPLC before the
MS measurement, such an approach is inherently limited by the number of peptides that
can successfully be loaded and resolved on a
single column and detected by the mass spectrometer. In a complex sample, there may be
thousands of proteins. If one assumes an average molecular weight of 50kd, then each protein will yield about 40 peptides upon digestion by trypsin, meaning that the lysate sample
for LC/MS analysis may contain 104 to 105
peptides. To increase the resolving capability
of the HPLC separation, 2D HPLC techniques
are employed using a combination of ion
exchange chromatography, where the peptides are separated based on their charge, followed by RP HPLC, which separates the peptides based on their hydrophobicity. This approach greatly reduces the complexity of the
peptide mixture being analyzed by the mass
spectrometer at any given time point, improving the odds that a particular peptide will be
detected. This is especially true for less abundant or poorly ionized peptides.
Figure 2: Samples are loaded onto an ion
exchange column and step eluted onto
alternating reversed phase columns. While a
fraction is gradient eluted from one of the
reversed phase columns, the other column can
be loaded with the next fraction, dramatically
reducing cycle times.
While a number of research groups have built
experimental 2D HPLC platforms3,4, the ProteomeX Workstation is the first commercial
system dedicated to the proteomics market.
Figure 1 shows a photograph of the ProteomeX system, comprising an autosampler, two
30 | Nr. II/2002
Table 1: Comparison of the number of
proteins identifies by 1D (RP) and 2D
(SCX-RP) LC-MS/MS analyses of a human
plasma lysate
number of proteins
1D
87
2D
503
precision HPLC pumps, a 10-port switching
valve and an LCQTM Deca XPPlus ion trap mass
spectrometer with an orthogonal micro-electrospray interface. The use of two HPLC
pumps allows for flexibility in the choice of
mobile phases for multiple chromatographic
steps.
The 10-port switching valve enables sophisticated plumbing configurations to support
application diversity. An LCQ Deca XPPlus
with micro-electrospray interface uses a 30µm
metal needle that is orthogonal to the inlet of
the LCQ and offers high sensitivity LC-MS/
MS analysis with capillary columns (flow rate
of 1-2 µl/min) and relatively non-volatile
buffer systems (ammonium chloride salt). All
system hardware is controlled through a customized proteomics interface.
The ProteomeX system employs one ion exchange and two capillary RP HPLC columns.
The columns were developed by Thermo
Hypersil-Keystone with resolution, sensitivity, recovery, peak tailing, and reduction of
background contaminants optimized for proteomic applications. The ion exchange column (BioBasicTM, SCX, 0.32 x 100mm) is a
cation exchanger, with sulfonic acid functional groups, prepared from a highly pure 5µm,
300≈ silica that had been deactivated with a
hydrophilic coating. The reversed phase column (BioBasic, C18, 0.18 x 100mm) was prepared from a similar high purity silica and
was densely end-capped to minimize nonspecific adsorption.
The LCQ Deca XPPlus ion trap mass spectrometer allows sensitive detection of peptides
by MS and Data DependentTM MS/MS. The
LCQ does a quick full scan MS experiment
and determines the mass-to-charge ration (m/
z) of the 50 most abundant ions. It then does
automatic MS/MS on ions that meet userdefined selection criteria. During the next MS
experiment, to avoid reanalysis of the same
ions, Dynamic ExclusionTM is used. If the most
abundant ions have already been identified
and analyzed by MS/MS, then the next most
abundant ions are chosen, and so on, until
new ions are selected for MS/MS analysis. In
this way, the LCQ is always acquiring new,
relevant MS/MS data and is frequently able
to identify low abundance peptides, even in
the presence of high abundance peptides.
M
I
P
T
E
C
-
S
P
E
C
I
A
L
A summary of the proteins identified using
1D and 2D LC-MS/MS is shown in Table 1
where it can be seen that the 2D HPLC system
was able to identify 503 proteins, while a one
dimensional system (RP only) identified significantly fewer proteins, 87. Another advantage of the 2D system is that more peptides
are identified per protein and thus the certainty of the identification is improved (data
not shown). A 1D system may be sufficient for
less complex samples and may actually be
preferred because of shorter analysis times.
Table 2 shows a partial list of proteins identified with 2D LC-MS/MS by turboSEQUEST.
Figure 3: Reversed phase HPLC ion chromatograms of ion exchange fractions from an automated 2D
LC-MS/MS analysis of human plasma. The molarity of salt used to elute each fraction is shown.
In conclusion, the introduction of the ProteomeX Workstation by Thermo Finnigan allows the proteomics researcher to confidently
and easily address complex samples. The use
of multidimensional chromatography will
greatly increase the number of proteins identified in a given sample. The customized ProteomeX software interface allows for easy
programming of sophisticated multidimensional LC/MS methods. The stability and
ruggedness of the LCQ Deca XPPlus ion trap
mass spectrometer allows reliable performance for extended periods of time, crucial
for lengthy, multi-step, 2D LC-MS/MS experiments.
