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    Archived pages: 775 . Archive date: 2013-12.

  • Title: Verbesserte Enzym-Hydrolyse von Biomassesuspensionen - Laborwelt
    Descriptive info: .. Laborwelt.. Aktuelles.. Nachrichten.. Neuigkeiten aus dem Labor und der Welt.. Presseschau.. Unterhaltsame Lesetipps zum Stöbern im Netz.. Journalclub.. Lesenswerte Fachartikel aus aller Welt im Überblick.. Bild der Woche.. Faszinierende Einblicke in die Life Sciences.. Firmen im Fokus.. Die wichtigsten Player, ihre Strategien und Geschäfte im Labormarkt.. SpezialThemen.. Biotechnica.. Expertenmeinungen und Fachbeiträge zum Spezial Biotechnica.. Zellbasiertes Screening.. Expertenmeinungen und Fachbeiträge zum Spezial Zellbasiertes Screening.. Bio- und Pharmaanalytik.. Expertenmeinungen und Fachbeiträge zum Spezial Bio- und Pharmaanalytik.. Personalisierte Medizin.. Expertenmeinungen und Fachbeiträge zum Spezial Personalisierte Medizin.. Stammzellen.. Expertenmeinungen und Fachbeiträge zum Spezial Stammzellen.. Bioinformatik.. Expertenmeinungen und Fachbeiträge zum Spezial Bioinformatik.. Videos.. Kreidezeit.. TV-Glossar: Begriffe aus der Biotechnologie kurz und knapp erklärt.. biotechnologie.. tv.. Kurzweiliges Wissensmagazin von biotechnologie.. de.. Marktplatz.. Präsentationen innovativer Firmen und aktueller Produkte.. Fundstücke.. Mal was anderes - sehenswerte Videos aus dem Netz gefischt.. Events.. Veranstaltungs- und Konferenzvideos aus den Life Sciences.. Menschen.. Porträts.. Persönliche und spannende Porträts von Wissenschaftlern.. Lesewelt.. Interessante Buchempfehlungen aus der Welt der Wissenschaftsliteratur.. Blogs.. Hier gibt's einen Einblick in die Welt der Wissenschaftsblogger.. Blogranking.. Ranking der am häufigsten geklickten Wissenschaftsblogs.. biotec-finder.. NEU.. Service.. Produktwelt.. Übersicht von neuen Produkten für die Erleichterung des Laboralltags.. Stellenangebote.. Topaktuelle Stellenanzeigen aus den Bereichen Biotechnologie und Forschung.. Veranstaltungskalender.. Aktuelle Veranstaltungen und Konferenzen zum Thema Life Sciences.. Partnerverbände.. Mitglieder unserer Partnerverbände erhalten die gedruckte Ausgabe der LABORWELT.. Suchen.. Kontakt.. RSS.. Werbung.. BIOCOM AG.. LABORWELT.. Startseite.. Enzym-Hydrolyse von Biomassesuspensionen.. Thema:.. Parallele Rührkesselreaktoren.. Verbesserte Enzym-Hydrolyse von Biomassesuspensionen.. Reststoffe von Pflanzen fallen täglich im Tonnenmaßstab in der Land- und Forstwirtschaft an.. Diese Abfälle enthalten jedoch noch große Mengen an wertvollen Zuckermolekülen, wie Glukose und Xylose, die als Ausgangsstoffe für biotechnologische Prozesse zur Gewinnung von Chemikalien eingesetzt werden können.. Neben einer stofflichen ist auch eine energetische Nutzung der erzeugten chemischen Substanzen möglich.. Die dadurch gewonnenen Biokraftstoffe der zweiten und dritten Generation, wie beispielsweise Ethanol oder Butanol, stehen nicht im Wettbewerb mit der Nahrungsmittelproduktion, da ausschließlich Rest- und Abfallstoffe als Ausgangsmaterialien verwendet werden.. Abb.. 1a: 48-fach gefertigte „S-Rührer“ mit einzelnem Milliliter-Rührreaktor ohne Strömungsbrecher.. Vergrößern.. 1b: 48-fach paralleles Rührkesselreaktorsystem im Milliliter-Maßstab.. 2a: Mischzeit bis zu einem Homogenisierungsgrad von 97% als Funktion des Leistungseintrags des neu entwickelten „S-Rührers“ in magnetisch-induktiv angetriebenen Milliliter-Rührreaktoren.. 2b.. :.. Enzymatische Hydrolyse im Satzverfahren im 10 ml-Maßstab verglichen mit dem 1 l-Maßstab im Rührkesselreaktor (vol.. Leistungseintrag 0,4 W L-1, T = 50 °C, pH 5,0).. Für eine optimale Verwertung und biotechnologische Umsetzung dieser Pflanzenmaterialien sind zahlreiche experimentelle Untersuchungen notwendig.. Eine Schlüsselrolle stellt die möglichst vollständige Freisetzung der Zuckermoleküle aus den Pflanzenmaterialien durch Enzympräparate dar.. Sowohl die Entwicklung effizienter Verfahren zur enzymatischen Hydrolyse als auch die Optimierung der Enzympräparate konnte durch Reihenuntersuchungen in miniaturisierten und 48-fach parallelisierten Rührreaktoren realisiert werden.. Die Daten aus dem Millilitermaßstab konnten zudem direkt in den Litermaßstab übertragen werden.. Der hohe experimentelle Aufwand zur Optimierung enzymatischer Hydrolysen von Pflanzenmaterialien ist mit sequenziellen Untersuchungen im klassischen Rührkesselreaktor nur schwer zu bewältigen.. Auch Reaktorsysteme mit vier bis acht parallelisierten Reaktoren sind in der Regel nicht ausreichend, um schnell ein optimales Hydrolyse-Verfahren zu entwickeln.. Andererseits können stark miniaturisierte und parallelisierte Reaktionssysteme wie beispielsweise Mikrotiterplatten mit 96 Kavitäten.. 1,5-6,11-12.. nur bedingt mit Standard-Rührkesselreaktoren verglichen werden.. Des Weiteren erweisen sich geschüttelte Mikrotiterplatten durch das besonders geringe Reaktionsvolumen als nachteilig bei der Homogenisierung von suspendierten Pflanzenmaterialien mit hohem Feststoffanteil und mit großen Partikelabmessungen.. Einen neuen Ansatz zeigen Weuster-Botz et al.. 14.. mit Rührkesselreaktoren im Millilitermaßstab auf.. Diese Bioreaktoren zeichnen sich durch zum Labor- oder Produktionsmaßstab vergleichbare verfahrenstechnische Eigenschaften aus, wodurch bereits in vielen Fällen eine direkte Skalierbarkeit von mikrobiellen Prozessen erreicht werden kann.. Neben unterschiedlichen biotechnologischen Prozessen mit.. Escherichia coli.. ,.. Bacillus subtilis.. und.. Cupriavidus necator.. 4,7-8,13.. konnte dies auch für Prozesse mit dem Mycelbildner.. Streptomyces tendae.. 3.. und der Hefe.. Saccharomyces cerevisiae.. 2.. gezeigt werden.. Die 48-fach parallel angeordneten Reaktoren ermöglichen ein effizientes biotechnologisches Arbeiten im Hochdurchsatz, weshalb sie auch eine interessante Möglichkeit für die Untersuchung von enzymatischen Verzuckerungsreaktionen in den Biomassesubstraten darstellen.. Um Biomassesuspensionen mit hohem Feststoffanteil von bis zu 20% (w/w) und Partikelgrößen von mehreren Millimetern im Milliliter-Rührreaktor enzymatisch hydrolysieren zu können, wurde ein neues Rührorgan („S-Rührer“.. 9.. ) für die gleichmäßige Homogenisierung entwickelt.. Dies ermöglicht erstmals zum Standard-Rührkesselreaktor vergleichbare reaktionstechnische Untersuchungen der enzymatischen Feststoffhydrolyse in 48-fach miniaturisierten Rührkesselreaktoren.. 10.. 48-fach paralleles Rührkesselreaktorsystem.. Das 48-fach parallelisierte Rührkesselreaktorsystem (2mag AG, Abb.. 1b) ist modular aufgebaut.. Neben einem Grundkörper mit 48 Positionen für Einwegbioreaktoren, integriertem induktiven Antrieb sowie einer Temperierung ermöglichen 48 parallel angeordnete, gleitend gelagerte Rührorgane die effektive Homogenisierung der Biomassesuspension.. Für die Homogenisierung der Biomassesuspension wird, wie in Abbildung 1a veranschaulicht, das neue Rührorgan „S-Rührer“ in Milliliter-Bioreaktoren eingesetzt.. In die Rührorgane sind zwei Dauermagnete integriert, um diese magnetisch-induktiv in Rotation versetzen zu können.. Die Rührerdrehzahl kann über ein Steuergerät zwischen 60 min.. –1.. und 4000 min.. eingestellt werden.. Die S-förmige Geometrie des Rührers entsteht durch zwei gegenüberliegende Rührpaddel.. Diese erzeugen bei Rotation eine tangentiale und axiale Strömung des Rührmediums und  ...   Biotechnol J 6:1-12.. [6] King BC, Donnelly MK.. , Bergstrom GC, Walker LP, Gibson DM (2009): Biotechn Bioeng 102:1033-1044.. [7] Knorr B, Schlieker H, Hohmann H-P, Weuster-Botz D (2007): Biochem Eng J 33: 263-274.. [8] Kusterer A, Krause C, Kaufmann K, Arnold M, Weuster-Botz D (2008): Bioprocess Biosyst Eng 31: 207-215.. [9] Riedlberger P, Weuster-Botz (2010): Rührorgan für Flüssigkeiten.. Gebrauchsmusterschrift DE 20 2010 011 902 U1.. [10] Riedlberger P, Weuster-Botz D (2012): Bioresource Technol 106: 138-146.. [11] Santoro N, Cantu SL, Tornqvist CE, Falbel TG, Bolivar JL, Patterson SE, Pauly M, Walton JD (2010): Bioenerg Res 3:93-102.. [12] Song L, Laguerre S, Dumon C, Botonnet S, O´Donohue MJ (2010): Bioresource Technol 101:8237-8243.. [13] Vester A, Hans M, Hohmann H-P, Weuster-Botz D (2009): Appl Microbiol Biotechnol 84: 71-76.. [14] Weuster-Botz D, Puskeiler R, Kusterer A, Kaufmann K, John GT, Arnold M (2005): Bioprocess Biosyst Eng 28: 109-119.. Korrespondenzadressen.. Prof.. Dr.. -Ing.. Dirk Weuster-Botz.. Dipl.. Peter Riedlberger.. Boltzmannstraße 15.. 