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

  • Title: Gene gezielt modifizieren mit Designer-Nukleasen - 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.. 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Mitglieder unserer Partnerverbände erhalten die gedruckte Ausgabe der LABORWELT.. Suchen.. Kontakt.. RSS.. Werbung.. BIOCOM AG.. LABORWELT.. Startseite.. Mit Nukleasen Gene modifizieren.. Thema:.. Gene Editing.. Gene gezielt modifizieren mit Designer-Nukleasen.. Gene Targeting, also die gezielte Modifikation eines bestimmten Gens in embryonalen Stammzellen (ES-Zellen) der Maus, war bislang die Standardmethode zur funktionellen Genomanalyse und um Tiermodelle für die Biomedizin bereitzustellen.. Damit wurde die Maus zum meistverwendeten Säugetiermodell – und die Entwickler der Technologie 2007 mit dem Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet.. Obwohl das Potential dieser Technologie für viele Spezies offensichtlich ist, konnten funktionale ES-Zellen bislang nur für die Spezies Maus, Ratte und Affe etabliert werden.. Gene Targeting beim Nutztier kann zwar mittels somatischem Kerntransfer erzielt werden, ist aber technisch aufwendig.. Bei beiden Methoden muss die genetische Veränderung über homologe Rekombination.. in vitro.. kultivierter Zellen durchgeführt werden.. Die verwendeten Zellen müssen die Fähigkeit besitzen, die Entwicklung eines neuen Lebewesens zu unterstützen oder zu tragen.. Seit einiger Zeit steht aber eine Alternative zur Verfügung, das Gene Editing.. Abb.. 1: Aufbau und Wirkungsweise von Designer-Nukleasen.. A.. ZFNs und TALENs unterscheiden sich nur durch die Beschaffenheit der DNA-Bindedomänen.. B.. Gene Editing mittels Designer-Nukleasen resultiert entweder in einem Knock-out oder in der Einführung einer exogenen DNA-Sequenz.. DSB: Doppelstrangbruch, HR: Homologe Rekombination.. Vergrößern.. 2: Gene Editing mit Hilfe von ZFNs in Kaninchen-Oozyten.. Mit der Einführung des Gene Editing – so genannt, um es vom Gene Targeting zu differenzieren – wurde unlängst eine technologische Hürde übersprungen, sowohl hinsichtlich der Effizienz, mit der gezielte Veränderungen ins Genom eingebracht werden können, als auch hinsichtlich der Auswahl der Spezies.. Die Methode beruht auf dem Einsatz neuartiger sequenzspezifischer Designer-Nukleasen: Zink-Finger-Nukleasen (ZFNs) oder TAL-Effektornukleasen (TALENs).. Sie sind in Pflanzen, Reptilien, Fischen und Säugetieren aktiv.. Durch die hohe Effektivität kann die Genmanipulation in Zellen, aber auch direkt in der befruchteten Eizelle durchgeführt werden, und das selbst für Säugetierarten, für die es weder funktionale ES-Zellen gibt noch der Kerntransfer eine Option darstellt.. ZFNs und TALENs werden häufig auch als molekulare Scheren oder Designer-Nukleasen bezeichnet, da sie eine Zielsequenz im Genom erkennen und dort einen DNA-Doppelstrangbruch induzieren.. Daraus folgt, dass sowohl ZFNs als auch TALENs Elemente zur Sequenzerkennung und Endonuklease-Aktivität besitzen müssen (vgl.. 1A).. Aufbau von Designer-Nukleasen.. Die seit mehreren Jahren bekannten ZFNs beruhen – wie der Name schon impliziert – auf dem Motiv der Zink-Finger, welche ubiquitär in Transkriptionsfaktoren gefunden werden.. Ein einzelner Zink-Finger hat eine Größe von 20 bis 30 Aminosäuren und ist strukturell gekennzeichnet durch das Vorhandensein von zwei β-Faltblättern und der als Erkennungshelix bezeichneten α-Helix.. Der am häufigsten verwendete Typ von ZFNs besteht aus drei bis vier Zink-Fingern; jeder davon bindet drei aufeinanderfolgende Basen der Zielsequenz.. Somit ergibt sich für eine einzelne ZFN eine Erkennungssequenz von 9 bis 12 Basenpaaren, für ein ZFN-Paar von 18 bis 24 Basenpaaren.. TALENs beruhen auf den Transkriptionsaktivator-ähnlichen (transcription activator-like effector, TAL) Effektoren, welche erstmals als Virulenzfaktoren in Pflanzenpathogenen wie.. Xanthomonas.. spp.. gefunden wurden.. Die DNA-Bindung von TAL-Effektoren wird über eine Domäne mit 12 bis 27 Wiederholungseinheiten von je 33 bis 35 Aminosäuren vermittelt, wobei jede Einheit über zwei hochvariable Aminosäurereste (repeat-variable di-residue, RVD) an genau eine Base der Zielsequenz bindet.. Mit einem Aufgebot von nur vier verschiedenen Wiederholungseinheiten ist es somit theoretisch möglich, für jede beliebige DNA-Sequenz einen passenden TAL-Effektor zu entwerfen, welcher je nach Anzahl der Wiederholungseinheiten eine Sequenzspezifität von 12 bis 27 Basenpaaren besitzt, für ein TALEN-Paar somit 24 bis 54 Basenpaare.. Diese hohe Spezifität der DNA-Bindedomänen sollte garantieren, dass nur die Zielsequenz beziehungsweise das Zielgen erkannt wird.. Während die Erkennungssequenz eines normalen Restriktionsenzyms sechs Basenpaare umfasst und somit im Durchschnitt alle 4.. 