References
The ProteomeX Workstation allows excellent
application flexibility. Four basic methods
are supported:
single column LC-MS/MS
dual column, high throughput RP LC-MS/
MS,
analysis of samples containing isotope mass
tags, and
2D LC-MS/MS.
To illustrate the performance of the system,
2D LC-MS/MS was used to resolve the components of a tryptic digestion of human plasma. The system was configured as shown in
Figure 2. The sample was first loaded onto a
strong cation exchange (SCX) capillary column, then a series of ammonium chloride
salt steps were used to transfer fractions to
two alternating capillary RP columns. Alt-
hough each salt step still contains hundreds
of peptides, the overall sample complexity
for each RP run has been greatly simplified by
preliminary SCX fractionation. After a gradient separation on the RP column, the peptides
are analyzed by MS and MS/MS and identified using a turboSEQUEST search against a
human database. Figure 3 shows the reversed
phase ion chromatograms from 10, 20, 40, 60,
80, 120, 150, 250, 375, and 450mM salt steps as
well as peptides that are present in the flow
through from loading the SCX column. A
substantial number of proteins were identified in each of the salt steps - if additional
resolution was required, ProteomeX could
easily be programmed to run more gradual
reversed phase gradients or to run additional
salt steps. Exhaustive proteomic analysis may
require as many as 15 salt steps 1,2.
(1) A.J. Link, J. Eng, D.M. Schieltz, E. Carmack,
G.J. Mize, D.R. Morris, B.M. Garvik and John R.
Yates III, Direct analysis of protein complexes
using mass spectrometry, Nature Biotechnology,
Vol 17, July 1999, 676-682.
(2) M.P. Washburn, D. Wolters and John R.
Yates, Large scale analysis of the yeast
proteome by multidimensional protein
identification technology, Nature Biotechnology,
Vol 19, July 2001, 242-247
(3) M. T. Davis, J. Beierle, E. T. Bures, M. D.
McGinley, J. Mort, J. H. Robinson, C. S. Spahr,
W. Yu, R. Luethy, and S. D Patterson,
Automated LC-LC-MS-MS platform using binary
ion-exchange and gradient reversed-phase
chromatography for improved proteomic
analyses, J. Chromatogr. B Biomed Sci Appl,
752 (2), 2001, 281-291
Table 2: List of top 6 proteins identified in a human plasma lysate with TurboSEQUEST. The Score is a measure of how well the observed MS/MS spectra from all
peptides for a protein match theoreticall spectra for the protein. Any Value > 2 is a
strong match.
(4) I. Nishino, H. Fujitomo, T. Umeda,
Determination of a new oral cephalosporin,
cefmatilen hydrochloride hydrate, and its seven
metabolites in human and animal plasma and
urine by coupled systems of ion-exchange and
reversed-phase high-performance liquid
chromatography, J. Chromatogr. B Biomed Sci
Appl, 749 (1), 2000, 101-110.
Protein description
Score
Correspondence
gi|13096497|pdb|1E7C|A chain, Human Serum Albumin Comlexed with Myristi
1668.0
gi|12736872|ref|XP_006435.2|apolipoprotein A-I precursor [Homo sapiens]
154.0
gi|13160657|gb|AAAK13319.1|AF295726_1 putative C18orf2 variant 1 [Homo sapiens]
110.0
gi|28966|emb|CAA25838.1|+25 Q.HLENELTHDIITKFL.E
100.0
gi|9910122|ref|NP_064634.1| a disintegin and metalloproteinase with throm
94.0
gi|5921743|sp|Q12837|CHD3_human chromodomain helicase DNA-binding protein 82.0
32 | Nr. II/2002
Paul Shieh, Melissa Chen, Ken Miller and Bill
Hancock,
Thermo Finnigan
355 River Oaks Pkwy.
San Jose, CA 95134, USA
Tel.:.++1-408-965-6500
Fax: ++1-408-965-6138
M
I
P
T
E
C
-
S
P
E
C
Structural Diversity
I
A
L
Results and Discussion
Structure-Based vs Property-Based
Approaches for Enhancement of
Target-Specific Content of Diverse
Small Molecule Libraries
ANDREY V. SKORENKO, KONSTANTIN V. BALAKIN, HENRIK A. E. KONARKOWSKI, ANDREY A.
IVASHCHENKO, CHEMICAL DIVERSITY LABS, INC., SAN DIEGO, CA, USA
The ability of combinatorial synthetic methods to effectively provide large numbers of compounds does
not ensure that screening collections generated by this means make the most effective use of HTS
resources. To maximize the opportunity for lead generation from a given compound collection, the
constituents of the collection should be as diverse as possible. However, any measure of chemical
diversity is dependent on the parameter being considered and the simultaneous maximization of
structural diversity and optimization of other compound’s properties can be problematic. Database
mining of the pharmacological information may provide an understanding of which molecular
characteristics are the most important for a given target. In this manner, knowledge of molecular
properties of compounds known to interact with a given protein family can be used to enrich databases
with small molecules bearing these features, so called target specific libraries. Thus, the problem of
optimization of a large number of molecular properties is in the actual design of target-specific
libraries, where ligand structure-based approaches often lead to reduced diversity.