85748 Garching.. d.. weuster-botz@lrz.. tu-muenchen.. 2mag AG.. Tanja Kurzrock.. Schragenhofstr.. 35 J-K.. 80992 München.. Tel: +49 (0) 89 1433 42 52.. Fax: +49 (0) 89 1433 43 69.. tanja.. kurzrock@2mag.. Infos.. Peter Riedlberger und Prof.. Technische Universität München; Dr.. München.. Schlagworte.. Recycling, Biokraftstoffe, Rohstoffe, Fermenter, Bioreaktoren, Enzyme, Hydrolyse, Skalierung, Hochdurchsatz, Parallelisierung, Zellulose, Lignin, Glukose.. Drucken.. Versenden.. Twitter.. Facebook.. Mehr zum Spezial.. Fermenter & Prozesse.. mehr.. Optimierung von Mixed-feeding-Strategien.. Stoffliche Nutzung von Biomasse und Kohlendioxid.. GMP-gerechte Kultur von mesenchymalen Stammzellen.. Chip-basierte Sensoren für die Biotechnik.. Optimierung der Bioprozessentwicklung.. Magazin zum Thema.. Heft 2/2012.. 2007-2013 BIOCOM.. http://www.. laborwelt.. de/spezialthemen/fermenter-prozesse/enzym-hydrolyse-von-biomassesuspensionen.. html.. Alle Themen.. Biotechnica.. Nr.. 4 / 2013.. Zellbasiertes Screening.. 3 / 2013.. Bio- und Pharmaanalytik.. 2 / 2013.. Personalisierte Medizin.. 1 / 2013.. Journal Club.. Biosensor überwacht Arzneikonzentration im Blut.. Science Transl.. Medicine,.. 27.. November 2013.. Universeller Malariakiller gefunden.. Nature,.. Darmbakterien helfen bei Krebstherapie.. Science,.. 22.. Drei Faktoren bestimmen Herz-Kreislauf-Erkrankungen.. The Lancet,.. Kalender.. Alle Events.. Moskau (RU).. Dezember 2013.. Zdravookhraneniye 2013.. Braunschweig.. 11.. 2nd Thünen Symposium on Soil Metagenomics.. Nürnberg.. 12.. technology@venture 2013.. Stockholm.. 13.. 2nd International Conference on Environment, Chemistry and Biology (ICECB 2013).. Aachen.. Januar 2014.. Marine Bioenergy – Blue Ocean for Future Bio-based Economy (TMBF-Seminar).. 23.. Unsaturated and Saturated Cyclic Ether Biofuels: An Experimental and Modelling Laminar Flame Structure Study (TMBF-Seminar).. 29.. ScieCon München 2014.. Berlin.. 7.. Februar 2014.. 7th Berlin Conference on IP in Life Sciences – Big data – big drugs.. Sankt Augustin.. Scientific Data Manager (Weiterbildungskurs).. Fuel specific Cobustion Analysis of Alternative Fuels – Advantages and Challenges for Renewable Energy Sources (TMBF-Seminar).. Frankfurt am Main.. 18.. 5.. LaborForum.. Freising.. 24.. Grundlagen der Fermentation (Seminar).. Munich (GER).. 25.. Cell Culture World Congress.. Amsterdam (NL).. 4.. März 2014.. World Bio Markets 2014.. Heidelberg (GER).. Visualizing Biological Data – VIZBI 2014.. Berlin (GER).. Lab-on-a-Chip European Congress.. Karlsruhe.. Hochschulkurs Emulgiertechnik.. Darmstadt.. Biologicals – Automatisierung in Forschung und Entwicklung.. Cologne (GER).. Green Polymer Chemistry 2014.. Essen.. 19.. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Humangenetik.. Köln (GER).. 20.. PerMediCon 2014.. Krems (AT).. 26.. BioNanoMed 2014.. Warsaw (PL).. PreHypertension & Cardio Metabolic Syndrome – PreHT 2014.. Montpellier (F).. 31.. ALGNCHEM 2014 – Algae, new resources for Industry?.. 1.. April 2014.. Analytica 2014.. 3rd BioProScale Symposium – Inhomogeneities in large-scale bioreactors: System biology and process dynamics.. jobvector career day.. Zurich (CH).. 8.. Swiss Biotech Day 2014.. Hamburg.. Deutsche Biotechnologietage 2014.. Geneva (CH).. Human Genome Meeting 2014.. Heidelberg.. Mai 2014.. New Model Systems for Linking Evolution and Ecology.. 6.. BioVaria 2014.. Linz (A).. EuroMedtech 2014.. ECRD 2014 - The European Conference on Rare Diseases & Orphan Products.. Barcelona (E).. 24th European Congress of Clinical Microbiology and Infectious Diseases (ECCMID).. London (UK).. BioTrinity 2014 - European Biopartnering and Investment Conference.. European Lab Automation ELA 2014.. Lecce (IT).. 15.. European Biotechnology Congress 2014.. 21.. BioEquity Europe.. Malmö (S).. REGATEC 2014 - 1st International Conference on Renewable Energy Gas Technology.. CFO-Gipfel der Biotechnologie-Branche.. Milan (I).. European Human Genetics Conference 2014.. Tampere (FI).. Juni 2014.. Euromit 2014 – International Meeting on Mitochondrial Pathology.. San Diego (USA).. BIO 2014.. Valencia (E).. 5th World congress on Biotechnology.. Juli 2014.. Abschlussprämierung Science4Life Venture Cup 2014.. Paris (F).. 30.. August 2014.. FEBS-EMBO 2014 Conference.. Hamburg (GER).. 7th International Congress on Biocatalysis.. Prague (CZ).. September 2014.. The International Microscopy Congress 2014.. Vilnius (LT).. Life Sciences Baltics.. Garmisch-Partenkirchen (GER).. 14th International Conference on Plasma Surface Engineering.. Santiago de Compostela (ES).. BioSpain 2014.. Zürich (CH).. Oktober 2014.. 14th Biotech in Europe Investor Forum.. Bochum.. ScieCon NRW 2014.. Bad Nauheim.. 14th International Paul-Ehrlich-Seminar - Allergen Products for Diagnosis and Therapy: Regulation and Science.. Frankfurt am Main (GER).. November 2014.. BIO-Europe 2014.. Nizza (F).. 17.. EuroPLX 56 – European Pharma License Exchange.. Düsseldorf.. Deutsches Eigenkapitalforum 2014.. Dezember 2014.. 3rd Conference on Carbon Dioxide as Feedstock for Chemistry and Polymers.. PLCD-Herbsttagung 2014.. Partner-Events.. Bogota (CO).. Dez.. 09.. BIOLATAM 2013.. Potsdam.. Kennzahlen im Qualitätsmanagement.. Themen.. Impressum.. Biocom AG.. Unsere Portale:..

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  • Title: Laborwelt Spezial: Zellbiologie - Laborwelt
    Descriptive info: Einführung.. Zellbiologie.. Zellbasierte Verfahren haben einen wahren Aufschwung sowohl beim Drug Screening, der Toxizitätstestung von Chemikalien als auch dem Nachweis von Keimen erlebt.. Zwar ist die Aussagekraft der zellbiologischen in vitro-Tests naturgemäß begrenzt.. Doch durch zunehmende Datenintegration und Simulation soll langfristig die Modellierung auch komplexer Vorgänge möglich werden.. Von Tierersatz bis Zellkultivierung.. Die Fortschritte die die.. in vitro.. -Assays bei der Substanztestung gemacht haben, beleuchten Jürgen Hescheler, Thomas Hartung und Dirk Dressler in dem.. Expertenpanel „Toxizitätstestung“.. Die Fortschritte bei einfachen Endpunkten wie der akuten Toxizität dürfen aber nicht darüber hinwegtäuschen, dass die Zahl der Tierversuche in den nächsten Jahre weiter drastisch steigen wird, weil sich systemische und Langzeitwirkungen bis auf absehbare  ...   Nanologix hat nämlich ein Verfahren zum Kulturnachweis von mikrobiellen Kontaminanten entwickelt, das die Kultivierungszeit dank einer.. Nanoporenmembran.. um Faktor 10 verkürzt.. Die Technik, die sich im FDA-Zulassungsverfahren befindet, könnte auch den Milliardenmarkt der klinischen Diagnostik aufmischen.. Auf einen verbesserten Nachweis von Erregern zielt auch ein neues.. durchflusszytometrisches Verfahren.. ab, das derzeit von einem Forschungsverbund aus Münster entwickelt wird.. Wie Impfstoffentwickler mit neuen intranasalen.. Impfstoffverstärkern.. die gewünschte Immunantwort künftig auswählen können, haben Forscher des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung herausgefunden.. Thomas Gabrielczyk.. t.. gabrielczyk@biocom.. Zellkultur, Durchflusszytometrie, Toxizitätstests, Tierversuche, klinische Diagnostik, Impfstoffe.. Ein Baukasten für Impfstoffverstärker.. Zellbasierte Tox-Assays.. Schneller Erregernachweis mit Nanomembranen.. Zellteilungsdauer im High-Content-Screening bestimmen.. ReadyFlow – lange Leuchtdauern für schnelle Analysen.. Heft 1/2012.. de/spezialthemen/zellbiologie..