096 Basenpaare auftritt, sollte eine 18 Bp-Erkennungssequenz einer Designer-Nuklease nur einmal in 69 Milliarden Basenpaare vorhanden sein – zum Vergleich: das menschliche haploide Genom umfasst 3 Milliarden Basenpaare.. Sowohl in TALENs als auch in ZFNs ist die jeweilige DNA-Bindedomäne mit der katalytischen Domäne der Endonuklease FokI fusioniert, welche nach Dimerisierung einen Doppelstrangbruch in der Trennungssequenz zwischen den beiden Erkennungssequenzen induziert.. TALE- und ZF-Nukleasen werden immer paarweise eingesetzt, mit Erkennungssequenzen für beide DNA-Stränge und mit einem Abstandshalter von etwa 15 Basenpaaren zwischen den Erkennungssequenzen.. Dieser Zwischenbereich wird dann von der FokI-Endonuklease gespalten.. Gene Editing.. und.. in vivo.. Wie auch die bereits  ...   Targeting zu revolutionieren.. Biallelische Knock-outs, die vorher meist nur durch Züchtung erreicht werden konnten, können mit Hilfe von Designer-Nukleasen in einem Schritt realisiert werden.. Ebenso ist es möglich, durch gleichzeitige Anwendung verschiedener TALENs oder ZNFs zwei Targets gleichzeitig zu verändern.. All dies ist zudem in Spezies möglich, in denen Gene Targeting mit den bisherigen Methoden nicht oder nur schwer durchführbar war, einschließlich Pflanzen und Reptilien.. Designer-Nukleasen sind ein effizientes, zeitsparendes Werkzeug für die funktionelle Genanalyse und bieten Möglichkeiten für die Herstellung komplexer Krankheitsmodelle zur besseren Erforschung von Humanerkrankungen in physiologisch relevanten Tierspezies.. Große Chancen bieten sich auch in der personalisierten Medizin: Die große Effektivität von TALENs, ihre geringe Off-Target-Aktivität und die Tatsache, dass nach der Genkorrektur keine fremden Sequenzen im Genom zurückbleiben, machen sie zu idealen Werkzeugen für die Gentherapie.. Literatur.. 1.. Hockemeyer, D.. et al.. Genetic engineering of human pluripotent cells using TALE nucleases.. Nature biotechnology 29 (2011), 731-734.. 2.. Li, T.. Modularly assembled designer TAL effector nucleases for targeted gene knockout and gene replacement in eukaryotes.. Nucleic acids research 39 (2011), 6315-25.. Hauschild, J.. Efficient generation of a biallelic knockout in pigs using zinc-finger nucleases.. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 108, 12013-12018 (2011).. Santiago, Y.. Targeted gene knockout in mammalian cells by using engineered zinc-finger nucleases.. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 105 (2008), 5809-14.. 5.. Reyon, D.. FLASH assembly of TALENs for high-throughput genome editing.. Nature biotechnology 30 (2012), 460-5.. 6.. Flisikowska, T.. Efficient immunoglobulin gene disruption and targeted replacement in rabbit using zinc finger nucleases.. PloS one 6 (2011), e21045.. Korrespondenzadresse.. Dr.. Tatiana Flisikowska.. TU München.. Lehrstuhl für Biotechnologie der Nutztiere.. Liesel-Beckmann-Str.. 85354 Freising.. Tel.. : +49-(0)8161-712030.. tatiana.. adamowicz@wzw.. tum.. Infos.. Denise Nguyen.. M.. Sc.. Prof.. Angelika Schnieke.. Technische Universität München.. Schlagworte.. Designer-Nukleasen, Gene Editing, TALEN, ZNF, Knock-out, Genetik, Pflanzen, Reptilien, personalisierte Medizin.. Drucken.. Versenden.. Twitter.. Facebook.. Mehr zum Spezial.. Funktionsgenomik.. mehr.. Einblick in das humane Sekretom.. Diagnose und Prognose mit Metabolomics-Tests.. Biotechnologie aus dem Mittelmeer.. Antikörper zur Funktions-Analyse des Proteoms.. Sequenzgenaues DNA-Targeting mit TAL-Tools.. Magazin zum Thema.. Heft 3/2012.. 2007-2013 BIOCOM.. http://www.. laborwelt.. de/spezialthemen/funktionsgenomik/mit-nukleasen-gene-modifizieren.. 