Our novel approach to target-specific library design is based on a neural network classification QSAR-modeling, which uses several types of calculated molecular descriptors
related to key molecular features. The procedure is aimed at the selection of a set of
maximally diverse compounds having the
appropriate physico-chemical parameters
and the increased probability of proteinligand binding.
This technology can be illustrated by the
design of a library of potential κ-opioid receptor ligands. We have carried out a comparative evaluation of two principal approaches, structure-based and property-based,
that can be used for the target specific library
design. A typical example of the first approach is the selection of compounds based
on their maximal substructural similarity to
known active agents. Using the Similarity
module of CDL proprietary ChemoSoftTM
software1, 841 compounds (37 κ-opioid ligands, and 804 ligands active against eight
different GPCRs) were sorted according to
their similarity to an internal reference set of
110 known κ-opioid ligands. In an alternati-
Info ordern? Kennziffer 21 LW 02 oder www.biocom.de
Anzeige
Nr. II/2002 | 33
M
I
P
T
E
C
-
S
P
E
C
Fig. 1. Curve for the accumulation of actives vs
rank for the three alternative algorithms. Cosine similarity coefficients
were used as a similarity measure (calculated
by ChemoSoftTM software1 ). The NeuroSolutionTM 4,0 program2 was
used for all neural network operations.
I
A
L
based algorithm, but at the same time, the
diversity of the active compounds is also
clearly increased (Fig. 2).
It should be noted, that for the reasons of
clarity, an example of a biotarget, for which
the similarity-based approach leads to very
good results was intentionally used. In the
majority of cases, the neural network trained
with 25 descriptors was more accurate, while application of the modified algorithm provided excellent discrimination quality.
Conclusion
ve property-based approach the artificial
neural network (ANN) classification procedure was used. For the given population of
3,364 molecules (the same 841 compounds
as the test set, and 2,523 compounds as a
training set; active/non-active compounds
ratio is approx. 1/23), 25 molecular descriptors relevant to protein-ligand interactions
(charge, polarizability, H-bonding ability,
etc.), connectivity information (bond types,
interatomic distances, etc.), and ADME-related information (lipophilicity, water solubility, cell permeability, etc.) were generated. As a result of the neural network QSARanalysis, the molecules were scored according to their ability to bind to κ-opioid receptor. In a modified approach, the useful
properties of the two described algorithms
and an additional factor to enhance the discriminative power of the neural network were
combined. To the 25 phys-chem descriptors
generally used, additional 154 structural keytype fragments as a binary bit string were
included. The design of binary structure keys
using built-in ChemoSoftTM functionalities
will be described elsewhere. It is based on a
specific way of organizing structural data
that groups the atoms of each drug molecule
into rings, linkers, frameworks, and side
chain atoms. Combining our observations
on various structural motifs characteristic of
biologically active agents with some recently
available information [3], a limited specific
set of structural fragments was developed,
which permitted the formulation of a gene-
ralized description of the structural features
of drug-like compounds.
After all the similarity indexes and scores
are calculated for a database of molecules,
whether from similarity- or ANN-based approaches, they are ranked from high to low
score. Figure 1 depicts the accumulation of
actives vs rank for the 37-compound set of
active κ-opioid ligands (identical for the three
alternative methods) distributed between
over 800 compounds active against eight
different GPCRs. Two limiting cases are
shown: „ideal“, where all the actives would
be at the front of the list, and „random“,
where all actives would be randomly distributed throughout the list. The closer the
curve approximates the ideal line, the better
is the discriminating ability of the method.
The comparison of effectiveness for these
approaches (Fig. 1) indicates that the similarity-based methodology discriminate κ-opioid ligands from other types of GPCR-actives more effectively, when compared to the
pure property-based approach. However,
when the cumulative substructural diversity coefficients for the first 40% of active
compounds (Fig. 2) are compared, it is observed that the diversity from the propertybased approach is higher. The cumulative
curve profile (Fig. 1) also demonstrates the
high discriminative power of the network
which was trained with the combined set of
179 descriptors. These results are highly competitive with the results for the similarity-
The major field for the application of the
described methodology is in the design of
focused libraries that would show preferential target-specific activity or, more specifically, a significantly enhanced hit rate. It is
anticipated that the general methodology of
property-based design will be useful in constraining the size of combinatorial libraries
and in the collection, manipulation and use
of the data that are generated. In general,
this technology is most useful in conjunction
with the drug/non-drug filters reported earlier4 and now routinely used at CDL for presynthetic evaluation of the compound’s druglikeness. A series of small molecule libraries
targeted for several members of GPCR superfamily was generated at CDL using the
described neural network approaches. In the
case of GPCR-targeted libraries, their value
can be increased as these libraries can be
screened against a battery of proteins with
the high level of structural homology. Thus,
the likelihood of finding a lead structure for
a novel member of such a class of proteins
may be enhanced.