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  • Title: Ein Baukasten für Impfstoffverstärker - Laborwelt
    Descriptive info: Adjuvans-Baukasten.. Paperwelt.. Ein Baukasten für Impfstoffverstärker.. Die intranasale Verabreichung von modernen Subunit-Impfstoffen gegen Infektionserreger gilt als sehr aussichtsreich, stellt die Forscher aber auch vor einige Schwierigkeiten.. So müssen die Impfstoffe aufgrund der geringen Aktivierung von Immunantworten mit einem Verstärker (Adjuvans) versetzt werden.. Ein weiteres Problem war bislang, dass die intranasale Impfung stets von der Aktivierung einer sogenannten T.. H.. 17-vermittelten Immunantwort begleitet wurde.. Die dadurch ausgelöste, teils überschießende Immunantwort kann bei vielen Impfungen eher hinderlich als erwünscht sein.. Die Gruppe um Carlos Guzmán vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig hat jetzt den Mechanismus aufgeklärt, mit dem ein spezieller Impfstoffverstärker, das pegylierte a-Galactosyl-Ceramid (a-GalCerPEG) die T.. 17-vermittelte Immunantwort selektiv abschaltet.. Carlos A.. Guzmán leitet die Abteilung „Vakzinologie und Angewandte Mikrobiologie“ am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig.. Der Mediziner ist APL-Professor an der Medizinischen Hochschule Hannover und Gast-Dozent für die Promovierenden der Fachrichtung Biotechnologie an der Universität von Catania (Italien).. Nach dem Studium der Medizin an der Nationalen Universität Rosario (1981) und dem Facharztabschluss in medizinischer Bakteriologie (1986) in Argentinien sowie Promotion zum MD und PhD in Italien übernahm Guzmán 1994 die Leitung der Forschungsgruppe Vakzinologie an der Gesellschaft für Biotechnogische Forschung (GBF) in Braunschweig.. 2005 wurde er Leiter der neuen Abteilung Vakzinologie am HZI.. Das Adjuvans a-GalCerPEG hemmt die Induktion von T.. 17-Zellen, indem es NKT-Zellen dazu bringt, die Botenstoffe Interferon-γ (IFNγ) und vor allem Interleukin-4 (IL-4) auszuschütten.. Die Kombination von α-GalCerPEG mit anderen Adjuvantien bei der intranasalen Impfung bietet somit erstmals die Möglichkeit zu steuern, welche Art von Immunantwort bei der Impfung gefördert wird – die T.. 2-vermittelte Antikörperbildung gegen extrazelluläre Erreger oder die T.. 1-vermittelte Abwehr durch Killerzellen bei intrazellulären Erregern.. Das gezielte Zu- oder Abschalten der T.. 17-unterstützten Immunantwort würde Impfstoffherstellern die Gelegenheit bieten, Impfstoffe mittels einer Adjuvantien-Toolbox für die jeweilige klinische Anwendung maßzuschneidern.. NKT Cell Stimulation with alpha-Galactosylceramide Results in a Block of TH17  ...   die T.. 17-Komponente zu- oder abgeschaltet wird.. Auf diese Weise erhalten wir eine Toolbox, die den Einsatz des optimal für einen klinischen Zweck geeigneten Impfstoffverstärkers ermöglicht.. LABORWELT:.. Wo liegt die biologische und medizinische Relevanz Ihrer Arbeit?.. Guzmán:.. Die meisten Adjuvantien basieren im Moment auf Aluminiumsalzen, und es gibt zur Zeit nicht viele Alternativen – schon gar keine, die eine gezielte Steuerung der Immunantwort gestatten.. Dazu kommt: Fast alle Adjuvantien, die wir haben, sind auf Parenteralimpfstoffe ausgelegt, welche man spritzen muss.. Das ist in bestimmten Ländern, wo Kreuzkontaminationen auftreten können, ein Problem.. Bislang gibt es kein zugelassenes Adjuvans, das gut über die Schleimhaut funktioniert und so für viele Zwecke nützlich wäre.. Ein Adjuvans allein nutzt natürlich nichts.. Wir testen und validieren daher das α-GalCerPEG mit Partnern in verschiedenen Impfstoffformulierungen, vor allem gegen virale Humanpathogene.. Zudem haben wir in präklinischen Versuchen gesehen, dass α-GalCerPEG helfen kann, die nachlassende Immunantwort im Alter (Immuns eneszenz) zu verbessern.. Das ist klinisch bedeutend, da Impfungen nur bei einem kleinen Teil der älteren Bevölkerung wirken, da bei diesen die Immunreaktion nicht mehr so ausgeprägt ist wie bei den Jüngeren.. Dies erforschen wir aktuell im BMBF-geförderten Projekt.. GERONTOSHIELD.. Wie geht Ihre interessante Forschungsarbeit nun weiter?.. Hinsichtlich möglicher Anwendungen von α-GalCerPEG in Impfstoffen treiben wir die Zusammenarbeit mit Industrieunternehmen und akademischen Gruppen voran.. Zudem forschen wir weiter an der Aktivierung des Immunsystems älterer Menschen.. Schließlich wollen wir den Wirkmechanismus des neuen Adjuvans noch detaillierter verstehen.. Bisher wissen wir, dass die T.. 17-Hemmung über Natürliche Killer-T-Zellen (NKT-Zellen) vermittelt wird.. Wir sehen eine Stimulierung von NKT-Zellen, die bestimmte Zytokine ausschütten.. Diese Zytokine sind kritisch, um ein bestimmtes Milieu im Rahmen der Antigenpräsentation zu erzeugen; so verhindern beispielsweise IL-4 und IFNγ die Bildung von T.. 17-Zellen.. Kontakt:.. Guzmán,.. carlos.. guzman@helmholtz-hzi.. Arbeitsgruppe am EMBL in Heidelberg.. Guzmán.. Immunologie, Impfstoffe, Adjuvans, T-Zellen, Zytokine, Zytotoxische T-Zellen, Natürliche Killer-T-Zellen, HZI, Braunschweig, Carlos Guzmán.. Zellbiologie.. de/spezialthemen/zellbiologie/adjuvans-baukasten..

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  • Title: Zellbasierte Tox-Assays - Laborwelt
    Descriptive info: Zellbasierte Tox-Assays.. Expertenpanel.. Der Bedarf an.. -Toxizitätstests ist hoch – nicht zuletzt seitdem politische Entscheidungsträger den Ersatz von Tierversuchen bei der Substanztestung proklamieren.. Der Fortschritt läuft dagegen langsamer als die politischen Absichtserklärungen.. Denn die Test-Zulassung braucht im Durchschnitt 10 Jahre und verursacht hohe Kosten.. Auch wenn es nach Experteneinschätzung nicht absehbar ist, ob und wann komplexe systemische Endpunkte, wie die Reproduktionstoxizität, die Toxizität bei wiederholter Gabe/Langzeittoxizität oder Toxikokinetik, mit.. -Tests messbar sein werden, laufen Versuche an, die Paramenter anhand von omics-Daten zu modellieren, wie etwa im von Jürgen Hescheler koordinierten Detective-Projekt oder dem Human Toxome Project.. Die Experten von links nach rechts: Thomas Hartung (Professor an der Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health in Baltimore und an der Universität Konstanz), Jürgen Hescheler (Direktor des Instituts für Neurophysiologie an der Universität zu Köln) und Dirk Dressler (Leitender Mitarbeiter der BioTeSys GmbH in Esslingen).. Thomas Hartung.. Welche Fortschritte gibt es bei.. in vitro-.. Toxizitätstests auf Basis von Metabolomanalysen?.. Hartung:.. Metabolomics ist auf dem Vormarsch in der Toxikologie.. Von den gängigen Omics-Technologien ist sie am nächsten am Phänotyp, also den tatsächlich stattfindenden Veränderungen.. Während wir mit 22.. 000 Genen und ihren Transkripten oder mehr als einer Million Proteinen umgehen müssen, gibt es nur wenige Tausend Metabolite, die wir recht gut inklusive ihrer metabolischen Verknüpfungen kennen.. Insbesondere die Massenspektrometrie-basierten Methoden der Metabolomics haben in den letzten Jahren enorme Fortschritte bezüglich Standardisierung und Sensitivität gemacht, und die Kosten einer Einzelanalyse sind relativ niedrig.. Es wundert deshalb nicht, dass die Methode zunehmend in der Toxikologie genutzt wird.. Pionierarbeiten bei BASF haben mit Kurzzeit-Tierversuchen für rund 500 Chemikalien gezeigt, dass sich typische Signaturen von Metaboliten-Veränderungen für eine ganze Reihe von toxischen Effekten im Blut nachweisen lassen.. Dies wird bereits für eine biologische Gruppierung von Substanzen für Testungen im Rahmen der von der EU-Chemikalienrichtlinie REACH vorgeschriebenen Substanztestung eingesetzt und kann vermutlich Effekte in Langzeit-Versuchen vorhersagen.. Auch Zellkulturen kommen zunehmend zum Einsatz – wir haben bereits 2008 den Einsatz für Entwicklungsstörungen des Gehirns beschrieben, was jetzt von der FDA in unserem Labor gefördert wird.. Stemina in Madison  ...   microRNA-Expression versprechen, unser Verständnis von toxischen Wirkmechanismen vertiefen zu können.. Diese beiden Parameter haben sich als kritisch für das Verhalten der Zelle herausgestellt und es gilt nun zu evaluieren, inwiefern die Anwendung von Chemikalien Zellen auf dieser Ebene beeinflussen.. Durch Kombination und anschließende Integration der verschiedenen Technologien können Biomarker mit Vorhersagekraft für humane Toxizität.. entwickelt werden.. Basierend auf integrativer statistischer Analyse, systematischer Überprüfung und Korrelation mit.. in vivo.. -relevanten Daten, werden spezifische, sensitive und prädiktive Biomarker entwickelt.. Die Definition genereller, relevanter humaner Toxizitätspathways für unterschiedliche Organsysteme eröffnet schließlich die Möglichkeit eines systemischen Ansatzes der Toxizitätstestung.. Jürgen Hescheler.. Direktor des Instituts für Neurophysiologie an der Universität zu Köln.. Dirk Dressler.. Welche Fortschritte gibt es bei der Automation der.. -Genotoxizitätstestung?.. Dressler:.. Die.. -Prüfung einer Substanz auf genotoxischer Substanzeigenschaften erfolgt zur Zeit durch eine Kombination von verschiedenen Testverfahren, wobei jedoch z.. T.. falsch positive Aussagen auftreten.. Der FADU-Assay (Fluorimetric detection of Alkaline DNA Unwinding) bietet hier neue Möglichkeiten.. Er ist automatisiert einsetzbar und zeichnet sich durch eine hohe Sicherheit und eine einfache, schnelle und robuste Durchführung aus.. Neben bereits etablierten Zelllinien werden nun auch komplexe Gewebemodelle als Testgrundlage etabliert.. Mit dieser Technologie können DNA-Strangbrüche und DNA-Repair getrennt erfasst werden.. Wichtiges Kriterium ist dabei, dass die Einwirkzeit der Testsubstanzen sehr variabel (von sehr kurz bis lang) gewählt werden kann.. So ist es erstmals möglich beide Prozesse in sensitiver und reproduzierbarer Weise zuverlässig zu detektieren.. Es können wie gezeigt DNA Strangbrüche in peripheren Blutlymphozyten nachgewiesen werden, die von verschiedensten Chemikalien hervorgerufen wurden.. Chemikalien ohne genotoxisches Profil fungierten als Negativkontrolle.. Zur Zeit wird der FADU-Assay bei der Bewertung möglicher genotoxischer Eigenschaften von Nanopartikeln geprüft.. So kann die Kombination von intelligentem Assay und Automatisierung die Grenzen der Analytik erweitern und für mehr Sicherheit bei der Bewertung sorgen.. Leitender Mitarbeiter bei der BioTeSys GmbH (zuständig für die.. -Wirknachweis-Auftragsforschung).. thomas.. hartung@uni-konstanz.. de; Jürgen Hescheler.. J.. Hescheler@uni-koeln.. de; Dirk Dressler.. dressler@biotesys.. High-Content-Screening, Assay, Automatisierung, in vitro-Toxizitätstest, Toxikologie, Metabolomics, Thomas Hartung, Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health, Universität Konstanz, Jürgen Hescheler, Universität zu Köln, Dirk Dressler, BioTeSys GmbH.. de/spezialthemen/zellbiologie/zellbasierte-tox-assays..