References
1. Trepalin, S. V.; Gerasimenko, V. A.;
Kozyukov, A. V.; Savchuk, N. Ph.; Ivaschenko A.
A. New diversity calculations algorithms used
for compound selection. J. Chem. Inf. Comput.
Sci. 2002, 42, 249-258.
2. NeuroDimension, Inc., 2001. (www.nd.com).
3. Bemis, G. W., Murcko, M. A. The properties
of known drugs. 1. Molecular frameworks. J.
Med. Chem. 1996, 39, 2887-2893.
4. Sadowski, J.; Kubinyi, H. A scoring scheme
for discriminating between drugs and nondrugs.
J. Med. Chem. 1998, 41, 3325-3329.
Correspondence
Fig. 2. Substructural
diversity of the first
active compounds in
the ranked lists for the
three alternative algorithms. The diversity
coefficients are calculated by the Diversity
module of ChemoSoftTM
software1.
34 | Nr. II/2002
Henrik A. E. Konarkowski
Chemical Diversity Labs, Inc.
11558 Sorrento Valley Rd., Ste 5, San Diego,
CA 92121 USA
Tel. (USA): 1-858-794-4860
Tel. (EU): 49-7000-CHEMDIV
www.chemdiv.com
Liquid Handling
Monitored Air
Displacement – ein neues
Pipettierprinzip
JÖRG POCHERT & RENATO NAY, LIFE SCINCE ROBOTICS, HAMILTON BONADUZ AG, BONADUZ, SCHWEIZ
Das präzise Pipettieren kleiner Flüssigkeitsmengen (typischerweise 1-1000 µl) ist eine der Kernaufgaben in zahlreichen pharmazeutischen und biotechnologischen Anwendungen wie etwa der Untersuchung potentieller Wirkstoffe, der Isolierung und Reinigung von DNA oder RNA, der Vorbereitung von ELISA-Tests oder der Präparation kleinster Proteinmengen für die Massenspektroskopie.
Bei allen Pipettierautomaten besteht die Aufgabe darin, die Flüssigkeitsmenge zuverlässig so genau
und so schnell wie möglich zu transportieren. Zu diesem Zweck existieren auf dem Markt eiene Reihe verschiedener Verfahren. Hamilton leistet mit dem neuen „Monitored Air Displacement“-Verfahren einen Beitag, um bestehende Probleme zu lösen und zusätzliche Funktionalitäten zu eröffnen.
Pipettierverfahren
Die drei wichtigsten Pipettiertechnologien,
die amMarkt konkurrieren, sind die Systemflüssigkeits-Pipettierung, das „Positive
A. Liquid
System
B. Positive
Displacement
C. Monitored
Air Displacement
Abb. 1: Schematische Darstellung der drei
häufigsten Pipettierverfahren. A) Verfahren mit
Systemflüssigkeit. Die Systemflüssigkeit wird
durch Spritzen oder Pumpen bewegt, ein
kleines Luftpolster separiert System- und
Probenflüssigkeit. Die Rotation der Luftblase
bewirkt eine Vermischung von Systemflüssigkeit und Probe. B) „Positive Displacement“: Die
Probe wird mit einer Wegwerfspitze in der Form
einer kleinen Spritze pipettiert. C) „Monitored
Air Displacement“: Analog zur Handpipette
bewegt ein Kolben ein Luftpolster, das die
Bewegung auf die Probenflüssigkeit überträgt.
Zusätzlich ist hier ein Drucksensor vorhanden
(roter Pfeil), der die verschiedenen Prozesse
überwacht.
Die Präzision ist ein Maß für die Streunung der Volumen, die
Richtigkeit gibt an, wie nahe die pipettierten Volumen am
gewünschten Wert liegen.
Displacement“ und das „Monitored Air
Displacement“-Verfahren.
Systemflüssigkeits-Pipetten und -Pipettierautomaten (siehe Abb. 1A) bewegen die zu
pipettierende Probe mittels Spritzen, deren Bewegungen auf eine Systemflüssigkeit übertragen werden. Die eigentliche
Probe ist durch ein Luftpolster von der
Systemflüssigkeit getrennt. Allerdings hat
das von einer Mehrzahl der Hersteller eingesetzte Verfahren auch Nachteile. Denn
die Separation von Systemflüssigkeit und
Probe gelingt selten perfekt, so daß meist
mit einer mehr oder weniger reproduzierbaren Verdünnung der Probe zu rechnen
ist. Ein solcher „systematischer“ Verdünnungsfehler wirft die die Frage der Definition der Richtigkeit1 einer Pipettierung
auf: Wenngleich auch das abgegebene Volumen korrekt dosiert wurde, wird die
Probe doch – wenn auch minimal – verdünnt. Die Anwendbarkeit von Systemflüssigkeitspipetten für organische Lösemittel ist zudem eingeschränkt, da nicht
alle zu pipettierenden Flüssigkeiten auch
als Systemflüssigkeit eingesetzt werden
können. Ein klares Plus des Verfahrens ist
dagegen, daß die pipettierbaren Volumina
nicht durch die Spitzengröße begrenzt
sind und daß die Systeme mechanisch einfach und daher robust sind.