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  • Title: Schneller Erregernachweis mit Nanomembranen - Laborwelt
    Descriptive info: Nanoporen-Membranen.. Blitzlicht.. Schneller Erregernachweis mit Nanomembranen.. Im Sommer 2001 hat die US-Gesundheitsbehörde FDA ihren strategischen Plan „Advancement of Regulatory Science“ veröffentlicht*.. In diesem unterstreicht die Agentur vier Gebiete, in denen das Risiko für mikrobielle Kontamination in diversen produzierenden Industrien reduziert werden soll; eines davon ist die Reduktion des Risikos mikrobieller Verunreinigungen durch die Entwicklung „sensitiver, schneller Hochdurchsatz-Verfahren, um mikrobielle Kontaminationen zu detektieren, zu identifizieren und zu beziffern sowie ihren Nutzen bei der Einschätzung der Produktsterilität zu validieren“.. 1: Entfernen einer BNP-Membran vom Nähragar.. 2: Funktionsprinzip der BioNanoPore (BFN)™-Technologie von NanoLogix.. Für die pharmazeutische Industrie heißt dies, die für die mikrobielle Qualitätssicherung (QA) und -Kontrolle (QC) benötigte Zeit zu verkürzen – sowohl bei der Reinraum-Validierung, der In-Prozess-Kontrolle als auch bei der finalen sterilen Produktformulierung.. Eine neue von NanoLogix entwickelte Technologie bietet eine Lösung: Durch eine signifikante Verbesserung der zuverlässigen Kulturmethoden in Petrischalen wird das mikrobielle Wachstum schnell erkannt.. Die neue, auf Nanoporen-Membranen basierende Methode verringert die Zeit, um mikrobielle Kontaminationen zu erkennen auf allen Stufen des pharmazeutischen Produktionsprozesses.. Durch die NanoLogix-Technologie verkürzt sich die Zeit des Kulturnachweises zum Beispiel von.. Listeria spp.. E.. coli.. von 18 bis 24 Stunden auf nur 5 Stunden.. Salmonellenwachstum kann sogar schon nach vier Stunden beobachtet werden.. Die Verifikation steriler Bedingungen während des Produktionsprozesses – ob durch aseptisches Prozessing oder Sterilisation – ist oft nach wichtigen Schritten wie dem Ansetzen von Lösungen, dem Bulk Transfer, Abfüllen der Ampullen etc.. erforderlich.. Wenn multiple Haltezeiten für die In-Prozess mikrobiologische Testung benötigt werden, kann dies den Produktionsprozess um Tage verlängern, was den effizienten Einsatz von Ausrüstung und Personal erschwert.. Zwar können für die In-Prozess mikrobiologische Testung alternative Verfahren wie PCR und Durchflusszytometrie eingesetzt werden, die schneller sind als die Kultivierung.. Aber diese sind nicht imstande, auch nur annähernd brauch- und belastbare Ergebnisse zu liefern.. Dazu kommt, dass allein PCR-Tests eine 18-Stunden-Übernacht-Anreicherung benötigen können.. Das mag kurz erscheinen.. Doch haben  ...   festzustellen, ob den Prozess gefährdende Mikroorganismen präsent sind.. Der Hauptnachteil der Durchflusszytometrie ist ihre geringe Durchsatzrate, was die effiziente Handhabung einer großen Probenanzahl ausschließt.. Eine einfache, schnellere Methode zur Kultivierung.. NanoLogix‘ fortgeschrittene Kulturtechnologie erfüllt die Forderung der FDA nach einem sensitiven Schnelltest.. Die Methode liefert belastbare Kultivierungsdaten vier- bis 24mal schneller als die konventionelle Kultivierung, abhängig von Bakterium und genutztem Produkt.. Die Technologie ermöglicht es QA/QS-Technikern, das Wachstum von Mikrokolonien wesentlich schneller zu sehen und diese zu identifizieren als mit traditioneller Petrischalen-Kultur, PCR oder Durchflusszytometrie.. Obgleich das Verfahren derzeit nur in zwei Standard-Petrischalengrößen zur Verfügung steht, ist es grundsätzlich möglich, die Technologie in Well-plate-Arrays für das Hochdurchsatz-Screening zu überführen.. Das Funktionsprinzip.. Herzstück der BioNanoPore (BNP)-Methode von NanoLogix ist eine permeable Polymermembran, die sich zwischen zwei Agarschichten befindet.. Die extrem dünne, durchsichtige Membran gestattet es den Mikroorganismen, für einige Stunden zu wachsen.. Dann, nach einem Bruchteil der herkömmlichen Inkubationszeit, wird die Membran auf eine Färbeplatte transferiert.. Kapillarkräfte transportieren das Färbemittel – eine HRP-konjugierte Antikörper-Lösung – durch die Membran und bringen es in Kontakt mit den Mikrokolonien.. Nach 10 bis 15 Minuten Färbezeit können die Mikrokolonien detektiert und identifiziert werden.. Bei der Testung eines parenteralen Produktes, ergab sich nach Filtration der „sterilen“ Lösung mit der BioNanoFilter (BFN)-Technologie eine Nachweissensitivität von einer Zelle pro Liter bei einer Nachweiszeit von vier bis sechs Stunden.. Damit hat die NanoLogix-Technologie das Potential, Produktionszeiten durch Verkürzung von In-Prozess-Haltezeiten zu reduzieren.. Das Verfahren lässt sich auf jeder Stufe des Produktionsprozesses kosteneffizient, verlässlich und mit angemessenem Durchsatz implementieren.. Diverse Wissenschaftler betrachten die Nanologix-Technology bereits als ‘neuen Goldstandard’ im Gebiet der Schnelldiagnostik*.. * Jonathan Faro, Allan Katz, Karen Bishop, Gerald Riddle, Sebastian Faro.. „Rapid Diagnostic Test for Identifying Group B Streptococcus“.. American Journal of Perinatology.. Thieme eJournals, August, 2011.. Bret Barnhizer.. CEO.. NanoLogix Inc.. Hubbard.. USA info@nanologix.. com.. Qualitätssicherung, Qualitätskontrolle, Zellkultur, Nanomaterialien, Nanoporen, Hochdurchsatz-Verfahren, FDA, Mikroorganismen, Kontaminationen, Nachweis, Methode.. de/spezialthemen/zellbiologie/nanoporen-membranen..