Anzeige
Bei Pipettierern, die mit der „Positive Displacement“-Technologie (z.B. realisiert im
Pipettierautomaten Microlab AT+2) arbeiten, kommt es nicht zu Probenverdünnungen (siehe Abb. 1B). Im gegensatz zu den
Systemflüssigkeitspipetten ist das maximale dosierbare Volumen bei diesem System
Kennziffer 23 LW 02 Info ordern? Analytica 2002 | 37
B
L
I
T
Z
L
I
C
Abbi.2: Modulare Pipettierkanäle des Hamilton
Microlab STAR-Pipttierautomaten, ausgerüstet mit dem
Monitored Air DisplacementTM-Verfahren: Es sind keine
Pumpen, keine Schläuche, keine Systemflüssigkeit
mehr vorhanden.
auf 300µl beschränkt. Diese Systeme verwenden waschbare Wegwerfspitzen.
Durch die Abwesenheit eines Totvolumens lassen sich auch leicht flüchtige Verbindungen ohne besondere Vorkehrungen
präzise und einfach pipettieren.
Das neueste – und zugleich auch älteste –
Verfahren ist das „Monitored Air Displacement“ (s. Abb. 1C). Diese technische
Lösung findet sich in den allermeisten
Handpipetten. Bewegt wird die zu pipettierende Probe durch einen Kolben, der
durch ein Luftvolumen von der Probe separiert ist. Neu an dieser „alten“ Technik
ist die vollständige Automatisierung des
Prinzips auf dem Microlab STAR- Liquid
Handling-Roboter (siehe Abb. 2) mit der
Möglichkeit, die Aspiration durch die
Messung des Druckes innerhalb der Pipette vollständig zu überwachen. Abbildung
3 zeigt den typischen Fall einer Aspiration
von Serum, die durch einen Fibrinfaden
gestört wird. Diese Abweichung vom
„normalen“ Druckverlauf würde zu einer
Fehlermeldung führen. Damit kann die
Prozeßstabilität und die Pipettiersicherheit
wesentlich erhöht werden. Weiterhin ermöglicht die Druckmessung ein zuverlässiges Erkennen nicht leitender und unpolarer Flüssigkeitsoberflächen sowie die De-
tektion kleinster Flüssigkeitsmengen, etwa
in 384er-Mikroplatten. Eine „Verdünnung“ der zu pipettierenden Probe ist
beim „Monitored Air Displacement“ ausgeschlossen. Zusätzlich kann der Microlab
STAR Wegwerfspitzen und wiederverwendbare Stahlnadeln im fliegenden
Wechsel in ein- und demselben Lauf verwenden. Tabelle 1 gibt einen Überblick
über die verschiedenen Verfahren.
Ein denkbarer Einwand gegen die „Monitored Air Displacement-Technologie ist,
daß das Pipettieren von leicht flüchtigen
Verbindungen bei großem Totvolumen
nicht möglich ist. De facto zeigt sich bei
Messungen mit dem Microlab STAR aber,
daß auch beim maximalen Totvolumen
und bei Verwendung von Acetonitril, Methanol, Ethanol oder Toluol die für Wasser
angegebenen Spezifikationen erreicht werden, dazu ein Beispiel:
Probenvolumen: 100 µl, Spitzenvolumen:
1000 µl, Präzision: CV=0,75%, Richtigkeit:
R=2%. Bei Methanol ist allerdings ein
mehrmaliges Vorbenetzen nötig. Das Totvolumen beträgt in diesem Experiment
immerhin 1545µl und wirkt sich damit
nicht negativ auf die Genauigkeit aus. Ein
weiterer denkbarer Einwand ist die mit
steigendem Totvolumen größer werdende
Tabelle 1: Gegenüberstellung der verschiedenen Pipettierverfahren
Eigenschaft
Flüssigkeitssystem
Positive
Displacement
Monitored Air
Displacement
Wegwerfspitzen und Nadeln
oft mit Umbau mgl.
nur Spitzen
kapazitive FlüssigkeitsOberflächenerkennung
druckbasierte FlüssigkeitsOberflächenerkennung
Aspriationsüberwachung
Verdünnung der Probe
ja
ja
beides im selben
Lauf
ja
nein
nein
ja
nein
5-10% durch
Systemflüssigkeit
meist nein
machbar, evtl.
Verdünnung
5-10 µl
nein
nein
ja
nein
ja
ja
ja
ja
0 µl
je nach Spritzen
bis zu 5 ml
300 µl
je nach Spitze
und Volumen
>375 µl
1000 µl
Richtigkeit angegeben
organische Lösungsmittel
Totvolumen
Maximalvolumen
38 | Nr. II/2002
H
T
Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen (T,P,Luftfeuchte). Neuere Rechnungen auf Basis der Gleichung von Lochner [1] liefern ein anderes Bild: Bei einem
Totvolumen von 915 µl und 20µl Probenvolumen in der 300µl-Spitze egeben sich
eine theoretische Richtigkeit von R=1,6%
und eine Präzision von 0,6%, was deutlich
kleiner ist als die Spezifikationen (s.o.).
Hierzu wurden für die Richtigkeit folgende Grenzen angenommen: Höhe über
Meer –30 bis 2000 m, Flüssigkeitstemperatur T=TLuft±3 °C, Lufttemperatur 15-30 °C,
relative Luftfeuchte 85% nach Vorbenetzung, Aspirationszeit 3 s. Für die Berechnung der Präzision wurden Schwankungen der Lufttemperatur von ±0,5 °C und
der Höhe von ±120 m einberechnet (Luft-
Abb. 3: Aspirationsüberwachung mit dem
„Monitored Air Displacement“ des Microlab
STAR. Die Abbildung zeigt den Druck im Innern
der Spitze in willkürlichen Einheiten als Funktion
der Zeit während der Aspiration. Schwarze
Kurven: 7 Aspirationen von 200 µl ohne Fehler.
Rote Kurve: Erkennung eines Fibrinfadens, die
zu einer Fehlermeldung führen würde.
druckschwankungen). Erste Messungen
belegen die gefundenen Resultate.
Besonders für Anwendungen, in denen
verschleppungs- und verdünnungsfrei pipettiert werden muß, bietet das neue „Monitored Air Displacement“-Verfahren des
Microlab STAR Vorteile. Die Möglichkeit
zur Echtzeit-Aspirationsüberwachung ergibt eine optimale Prozeßsicherheitfür
pharmazeutische, biotechnologische und
diagnostische Anwendungen
Literatur
[1] Lochner K.H., et. Al., J.Lab.Med, 1996, 20(7/
8): 430-40
Korrespondenzadresse
Dr. Jörg Pochert
Hamilton Bonaduz AG
Via Crusch 8
CH-7402 Bonaduz
Tel.: +41-81-660 63 58
Fax: +41-81-660 60 70
www.hamilton.ch
P
R
O
D
U
K
T
W
E
L
T
Kennziffer 27 LW 02
Kennziffer 28 LW 02
Kennziffer 31 LW 02
Course: Mass
Spectrometry
for Proteomics
CLEVA® für HT-Synthese
New Robotic
Evaporator
A short course that aims to provide a practical introduction to
MS of proteins will take place
from 2 to 5 July 2002 in the Manchester Conference Centre, Manchester, UK.
Organised by UMIST, and
sponsored by Micromass UK,
this acclaimed course will appeal to biochemists working at
the leading edge of protein characterisation/proteomics, along
with research managers in a
strategic role.
The course consists of a threeday program of lectures and seminars with an emphasis on
practical methods and problem
solving. Featured topics are:
Introductory MS for biochemists/introductory biochemistry for mass spectrometrists
MS techniques for peptide
and protein analysis
Sample preparation
Principles of tandem MS
Use of enzymes and other
selective reagents
Introduction to database
searching
Post-translational modifications
Special topics including: higher order structure, noncovalent associations, new instrument developments and
cross species homology analysis
Case histories
Also on offer is an optional oneday complimentary overview
of Micromass‘ ProteomeWorks™ System at the
Company‘s Life Sciences Laboratory. Participants will see
strategies for identification and
characterisation of target proteins, with a look at 2D gel imaging and robotic excision, robotic digestion and sample preparation, MALDI-TOF analysis
and database searching, and
Nanoscale HPLC and ESI-MS/
MS. Details of times and how to
register at www.ch.umist.ac.uk/
cms/index.html
40 | Nr. II/2002
Zinsser Analytic hat ein vollautomatisches Cleavage- und
Evaporationssystem für die
Hochdurchsatz-Synthese namens CLEVA konzipiert. Ein
Einarmroboter holt sich die
Synthesereaktoren (Einzelreaktoren, Reaktorblöcke, Reaktorplatten) vom Synthesizer oder
aus einem Lagerhotel, führt sie
einer Dosierstation für TFA zu,
dosiert diese in die Reaktoren
und überwacht die Reaktionszeit. Anschließend werden die
Reaktoren vollautomatisch in
die Evaporationszentrifuge ein-
gestapelt und das System gestartet. Bis zu 120 Shallow-Reaktoren (im Format der normalen 96er oder 384er Platten)
oder 48 Deepwell-Reaktoren
(im Format der 96er DeepwellPlatten) können in einem Lauf
abgearbeitet werden.