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  • Title: Zellteilungsdauer im High-Content-Screening bestimmen - Laborwelt
    Descriptive info: High-Content-Screening.. Imaging.. Zellteilungsdauer im High-Content-Screening bestimmen.. Bei der Entwicklung neuer Wirkstoffe für die Krebstherapie sind bildgebende Verfahren nicht mehr wegzudenken.. Eines dieser Verfahren ist das High-Content-Screening.. Dabei kann man herausfinden, ob bestimmte Substanzen die Teilung von Krebszellen und damit das Wachstum von Tumoren verringern oder sogar verhindern.. Automatisierte Mikroskope generieren bei der Aufnahme sich teilender Zellen riesige Datenmengen, die in zeitaufwändigen Prozessen analysiert werden müssen.. Die Etablierung dieser Experimente und die Auswertung der Bilddaten dauert dabei oft länger als die eigentliche Aufnahme der Bilder am Mikroskop.. Deshalb ist es besonders wichtig, neue Software-Strategien zu entwickeln, die einerseits die Assay-Etablierung vereinfachen und gleichzeitig große Datenmengen in kurzer Zeit verarbeiten können.. 1: Graphische Oberfläche von Zeta.. Der Benutzer sieht nur die Optionen, die für die Analyse der Daten nötig sind.. 2: Objekterkennung in Zeta (Konturen) und Klassifizierung nach den Zellteilungsphasen (Farben).. Krebs ist die zweithäufigste Todesursache in Deutschland.. Auch wenn die Ausprägungen und Überlebensraten bei den verschiedenen Krebsarten sehr unterschiedlich sein können, haben alle Erkrankungen eines gemeinsam: Eine unkontrollierte Zellvermehrung führt zu Gewebewucherungen weit über die Organgrenzen hinaus.. Die zelleigenen Mechanismen zur Wachstumskontrolle sind umprogrammiert, wodurch die Krebszellen potentiell unsterblich werden.. Lösen sich einzelne Zellen aus dem Gewebeverband des Tumors, kommt es zur Metastasierung, und die Überlebenswahrscheinlichkeit des Patienten sinkt rapide.. Um den Krebs möglichst rasch und vollständig zu bekämpfen, werden neue, noch spezifischere und besser wirkende Medikamente entwickelt.. Wirkstoffscreening.. Bei der Suche nach neuen Krebsmedikamenten werden Wirkstoffe auf lebende Zellen appliziert.. Beim Wirkstoff-Screening geschieht dies viele Tausend- bis Millionen-Mal in verschiedenen Ansätzen.. Wirkstoffe, die die Teilung von Krebszellen verhindern und gleichzeitig körpereigene Zellen unberührt lassen, haben dabei das Potential, ein Medikament zu werden.. Bei bisherigen Versuchsansätzen geschah dies mit sogenannten Single-Time-Point-Assays.. Die Zellen werden mit den Wirkstoffen inkubiert, zu einem bestimmten Zeitpunkt fixiert und anschließend gefärbt.. Dabei hat man nur bedingt Kontrolle darüber, in welcher Phase sich die Mehrzahl der beobachteten Zellen gerade befindet.. Um dies zu optimieren, müssen unter Umständen Verfahren angewendet werden, die eine Anreicherung der Zellen in der Zellteilung bewirken.. Diese Verfahren sind nicht unkritisch, weil dadurch Zellen eventuell geschädigt werden oder ihre Eigenschaften sich verändern.. Beides kann den Effekt von Wirkstoffen verfälschen.. Neue Verfahren gehen einen anderen Weg: Beim Live-Cell-Imaging wird das Verhalten lebender Zellen über ihren gesamten Lebenszyklus aufgezeichnet.. Solche Experimente entsprechen vielmehr der physiologischen Situation im Körper.. Sie ermöglichen damit eine sehr viel detailliertere und qualifiziertere Aussage zum Effekt der untersuchten Wirkstoffe.. Diese Art dynamischer Studien an lebenden Zellen sind grundsätzlich nur mit automatisierten Verfahren im höheren Durchsatz realisierbar.. Ein computergesteuertes Mikroskop nimmt Bildsequenzen der lebenden Zellen auf, die anschließend von verschiedenen Bildanalysealgorithmen ausgewertet werden.. Dies hat nennenswerte Vorteile gegenüber manuellen Verfahren: Ein Mensch ist nie vollständig objektiv bei der Analyse von Bilddaten.. In der Biologie existieren häufig Grenzfälle, die mit automatisierten Verfahren trotzdem nach eindeutigen Kriterien bewertet werden können.. Dies setzt voraus, dass die Bilddaten mit einer objektiven und robusten Bildanalysesoftware verarbeitet werden können.. Nur so werden valide, statistisch abgesicherte Resultate möglich, die eindeutige Schlussfolgerungen zulassen.. Eine Entwicklung des Fraunhofer FIT für diese Anforderungen ist die Software Zeta..  ...   Benutzer kann sich während der Arbeit mit der Anwendung nacheinander durch die Plug-Ins klicken.. Bewegungsartefakte, die durch kleine Verwackelungen des Mikroskoptisches während der Bildaufnahme entstehen, werden durch das Registrierungs-Plug-In eliminiert.. Dieses richtet die einzelnen Bilder einer Zeitserie neu zueinander aus.. Der Prozess der Registrierung ist für jede Art von Live-Cell-Imaging-Daten erforderlich.. Mit dem Vordergrund-Hintergrund-Plug-In werden die Zellobjekte vom Hintergrund getrennt.. An dieser Stelle bietet Zeta ein interaktives Verfahren an.. Der Benutzer markiert mit der Maus einige Zellen und Hintergrundregionen.. Die Software lernt anhand dieser Beispiele, wie Zellen vom Hintergrund unterschieden werden können und gibt direkt ein visuelles Feedback.. Der Anwender sieht, welche Regionen Zeta als Vordergrund und welche als Hintergrund klassifiziert hat, und kann diese Erkennung verbessern, indem er Beispiele hinzufügt oder entfernt.. Die Software wird auf diese Weise trainiert, die Zellen vom Hintergrund bestmöglich zu trennen.. Diese Trainierbarkeit ist ein Schlüsselkonzept der Software, weil dadurch die Flexibilität erhöht wird.. Das Segmentierungs-Plug-In, ermöglicht die Trennung von Zellclustern in einzelne Zellobjekte.. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, jede einzelne Zelle morphologisch zu beschreiben.. Das Klassifikations-Plug-In ist für die Sortierung sich teilender Zellen besonders wichtig.. Mit diesem Plug-In wird jede einzelne Zelle einer bestimmten Zellzyklusphase zugeordnet.. Durch die integrierte Trainierbarkeit genügt es, einige Zellen beispielhaft mit einem Label zu versehen.. Diese werden anschließend auf alle entsprechenden Zellen der Bildserien übertragen.. Mit dem Tracking-Plug-In wird ein Zelltracking innerhalb der aufgenommenen Zeitserie durchgeführt.. Hierbei wird für jede Zelle eine Historie angelegt, der zu entnehmen ist, wie lange sich eine Zelle in einer Zellzyklusphase befindet.. Zudem bietet Zeta ein Evaluationsmodul an, mit dem die Informationen der einzelnen Analyse-Plug-Ins integriert werden und in Form einer csv-Datei exportiert werden können.. Ausblick.. Automatisierte, bildgebende Verfahren sind etablierte Hilfsmittel für die Suche nach neuen Wirkstoffen gegen Krebs.. Oft ist dabei die Auswertung der generierten Daten ein Engpass innerhalb des Arbeitsprozesses.. Die hier vorgestellte Software soll den Analyse-Workflow deutlich vereinfachen und beschleunigen.. Während eines automatisierten Screenings können derzeit etwa bis zu 50.. 000 Bilder pro Tag anfallen.. Idealerweise ist der Algorithmus für die Bilderkennung so schnell, dass er in der gleichen Zeit fertig ist.. Rechnerisch bleiben also weniger als zwei Sekunden pro Bild für die Analyse.. In ersten Tests konnte Zeta diesen Wert mit einem Server mit 20 Prozessoren und 20 GB Arbeitsspeicher erreichen.. Die Software-Architektur ist so angelegt, dass mit größeren Rechnern auch noch höhere Geschwindigkeiten erzielt werden können.. Gegenstand der Forschung bleibt die Integration der Daten.. [1] Malthan D, Huchler R, Brandenburg A, Thielecke H, Hildebrandt C, Zühlke D (2008).. Association for Laboratory Automation, Abstracts: pp.. 74.. [2] Scheede S, Herpens A, Burmeister F, Oltrogge B Saenger K, Schmidt-Rose T, Schreiner V, Wenck H, Knieps T, Berlage T (2011) Skin Research and Technology: 17(2):186-195.. Korrespondenzadresse.. Andreas Pippow.. Fraunhofer-Institut für Angewandte.. Informationstechnik FIT (.. Schloss Birlinghoven, 53754 Sankt Augustin.. Tel.. : +49-(0)2241-14-1524.. Fax: +49-(0)2241-144-1524.. andreas.. pippow@fit.. fraunhofer.. Stefan Borbe.. Sebastian Räse.. Stefan Prechtl.. Thomas Berlage; Fraunhofer-Institut für Angewandte IT (FIT).. Sankt Augustin und Bayer Healthcare Pharmaceuticals.. Global Candidate Generation & Exploration Screening.. High-Content-Screening, Imaging, Bayer, FIT, Wirkstoffe, bildgebende Verfahren, Methoden, Krebs, Tumortherapie, Software.. de/spezialthemen/zellbiologie/high-content-screening..

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  • Title: ReadyFlow – lange Leuchtdauern für schnelle Analysen - Laborwelt
    Descriptive info: Leuchtdauer-Verlängerung.. Durchflusszytometrie.. Lange Leuchtdauern für schnelle Analysen – ReadyFlow.. Durchflusszytometer (Flow Cytometer, FCM) erlauben einen schnellen Nachweis und die Analyse von biologischen Zellen und anderen mikroskopischen und submikroskopischen Partikeln, die mit hoher Geschwindigkeit an einem Lichtstrahl vorbeifließen.. Das 1968 entwickelte Messprinzip der fluoreszenzbasierten Durchflusszytometrie wurde anfangs für die Untersuchung eukaryotischer Zellen und ihrer Zellteilung verwendet.. Durch international immer weiter entwickelte biochemische Verfahren und eine zunehmend einfachere Handhabung wird das Messverfahren inzwischen in zahlreichen Gebieten eingesetzt: Medizinische und zellbiologische Grundlagenforschung, Routinediagnostik in Kliniken, Nanopartikel-Analysen und mikrobiologische Prozessüberwachung in der Lebensmittelproduktion sind nur einige Beispiele hierfür.. Durch einen neuen Ansatz auf der Basis von biochemischen Sonden mit langer Leuchtdauer sollen nun im Rahmen eines vom BMWi geförderten Forschungsprojekts die Präzision verbessert und die Anwendungsmöglichkeiten erweitert werden.. 1: Messprinzip der Durchflusszytometrie.. Lichtsignale (Streulicht/side/forwardscatter und Fluoreszenz/fluorescence) einzelner Zellen in einer Probensuspension werden durch eine Lichtquelle (Laser oder LED) angeregt, einzeln registriert und analysiert.. 2: Differenziertes Anfärben von Zellen.. Autofluoreszenz (weiße Sterne) kann die Fluoreszenz der spezifischen Farbstoffsonden (mit grünen und orangen Sternen) störend überlagern.. 3: Prinzip der innovativen FCM-Phosphoreszenz-Analyse (schematisch, unterschiedliche vertikale Skalierungen).. Die Lumineszenz-Abklingkurve wird erst nach Abklingen des Autofluoreszenzsignals (außerhalb des schattierten Bereichs) aufgenommen.. 4: ReadyFlow-Kippspiegel-Prinzip: Einzelne Zellen bzw.. ihr Lichtsignal werden nach Durchlaufen des Anregungslasers mithilfe einer Kombination aus optischem Zeilendetektor und Kippspiegel während der Leuchtdauer verfolgt.. Die Durchflusszytometrie ist ein Verfahren zur schnellen automatisierten Analyse der optischen Eigenschaften einzelner Partikel oder Zellen.. Eine Probensuspension strömt durch eine hochpräzise optische Küvette (vgl.. 1).. Dabei wird der Probenfluss so fokussiert, dass die Zellen einzeln und nacheinander den Messbereich passieren.. Zuvor in einem Präparationsschritt biochemisch an Zelloberflächen gekoppelte spezifische Leuchtsonden (Marker) werden durch einen Lichtstrahl angeregt.. Mit Fluoreszenzfarbstoffen gekoppelte monoklonale Antikörper sind in der FCM weit verbreitete Sonden, mit denen Zellen anhand ihrer spezifischen Zelloberflächen-Antigene erkannt und voneinander unterschieden werden können.. Für jede Zelle werden Streu- und Fluoreszenzsignale von optischen Detektoren aufgenommen und mit schnellen Computerprogrammen ausgewertet und gezählt.. In den gesammelten Daten lassen sich unterschiedliche Gruppen von Zellen voneinander differenzieren und ihre Zellzahl bestimmen.. Nach Messzeiten von wenigen Sekunden bei bis über 10.. 000 Zellen je Sekunde können so Proben mit hoher statistischer Sicherheit analysiert werden.. Präziser Nachweis von Bakterien – neue Farbstoffklassen für FCM.. In der Durchflusszytometrie können gleichzeitig mehrere Fluoreszenzfarbstoffe mit unterschiedlichen Emissionsspektren analysiert werden.. Dafür werden in mehreren optischen Spektralbereichen (z.. B.. im Grünen und Orangen) Fluoreszenzintensitäten analysiert.. Mehrere Zellgruppen lassen sich dadurch in einer Messung voneinander unterscheiden (vgl.. 2).. Bei dem Nachweis von Bakterien sollen möglichst kleine Zellzahlen schnell und sicher nachgewiesen werden.. Häufig wird aber ein präziser und schneller Nachweis kleiner Zellzahlen gerade bei Mikroorganismen dadurch erschwert, dass die Lichtsignale der Fluoreszenzsonden durch eine natürliche Fluoreszenz (Autofluoreszenz) anderer Substanzen in der Probe oder in der Zelle störend überlagert werden..  ...   eines Durchflusszytometers zu erwarten.. Eine weitergehende Analyse basiert auf der für verschiedene Farbstoffe charakteristischen Abklingkurve.. Wenn sich die überlagernden Phosphoreszenz-Abklingzeiten der Farbstoffe (Abb.. 3 Phosphorescence 1 2) ausreichend voneinander unterscheiden, können ihre Daten aus einer zeitaufgelösten Analyse der Abklingkurve (z.. durch multi-exponentiellen Fit) voneinander separiert werden.. Bisher können Phosphoreszenzmarker in der FCM nicht genutzt werden, da die lange Abklingzeit zum üblichen Messprinzip konträr ist.. Lichtsignale von Zellen lassen sich üblicherweise nur in einem sehr kurzen Messfenster von wenigen Mikrosekunden detektieren, in dem sie sich im Fokus des Lasers befinden.. Das „Nachleuchten“ über Millisekunden kann in bestehenden Geräten systembedingt nicht aufgenommen werden.. Die Zellen oder Partikel verweilen dafür zu kurz im Messbereich.. Es gibt wohl einige Ansätze für zeitaufgelöstes Messen, zum Beispiel durch zwei hintereinander geschaltete Messfenster.. Dieser Ansatz ist jedoch auch zeitlich sehr eingeschränkt und bisher nicht zur praktischen Anwendung gekommen.. Ein Durchflusszytometer, das Abklingkurven solch lang leuchtender Phosphoreszenzmarker analysieren kann, benötigt eine spezielle, der Anregungsstelle nachgelagerte Messstrecke, die derzeit in keinem am Markt befindlichen Gerät vorhanden ist.. Die Idee ist nun, durch eine optische Nachführung mit einem Kippspiegel das Phosphoreszenzsignal über einen längeren Zeitraum zu sammeln und zu detektieren (vgl.. 4).. Dabei soll der Fokus durch optische Zeilensensoren und einen Kippspiegel, ähnlich denen in DLP-Projektoren, nachgeführt werden.. Durch die deutlich verlängerte Messstrecke wird eine Zelle während der gesamten Abklingzeit verfolgt und eine Abklingkurve aufgenommen.. Forschungsprojekt READYFlow.. Quantum Analysis entwickelt und produziert tragbare Durchflusszytomenter.. Das iNano Institut der Hochschule Niederrhein hat sich auf die Verwendung von Selten-Erd-Farbstoffen in umweltanalytischen Diagnoseverfahren spezialisiert.. Das iNano hat ein für die Anwendung geeignetes Messverfahren zum Patent angemeldet und stellt sein diesbezügliches Know-how zur Verfügung.. Gemeinsam mit der Fachhochschule Münster, welche seit vielen Jahren Phosphoreszenzfarbstoffe und -marker erforscht, wurden bereits zahlreiche Leuchtstoffsonden entwickelt.. ReadyFlow soll als innovatives Verfahren der Durchlusszytometrie im Rahmen einer vom BMWi geförderten Zusammenarbeit innerhalb der nächsten zwei Jahre erforscht und zur Marktreife entwickelt werden.. Dabei werden sowohl eine neue Gerätekomponente als auch passende Selten-Erd-Farbstoffe entwickelt.. Neue Farbstoffsonden werden für die neue Gerätekomponente und Schlüsselanwendungen „maßgeschneidert“.. Das neue Produkt soll präzise, mobil, einfach zu bedienen und preiswert sein, um eine tiefe Durchdringung im Diagnostik- und Analysemarkt zu ermöglichen.. Einsatzorte wären zum Beispiel der schnelle Nachweis von MRSA (Multi-resistenter.. Staphylococcus aureus.. ) während der Patientenaufnahme im Krankenhaus oder die Analyse von Blutproben in einer Facharztpraxis.. Derzeitige Durchflusszytometer sind in beiden Fällen zu teuer und arbeitsintensiv in der Dateninterpretation.. Die 2011 aufgetretene Welle an EHEC-Infektionen (Enterohämorrhagische.. Escherichia Coli.. ) zeigt die Notwendigkeit mobiler, preiswerter und vor allem schneller Testsysteme.. Martin Gründkemeyer.. Netzwerk Oberfläche NRW.. Technologieförderung Münster GmbH (.. Mendelstraße 11.. D-48149 Münster.. : +49-(0)251 980–1125.. Fax: +49-(0)251 980-31125.. gruendkemeyer@technologiefoerderung-muenster.. Martin Gründkemeyer.. Technologieförderung Münster GmbH.. Münster.. Durchflusszytometrie, Sonden, Fluoreszenz, Methoden, BMWi, MRSA, Phosphoreszenz, Seltene Erden, FCM.. de/spezialthemen/zellbiologie/leuchtdauer-verlaengerung..

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  • Title: Laborwelt Spezial: DNA Enrichment - Laborwelt
    Descriptive info: DNA Enrichment.. Bis auf das PacBio RS-System sind alle Next-Generation-Sequenzer auf einen PCR-Schritt vor der eigentlichen Sequenzierungsarbeit angewiesen, der Zielsequenzen anreichert.. LABORWELT stellt in diesem Spezial die neuesten Trends im Forschungsfeld Zielgen-Anreicherung vor.. Dabei genauer im Fokus: Aspekte der Fertigung von Mikrofluidikchips, Automation und Diagnostik.. Roche.. Zahlreiche Anwendungen des Next-Generation-Sequencings zielen auf die Untersuchung ganz bestimmter interessierender genomischer Regionen ab.. Damit der Einsatz der Ultrahochdurchsatz-Instrumente wirtschaftlich wird, müssen deshalb die interessierenden Loci mittels PCR vervielfältigt werden, zumindest bei den Sequenzern der 2.. Generation am Markt, die mittels Fluoreszenz-Readout die Sequenz bestimmen.. Nicht amplifiziert wäre das Signal viel zu schwach, um detektiert zu werden.. Die Amplifikation ist indes nicht trivial: Gilt es doch, alle zu sequenzierenden Abschnitte um genau denselben Faktor zu vervielfältigen.. Diese aufwändige Probenvorbereitung – die Targetgenanreicherung –,  ...   Hübner und Kollegen unlängst gezeigt.. In einer Familienstudie konnten sie mittels sogenannter SeqCap-Microarrays ein Gen für die erbliche Innenohrschwerhörigkeit identifizieren und erste Hinweise auf dessen Funktionsweise finden.. Zur Serienreife entwickelt haben der US-Mikrofluidik-Experte Raindance und der Kunststoff-Spezialist Sony DADC Austria einen Mikrofluidikchip, der es ermöglicht, Millionen von Mikrotröpfchen herzustellen, in denen jeweils eine getrennte PCR-Reaktion abläuft.. Eine Automation der PCR-Probenvorbereitung für Next-Generation-Sequencing-Anwendungen für den Genome Sequencer FLX (Roche Applied Science) bietet seit kurzem die Firma Hamilton Robotics an.. DNA Enrichment, Zielgen-Anreicherung, Krebs, Next-Generation-Sequencing, Hochdurchsatzsequenzierung, Automation, Lab-on-Chip, Capture Array, Daniela Steinberger, Saskia Biskup, Kerstin Stangier, Hanns-Georg Klein, PCR.. Chromothripsis – wenn das Genom explodiert.. NGS-basierte Diagnostik.. Kunststoff-Know how: Basis für Lab-on-Chips zur Zielgen-Anreicherung.. Auffinden einer Mutation für erblichen Hörverlust mit Capture Arrays.. Automation der Zielgenanreicherung für den GS FLX.. de/spezialthemen/dna-enrichment..