Kennziffer 29 LW 02
Kennziffer 30 LW 02
Expression –
Groß angelegte
semiquantitativ SNP-Analyse
Einen neuen 384er-Pipettierkopf für die HTS-Plattformen
Genesis Workstation und Freedom hat die Tecan AG Ende
April auf der Analytica vorgestellt. Der 384-Kanal-Pipettierkopf Impulse arbeitet nach dem
neuen Impulse-Verfahren bietet
ein Pipettiervolumen von 50 nl
bis 50 µl, ermöglicht kontaktfreies Dispensieren und verarbeitet vier Replikate einer 384Well-Platte in 15 Sekunden.
Der neue Impulse-Pipettierkopf
Applied Biosystems und das
Nationale Genomforschungsnetz (NGFN) arbeiten zusam-
men. Gemeinsam mit dem
Kieler Sprecher des Netzwerkes, Prof. Dr. Stefan Schreiber,
führt das Unternehmen eine
großanlegte Reihenuntersuchung an rund 5.000 Personen
durch, um charakteristische
SNP-Signaturen zu finden, die
mit den chronischen Darmentzündungen Morbus Crohn und
Colitis ulcerosa assoziiert sind.
Die Studie wird die neue Technologie des High density association mapping nutzen.
Das Unternehmen bietet seit
kurzem einen sogenannten
Assay-by-Design-Service an, in
dessen Rahmen kundenspezifische Assay-Kits für die Detektion bereits bekannter SNPs
angeboten werden. In Kombination mit dem ABI Prism
7900HT Sequence Detection
System können nach Unternehmensangaben bis zu 250.000
Genotypen pro Tag analysiert
werden.
Genevac Ltd. has delivered a
new robotic centrifugal evaporator. The Auto-HT8 incorporates remote access doors and an
indexing rotor to ensure that
sample holders line up with the
robot arm. In addition, full remote control and data logging
via a built-in RS232C interface
makes it easy to integrate the
Auto-HT8 with most laboratory
automation systems.
The new Auto-HT8 is customised to individual requirement
by Genevac to provide seamless integration with the chosen
robot. In addition to a front-loading rotor and access door, the
robotic unit boasts a patented
auto-balancer capable of absorbing high imbalance differences
of up to 85g across the rotor. To
allow operation for extended
periods, the waste solvent condenser unit is continuous running and automatically defrosts
when full. With ever-tighter heath and safety laws being strictly enforced, the new Auto-HT8
is sure to find a welcome in
chemical synthesis laboratories
around the world.
Kennziffer 32 LW 02
Expression –
semiquantitativ
Eine neue Applikation für den
Agilent 2100 Bioanalyse in Verbindung mit dem DNA 1000
LabChip®Kit ist die semiquantiative Bestimmung des mRNA Niveaus. Agilent stellte Anfang
April Ergebnisse von Tests der
neuen Applikation am Forschungszentrum Karlsruh vor.
Danach erwies sich die Lab-on-a
-Chip-Technologie als robust
und schnell bei der Bestimmung
der Genexpression und konnte
bei bestimmten Anwendungen
sogar die Echtzeit-PCR ersetzen.
Die verwendete Primer-Dropping Methode analysiert eine
Vielzahl von Genen parallel in
einem Reaktionsansatz.
P
R
O
D
U
K
T
W
E
L
T
Kennziffer 33 LW 02
Kennziffer 34 LW 02
Bildqualität optimiert
Berührungsloses
Zwei-Achsen-Meß-System
Streulicht aus Bereichen oberund unterhalb der Fokusebene
führt in der Fluoreszenz-und
Hellfeldmikroskopie zu Überstrahlung, Verzerrung und Unschärfe. Das neue analySIS®Modul ride (rapid image deconvolution) rechnet diese Artefakte aus den Bildern heraus
und sorgt so für eine höhere
Auflösung und mehr Details.
Faltung wird wieder herausgerechnet und die Ursprungsform des Objektes rekonstruiert – ein geschärftes, entrauschtes Bild mit höherer
Auflösung. ride basiert auf Algorithmen von AutoQuant
Imaging, Inc., und ist vollständig in die Bildanalyse-Software
analySIS® integriert.
Dekonvolution (Entfaltung) ist
ein mathematisches Verfahren
zur Korrektur von Streulichtartefakten. Ist der Verzerrungsgrad bekannt, also mathematisch durch eine Faltung mit
der Point-Spread-Funktion
(PSF) beschrieben, kann das
Bild „entfaltet“ werden: Die
Impressum
Die Themenhefte |transkript
LABORWELT erscheinen vierteljährlich als Supplement des Nachrichtenmagazins BioTechnologie
|transkript im Verlag der
BIOCOM AG
Stralsunder Str. 58-59
D- 13355 Berlin
Tel. 030/264921-50
Fax 030/264921-11
Internet: www.biocom.de
Redaktion:
Dipl.-Biol. Thomas Gabrielczyk
Anzeigenleitung:
Oliver Schnell
Tel. 030/264921-45
Leserservice:
Tel. 030/264921-40
Graphik & Bildredaktion:
Heiko Fritz
Namentlich gekennzeichnete Beiträge stehen in der inhaltlichen Verantwortung der Autoren. Alle Beiträge
sind urheberrechtlich geschützt.