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  • Title: Chromothripsis – wenn das Genom explodiert - Laborwelt
    Descriptive info: Chromothripsis – wenn das Genom explodiert.. Erst seit Kurzem ist bekannt, dass Krebs durch explosionsartig in einem einzigen Schritt auftretende chromosomale Umlagerungen entstehen kann.. Was allerdings hinter dem Chromothripsis genannten Phänomen steckt, lag bislang im Dunkeln.. Korbel und Kollegen haben bei der Sequenzanalyse des Genoms von Patienten mit Sonic Hedgehog-Medulloblastom nun erstmals zeigen können, dass eine Mutation im Tumorsuppressorprotein p53 stark mit der Chromothripsis korreliert.. In dieser Tumorart tritt der neue Krebsmechanismus bei 30% der Patienten auf.. Nun soll untersucht werden, ob und in welchen Tumorarten der neuentdeckte Mechanismus eine Rolle spielt.. Jan Korbel ist als Gruppenleiter innerhalb der Abteilung Genome Biology des EMBL in Heidelberg tätig.. Der Spezialist für genomische Strukturvariationen promovierte 2005 – nach Studium der Biotechnologie an der TU Berlin – an der HU Berlin und am EMBL in Heidelberg.. Als Post-Doc forschte Korbel in Dr.. Mark Gersteins Labor an der Yale University in New Haven.. 2008 kehrte er zurück ans EMBL.. Der Genomics- und Bioinformatikexperte arbeitet in internationalen Großprojekten mit, wie dem 1000 Genomes-Projekt oder dem Internationalen Cancer Genome Consortium.. Genome Sequencing of Pediatric Medulloblastoma Links Catastrophic DNA Rearrangements with TP53 Mutations, CELL 2012 Jan 20; 148(1):59-71.. Korbel:.. Vor rund einem Jahr beschrieb die Arbeitsgruppe um Peter Campbell im britischen Cambridge einen neuartigen Mechanismus der Krebsentstehung namens „Chromothripsis“.. Dabei kommt es zu einer geradezu explosionsartigen Umlagerung großer Teile des Erbguts einer zuvor gesunden Zelle – Ergebnis ist die Entwicklung von Krebs.. Nach Erscheinen der Studie von Campbell blieb jedoch unklar, welche zellulären Mechanismen Chromothripsis bewirken, oder ob es genetische Prädispositionen für sie gibt.. Unsere Forschung hat in diesem Zusammenhang zu sehr interessanten, neuen Erkenntnissen geführt.. Bei kindlichen Hirntumoren fanden wir, dass eine Mutation im Gen für das Protein p53 Chromothripsis auslöst.. p53 wird auch „Wächter des Genoms“ genannt, denn das Protein sorgt normalerweise dafür, dass gesunde Zellen bei Erbgutschäden die Zellteilung einstellen  ...   Genom, die auf explosionsartige Umlagerungen hindeuteten, wie sie vorher noch nicht in Hirntumoren beschrieben worden waren.. Schnell wurde uns klar, dass wir neue Einblicke in die Krebsentstehung durch Chromothripsis gewonnen hatten.. Wie sind Sie experimentell vorgegangen?.. Im Anschluss an die Analyse des Erbguts des Mädchens unterzogen wir Tumorproben von 98 Medulloblastomen einer Erbgutanalyse.. In 13 der 98 Proben entdeckten wir das für Chromothripsis typische Chromosomen-Chaos.. In allen 13 Tumoren fand sich ein verändertes p53 Gen, während wir bei Patienten mit normalem p53 nicht explosionsartige Veränderungen festgestellt haben.. Wo liegen die biologische Relevanz Ihrer Ergebnisse oder mögliche Anwendungen?.. Wir prüfen derzeit, ob wir künftig bei allen Patienten mit SHH-Medulloblastomen nach erblichen p53-Mutationen suchen sollen.. Liegt eine solche Mutation vor, so haben die Betroffenen ein erheblich erhöhtes Krebsrisiko – ohne davon zu wissen.. Entdecken wir einen erblichen p53-Defekt, so können wir engmaschige Früherkennungsuntersuchungen empfehlen, um mögliche Tumoren in einem besser behandelbaren Stadium zu entdecken und so die Heilungschancen signifikant zu verbessern.. Ein weiterer Grund spricht dafür, bei Patienten mit SHH-Medulloblastomen nach erblichen p53-Mutationen zu fahnden: Liegt eine solche Mutation vor, so ist besondere Vorsicht bei der Wahl der Behandlungsmethoden geboten, denn Strahlentherapie und auch einige Zyto-statika wirken, indem sie das Erbgut schädigen.. Bei Menschen mit vererbtem p53-Defekt ist die DNA-Reparatur jedoch in allen Körperzellen beeinträchtigt, so dass therapiebedingte DNA-Schädigungen leicht zu weiteren Tumoren führen könnten.. Wie gehen Ihre Arbeiten jetzt weiter?.. Wir werden auch in anderen Krebsarten nach Merkmalen von Chromothripsis suchen, mit dem Ziel, weitere genetische Faktoren zu erkennen, die bei diesem Phänomen eine Rolle spielen.. Chromothripsis führt zu ausgesprochen aggressiven Tumoren, deshalb halten wir es für sehr wichtig, den molekularen Mechanismus vollständig aufzuklären.. Wir erhoffen, dadurch den Weg für bessere diagnostische Verfahren oder neue Krebstherapieformen frei zu machen.. Jan Korbel,.. jan.. korbel@embl.. Jan Korbel.. korbel@embl.. Krebs, Jan Korbel, EMBL, Heidelberg, Chromothripsis, p53, Tumor, Bioinformatik, Genomik.. de/spezialthemen/dna-enrichment/chromothripsis-wenn-das-genom-explodiert..

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  • Title: NGS-basierte Diagnostik - Laborwelt
    Descriptive info: NGS-basierte Diagnostik.. Sequenzierungs-basierte Diagnose-Assays spielen vor allem eine Rolle bei der Diagnostik monogener Erkrankungen.. Mit zunehmender Genauigkeit, aber auch durch den rapiden Kostenverfall beim Next-Generation Sequencing werden neben der klassischen Sanger-Methode die ultraschnellen Sequenzer zunehmend interessant für die Diagnostik.. Als großer Vorteil erscheint dabei, dass die bisherige Stufendiagnostik durch die Erfassung multipler Mutationen in einem einzigen Test eingesetzt werden kann.. Da die Maschinen aber bislang alles andere als einfach bedienbar sind, wie sonstige Diagnostiktest, werden die meisten Tests bislang von hochspezialisierten Dienstleistern angeboten.. Bis die zum Einsatz standardisierter Assays in der klinischen Diagnostik scheint es indes noch ein weiter Weg.. Die Experten von links nach rechts: Saskia Biskup (Gründerin und Geschäftsführerin der CeGaT GmbH, Tübingen), Hanns-Georg Klein (Facharzt für Laboratoriumsmedizin, Martinsried), Wera Hofmann (Medical Director der LifeCodexx AG) und Daniela Steinberger (Geschäftsführerin der bio.. logis GmbH).. Saskia Biskup.. Welche Vorteile bieten Diagnostikpanels auf Basis des Next-Generation Sequencings und wie genau müssen sie mindestens sein?.. Biskup:.. Unter einem Diagnostik-Panel versteht man die gleichzeitige Sequenzierung aller für eine bestimmte Erkrankung relevanten Gene.. Dies ist deutlich schneller und kostengünstiger als die herkömmliche Gen-für-Gen-Sequenzierung.. Zudem – und das ist das Entscheidende – führt die Panel-Diagnostik aufgrund der parallelen Sequenzierung von bis zu mehreren hundert Genen signifikant häufiger zum Auffinden der genetischen Ursache.. Ziel der genetischen Diagnostik ist die Diagnosesicherung und damit die eindeutige Zuordnung des Krankheitsbildes.. Dadurch erhalten Patienten Gewissheit, eine Prognoseabschätzung kann getroffen werden, und Familienangehörige können beraten und gegebenenfalls präventiv behandelt werden.. Zudem können Therapien angepasst und wirkungslose Therapien vermieden werden.. Die Panel-Diagnostik ist eine neu verfügbare Methode, mit der Veränderungen in den untersuchten Genen mit hoher Genauigkeit ausgeschlossen oder identifiziert werden können.. Diese hohe Genauigkeit ist der wichtigste Vorteil gegenüber der Gesamtgenom-Sequenzierung.. Zudem wird das Auffinden von Zufallsbefunden, die nicht im Zusammenhang mit der untersuchten Erkrankung stehen, praktisch ausgeschlossen.. Insgesamt führen die Diagnostik-Panels zu deutlich höheren Aufklärungsquoten und stehen als schnelle, effiziente und kostengünstige.. Methode für Ratsuchende, Betroffene, Ärzte und Wissenschaftler weltweit zur Verfügung.. med Saskia Biskup ist die Gründerin und Geschäftsführerin der CeGaT GmbH in Tübingen.. saskia.. biskup@cegat.. Hanns-Georg Klein.. Welchen Nutzen verspricht eine NGS-basierte DNA-Analytik in der molekularen Onkologie und der HLA-Typisierung?.. Klein:.. Das Verständnis der molekularen Mechanismen, die zur Tumorentstehung und -progression oder Therapieresistenz führen, sind wichtig für die Entwicklung neuer Krebsmedikamente.. Mit Beginn der systematischen Genomforschung vor etwa 20 Jahren konnten neue Zielstrukturen identifiziert werden, die individuellere und nebenwirkungsärmere Therapien möglich machten.. Die Charakterisierung von Mutations- und Aktivierungsmustern bestimmter Gene identifizierte „oncogene targets“ und wurde damit zur Grundlage einer stratifizierten Therapie mit monoklonalen Antikörpern (mAB) oder „small molecules“ (z.. Tyrosinkinaseinhibitoren TKI).. Dieser Ansatz wird unter dem Begriff „personalisierte Medizin“ zusammengefasst und heute durch den Einsatz von Hochdurchsatz-NGS-Geräten nochmals erheblich beflügelt.. Für die Diagnostik relevant ist die Tatsache, dass bei hämatopoetischen Neoplasien und soliden Tumoren meist eine Mischung von Tumorzellen und normalen Zellen vorliegt, so dass bereits kleinste  ...   Transplantat-gegen-Wirt-Erkrankung oder Transplantatabstoßung.. Das NGS-Verfahren ermöglicht mit angemessenem Zeit- und Kostenaufwand die Untersuchung genetischer Unterschiede auf weitere potentiell relevante Gene auszuweiten.. Somit können die Spenderauswahl optimiert und letztendlich bessere Transplantationsergebnisse erzielt werden.. med.. Hanns-Georg Klein, Facharzt für Laboratoriumsmedizin, Medizinische Genetik, Martinsried*.. info@medizinische-genetik.. Wera Hofmann.. Welche Vorteile und Limitierungen bieten sequenzierungsbasierte Bluttests im Vergleich zu invasiven vorgeburtlichen Untersuchungsmethoden?.. Hofmann:.. Ausgangspunkt des Bluttests ist die Feststellung, dass die im mütterlichen Blut zirkulierende zellfreie fetale DNA mittels NGS-Technologien analysiert werden kann.. Im Unterschied zu invasiven, vorgeburtlichen Untersuchungsmethoden birgt der Bluttest kein eingriffsbedingtes Fehlgeburtsrisiko.. Bei negativem Testergebnis bleibt einer großen Mehrheit schwangerer Frauen mit einem Risiko für Chromosomenstörungen eine belastende invasive Untersuchung erspart.. In Deutschland könnten daher jährlich etwa 600 ungeborene Kinder vor den tödlichen Folgen eines invasiven Eingriffs bewahrt werden.. Während der Bluttest ab der 12.. Schwangerschaftswoche (SSW) erfolgt, wird eine Fruchtwasseruntersuchung nicht vor der 14.. SSW durchgeführt.. Allerdings ist der Bluttest derzeit auf die Bestimmung von autosomalen numerischen Chromosomenstörungen wie der Trisomie 21 begrenzt.. Auch gibt er keinen Aufschluss über die Form der Trisomie, ob es sich zum Beispiel um eine freie Trisomie oder eine erblich bedingte Translokations-Trisomie handelt.. Dies kann nur eine invasive vorgeburtliche Untersuchung klären.. Daher ist schwangeren Frauen mit einem auffälligen Ergebnis des Bluttests eine invasive vorgeburtliche Abklärung der genetischen Ursachen zu empfehlen.. Wera Hofmann, ist Medical Director der LifeCodexx AG, eines Tochterunter-nehmens der Konstanzer GATC Biotech AG.. Daniela Steinberger.. Wie werden sich durch den Einzug der Next-Generation-Sequenziergeräte der Markt und die Erstattung sequenzbasierter Tests auf Erbkrankheiten verändern?.. Steinberger:.. Ein Ende der rasanten Entwicklung rund um die DNA-Analysetechnologien ist derzeit überhaupt noch nicht abzusehen.. Wie wir die anwendbaren Techniken bezeichnen, ob „next-“ oder „next-next-generation-sequencing“ ist dabei einerlei.. Hinter diesen Begriffen, verbergen sich ohnehin viele verschiedene Methoden.. Die Methoden, die sich auf dem Markt der Diagnostik von erblichen Merkmalen und Erkrankungen durchsetzen werden, sind vermutlich durch mehrere Attribute gekennzeichnet: Die Ergebnisse sind günstig zu generieren und stabil sowie einfach in der Anwendung bei größtmöglicher Präzision.. Allein das macht allerdings noch keine markt- und erstattungsfähige Diagnostik daraus.. Das Management zur Nutzbarmachung der vielen günstig und akkurat produzierten Sequenzen wird dann das „next-generation“-Ding der Zukunft werden.. Erst damit wird sich der Nutzen individueller Genome oder Genomteile erschließen und eine klinische Anwendung möglich.. Letzteres wäre schließlich eine Voraussetzung für die Erstattung.. Nach „NGS“ lauten die Akronyme und Schlagworte der Zukunft dann „GIM“ –„genetic information management“- für den mit IT-Tools strukturierten Zugang zum „Interpretom“, zur Gesamtheit der interpretierbaren DNA-Varianten.. Letztlich wird die Gemeinschaft der Versicherten es sich nicht leisten können, auf Erkenntnisse genetischer Diagnostik zu verzichten.. Die Einbindung des Interpretoms in die elektronische Gesundheitsakte wird dann ein Punkt im Katalog der zu erstattenden Leistungen werden.. Daniela Steinberger, Medizinische Leitung Geschäftsführerin, bio.. logis GmbH, Frankfurt am Main.. gabrielcyzk@biocom.. Saskia Biskup, CeGaT GmbH, Hanns-Georg Klein, Wera Hoffmann, LifeCodexx AG, Daniela Steinberger, bio.. logis.. DNA Enrichment.. de/spezialthemen/dna-enrichment/ngs-basierte-diagnostik..

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  • Title: Kunststoff-Know how: Basis für Lab-on-Chips zur Zielgen-Anreicherung - Laborwelt
    Descriptive info: Lab-on-Chips.. Kunststoff-Know how: Basis für Lab-on-Chips zur Zielgen-Anreicherung.. Bereits vor zwei Jahren berichtete RainDance Technologies Inc.. von einem skalierbaren Multiplex-PCR-Verfahren auf Basis seiner Mikrotröpfchen-Technologie, mit dem sich interessierende genomische Regionen vor Sequenzierung gezielt anreichern lassen (vgl.. LABORWELT 3/2009).. Dank dem Fertigungs-Know-how von Sony DADC steht nach zweijähriger Kooperation jetzt ein hochdurchsatzfähiger Chip zur Verfügung, der einen wirtschaftlichen Einsatz der Next Generation-Sequenzierung zur Untersuchung von krankheitsassoziierten Genen, SNPs, chromosomaler Hot Spots etc, ermöglicht.. Neben der Targetgen-Anreicherung soll der Chip künftig auch zur Zellsortierung eingesetzt werden.. RainDance nimmt durch die von Sony DADC produzierten „Smart Consumables” erfolgreich am Wettbewerb um den Hochdurchsatz-Markt für Life Sciences-Instrumente teil.. 1: Das Herzstück der gezielten Genanreicherung durch Mikrotröpfchen-PCR ist der HeatWave™-Chip (links).. Der HeatWave™ TS-Chip (rechts) ist stapelbar.. 2: Um interessierende genomische Loci hochparallel anzureichen, werden beim Rainstorm™-Verfahren zunächst mit einem Netzmittel stabilisierte Tröpfchen von je 8 pl Volumen erzeugt, die PCR-Primerpaare (a) und genomische Template-DNA (b) enthalten.. Je ein Tropfen der Bibliothek mit bis zu 4.. 000 Primerpaaren und je ein Tropfen mit der genomischen DNA werden in separate Kanäle eines Mikrofluidikchips geladen, paaren sich dort und werden in einer Kammer (c) durch ein elektrisches Feld (schwarze Dreiecke = Elektroden) fusioniert.. Die PCR-Tröpchen werden außerhalb des Chips in Standard-PCR Tubes gesammelt.. Die enthaltene DNA wird anschließend in handelsüblichen Thermocyclern im Tropfen amplifiziert.. Dies ermöglicht ein Multiplexing in einem PCR-Röhrchen, das mehreren hundert bis tausend Amplifikation unter den Bedingungen einer Singleplex-Reaktion entspricht.. Die auf Mikro-Tröpfchen basierende, „high-throughput“-fähige Kerntechnologie von RainDance, RainStorm.. TM.. , erzeugt Millionen aufeinanderfolgender Tröpfchen, die als distinkte Reaktionsräume fungieren und ein einzelnes Molekül, eine Zelle oder eine Reaktion umschließen können (Abb.. Bei der Targetgen-Anreicherung fungiert jedes Tröpfchen als Reaktionsraum, in dem genomische DNA auf ein Primerpaar trifft und mittels PCR amplifiziert wird.. Dazu werden auf einem Mikrofluid-Chip zunächst Tröpfchen erzeugt, je ein Tröpfchen mit genomischer DNA und mit Primer zusammengeführt, fusioniert und die Tröpfchen in PCR-Röhrchen gesammelt.. Nach hochparalleler PCR in den Millionen Tropfen können die gezielt angereicherten DNA-Abschnitte sequenziert werden (vgl.. Das Flagschiff von RainDance ist das RDT ThunderStorm System – eine vollautomatisierte Instrumenten-Plattform für das gezielte Next-Generation-Sequenzierung, die kompatibel mit allen marktgängigen Sequenzern ist und eine genaue Klassifizierung potentiell aller Varianten in jeder Regionen eines Genoms ermöglicht.. Dies ist zum Beispiel bei der Erkennung von krebsassoziierter Mutationen hilfreich.. Herzstück des ThunderStorm ist der HeatWave.. TS-Probenchip  ...   während des Bonding-Prozesses nicht zerstört werden und ihr Durchmesser präzise innerhalb des engen Toleranzbereiches liegt, der ein reproduzierbares Tröpfchenvolumen garantiert (± 1%).. Des Weiteren war es notwendig, die Elektroden genau positioniert zu drucken, um exakt definierte Tröpfchenfusionen zu induzieren.. Mitentscheidend für die Fertigung eines massentauglichen Chip war, dass Sony DADC die gesamte Wertschöpfungskette abdecken kann – von Mastering zu Spritzguss, inklusive Elektrodendruck, Verklebung und Assemblierung sowie Etikettierung, Verpackung und Logistik.. Ein weiterer Faktor war es, eine langfristige Zusammenarbeit sicherstellen zu können, wie für Sony DADC als weltweit führenden Produzenten möglich.. Die von Sony DADC produzierte Version des HeatWave.. -Chips erhielt bei seiner Markteinführung im Herbst 2011 das Lob der Kritiker und unterstützt alle kommerziellen Anwendungen des RDT ThunderStorm-Systems.. Dies schließt sowohl die „targeted ultra-deep cancer mutation detection” als auch die firmeneigenen Screening-Panels für Genanalysen mit ein: ADMESeq™, ASDSeq™, XSeq™ und HLASeq™.. Aufgrund des rapiden Fortschritts der Genomforschung war RainDance von Beginn an interessiert, einen Chip anzubieten, der gleichzeitig zwei Proben analysieren kann.. Sony DADC hat dies ermöglicht: Der HeatWave.. TS Chip wird im zweiten Quartal 2012 in die Massenproduktion gehen.. Dank seiner Stapelbarkeit (Abb.. 2) und der Möglichkeit der vollautomatisierten Probenbeladung verspricht der neue Chip, die Produktivität auf ein.. bis dato.. unbekanntes Niveau zu heben und ermöglicht es Wissenschaftlern so, die Analysenkosten pro Probe zu senken und den Personalaufwand – verglichen mit anderen Methoden – deutlich zu reduzieren.. Roch Kelly, Senior Vice President Operations bei RainDance, zeigt sich mit der Zusammenarbeit hochzufrieden: „Dank den zahlreichen Vorteilen des von Sony DADC produzierten neuen HeatWave TS Chips können unsere Kunden ihre Proben schneller, einfacher und weitaus kostengünstiger als jemals zuvor analysieren.. Sony DADC ist ein erstklassiger Zulieferer, der auf jahrzehntelange Erfahrung in den Bereichen der Fertigung optischer Disks und regulierte Märkte zurückgreifen kann und somit eine wertvolle Quelle für zukünftige Produkte im Bereich „Smart Consumables“ darstellt.. Laut Christoph Mauracher, Senior Vice President bei Sony DADC BioSciences, belegt die Zusammenarbeit mit RainDance, dass Sony DADC ein Schlüsselpartner für führende Life Sciences-Unternehmen weltweit sein kann.. „Wir glauben, dass unsere Fähigkeit, hochentwickelte Mikrostrukturen in Polymeren herstellen zu können, kombiniert mit flexibler Produktion und Logistik exakt die Kombination liefert, wie sie von aufstrebenden und etablierten Unternehmen in diesem aufregendem Markt benötigt werden.. “.. Manfred Koranda.. Sony DADC Austria AG.. Salzburg.. manfred.. koranda@sonydadc.. Zielgen-Anreicherung, Mikrotröpfchen-PCR, Genanalyse, PCR, Lab-on-Chip, Next-Generation-Sequenzierung, Hochdurchsatzsequenzierung, Kunststoff.. de/spezialthemen/dna-enrichment/lab-on-chips..

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