Ohne schriftliche Genehmigung der
BIOCOM AG darf kein Teil in irgendeiner Form reproduziert oder mit
elektronischen Systemen verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet
werden.
© BIOCOM AG, Berlin
42 | Nr. II/2002
Eingebunden ist auch eine
Routine zur automatischen
Aufnahme von Bildstapeln mit
äquidistantem z-Abstand. ride
unterstützt drei verschiedene
Dekonvolutionsalgorithmen:
no neighbor, nearest neighbor
und inverse Filter. Diese Verfahren arbeiten mit „theoretischen PSF“ und umgehen so
die zeitintensive experimentelle Bestimmung der PSF für jedes Mikroskop. Bei Bedarf lassen sich die Algorithmen auf
bestimmte Bildbereiche (Regions Of Interest, ROI) beschränken. Zusätzlich können
die Bildstapel in allen drei
Raumachsen gezoomt werden,
um die Auflösung zu vergrößern.
ride enthält eine Visualisierungsroutine zur Betrachtung
der Ergebnisse und ermöglicht
die gleichzeitige Darstellung
der Originalaufnahmen und
der korrigierten Bilder. ride
unterstützt verschiedene Arten
von Projektionen: Summenprojektion, maximale und minimale Intensitätsprojektion.
Die vollständige Integration
von ride in die BildanalyseSoftware analySIS® bietet unter
anderem die Möglichkeit zur
Archivierung der Daten, Beschriftungsmöglichkeiten, Vermessungs- und Analysefunktionen und eine Berichterstellung.
Das auf optische Systeme spezialisierte Unternehmen Vision
Engineering Ltd. hat ein neues
berührungsloses Zwei-AchsenMeß-System namens Kestrel
jetzt auf den Markt gebracht.
Als entscheidende Vorteile
nennt das Unternehmen eine
gesteigerte Lichtempfindlichkeit, ergonomische Aspekte
und ein interessantes Preis-Leistungsverhältnis.
Die Betrachtung der Objekte
erfolgt über einen Projektionskopf, der nach dem patentgeschützten DynascopicTM-Prinzip arbeitet. Dies ermöglicht
die Betrachtung der vergrößerten Objekte mit größtem ergonomischen Komfort. Meßpunkte, die nicht an der Kontur lichtundurchlässiger Werkstoffe liegen, werden nach Unternehmensangaben klar erkannt.
ein integriertes 30W-Durchlicht. Das optische System erlaubt die Adaption von Foto-,
Video- und Digitaladaptern
ohne Beeinträchtigung der
Bildqualität. Ein genaues und
schnelles Messen in einem
Meßbereich von 150 x 100 mm.
ermöglicht ein Präzisions-Aluminium-Meßtisch.
Die Daten-Bearbeitung findet
in einem Meßrechner statt. Das
einfach zu bedienende Tischgerät ermöglicht das Betrachten der Meßwerte über einen
LCD-Bildschirm, bietet unter
anderem allgemeine geometrische Meßfunktionen, Programmgenerator, Datenexport,
Grafikdarstellung sowie eine
NLEC zur Korrektur von Meßtischfehlern.
Das bedienungsfreundliche
Meß-Mikroskop bietet als Standard eine Vergrößerung von
x20. Mit zusätzlichen Objektiven können die Vergrößerungen x10 und x50 erreicht werden.
Die Ausleuchtung erfolgt über
eine lichteffiziente, dimmbare
60W-Spotlampeneinheit oder
über ein 150W-Ringlicht sowie
Kennziffer 35 LW 02
Zellkulturanalyse online
Messungen ungefärbter Suspensionskulturen in kleinvolumigen
Kulturgefäßen wie Multi-WellPlatten ermöglicht ein neues
Analysesystem. Mit dem Cellscreen-System können Zellen
ohne Probeentnahme oder Färbung analysiert werden. Die
Zellkulturen werden mit einer
automatisch fokussierenden Mikroskopoptik abgetastet, von einer Bildanalyse-Software automatisch ausgewertet und die
Resultate dargestellt.
Der Einsatzbereich des Cellscreen-Systems reicht von Proliferationsstudien über Toxizitätstests bis hin zu Klonierungsexperimenten der Biotechnologie,
Pharmazie und Medizin.
Kennziffer 25 LW 02 Info ? |transkript LABORWELT

PDF

Transcrição

Documentos relacionados

BayLab Schülerlabor LK Q1 2016-04

Exkursion in das Bio-Labor der Herderschule Gießen

Schülerexkursion der 12. Klasse in das BIOlogisCH Schülerlabor

Dem Lambda-Phagen* auf der Spur - Kopernikus

AUSWAHL möglicher Spezialgebiete für die mündliche Chemie

Arbeitsblatt Zellkern

DNA, die Musik und Text enthält

PDF-Prospekt - KWS Kächele GmbH

Protokoll: qPCR mit dsGreen oder SYBR Green I

Magnetic Beads - Steinbrenner Laborsysteme