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).. 9.. 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).. München.. 29.. ScieCon München 2014.. Berlin.. 7.. Februar 2014.. 7th Berlin Conference on IP in Life Sciences – Big data – big drugs.. Sankt Augustin.. 10.. Scientific Data Manager (Weiterbildungskurs).. Fuel specific Cobustion Analysis of Alternative Fuels – Advantages and Challenges for Renewable Energy Sources (TMBF-Seminar).. Frankfurt am Main.. 18.. LaborForum.. Freising.. 24.. Grundlagen der Fermentation (Seminar).. Munich (GER).. 25.. Cell Culture World Congress.. Amsterdam (NL).. 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?.. 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.. 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: Einblick in das humane Sekretom - Laborwelt
    Descriptive info: Human-Sekretom.. Paperwelt.. Einblick in das humane Sekretom.. Erstmals ist es gelungen, einen Großteil der Proteine zu identifizieren, die in humanen Zellen an der Sekretion beteiligt sind, also dem Ausschleusen von Stoffen aus der Zelle.. Um das humane Sekretom zu erfassen, schalteten die Forscher um Rainer Pepperkok vom EMBL in Heidelberg und Kollegen vom University College Dublin in HeLa-Zellen jedes der rund 22.. 000 menschlichen Protein-codierenden Gene mittels RNA-Interferenz (RNAi) aus und beobachteten mit Hochdurch-satzmikroskopie wie stark der Knock-down die Sekretion eines fluoreszenzmarkierten Proteins beeinträchtigte.. Das Ergebnis: Mindestens 545 Proteine sind an der Sekretion beteiligt.. Nach Diplom in Angewandter Physik (1987) und Promotion in Zellbiologie (1992) forschte Dr.. Rainer Pepperkok von 1987-1993 in der Gruppe von Prof.. Wilhelm Ansorge am EMBL in Heidelberg.. Bis 1996 arbeitete er in der Gruppe von Prof.. Thomas Kreis (Universität Genf).. Dann wechselte er als Head of Light Microscopy an den Imperial Cancer Research Fund nach London.. Seit August 1998 ist Pepperkok Teamleiter an der Cell Biology/Cell Biophysics-Einheit sowie Leiter der Advanced Light Microscopy Facility am EMBL in Heidelberg.. Für die Studie wurden mehr als 8 Millionen Zellen und 700.. 000 Mikroskopiebildern ausgewertet.. Von den 545 Proteinen scheinen 143 wichtig für frühe Prozesse, die im Endoplasmatischen Retikulum und Golgi-Apparat stattfinden, 59 sind Bestandteil der bereits bekannten Sekretionsmaschinerie.. Die Arbeiten ebnen den Weg zu einem Verständnis der Regulation von Sekretionsprozessen und bergen damit das Potential, pathologische Störungen der Sekretion kausal zu verstehen.. Simpson JC, Joggerst B, Laketa V, Verissimo F, Cetin C, Erfle H, Bexiga MG, Singan VR, Hériché JK, Neumann B, Mateos A, Blake J, Bechtel S, Benes V, Wiemann S, Ellenberg J, Pepperkok R (2012): Genome-wide RNAi screening identifies human proteins with a regulatory function in the early secretory pathway,.. Nat.. Cell Biol.. 2012 Jun 3;14(7):764-74.. doi:.. 1038/ncb2510.. LABORWELT:.. Was war die Motivation für Ihre Arbeiten und die Wahl Ihres experimentellen Systems?.. Pepperkok:.. Wir haben zum ersten Mal weltweit das Sekretom einer menschlichen Zelle erfasst.. Wir haben dazu HeLa-Zellen gewählt, weil sie technisch einfach zu untersuchen sind.. HeLa-Zellen  ...   Hochdurchsatz-Mikroskope entwickelt, die es uns erlauben, im Hochdurchsatz funktionelle zellbasierte Assays anzuschauen und zu quantifizieren.. Diesen Ansatz haben wir im Laufe der Jahre weiter verfeinert.. Wir mussten in diesem großen Durchsatz Zellen mit siRNAs transfizieren.. Dazu haben wir eine Methode zur reversen Transfektion von Array-gebundenen Zellen entwickelt.. Nach Erstellen einer siRNA-Bibliothek in Kooperation mit Ambion, deren siRNAs jeweils tatsächlich nur die Expression eines Transkripts hemmen, und Entwicklung verschiedener Methoden der automatischen Bildanalyse waren wir soweit, das humane Sekretom erstmals zu analysieren.. Was sind Ihre wichtigsten Ergebnisse?.. Es ist ein immenser technischer Fortschritt, dass wir die Stärke morphologischer Veränderungen der Zelle im Hochdurchsatz erfassen können.. Wissenschaftlich gesehen, gab es gleichermaßen erfreuliche wie auch enttäuschende Ergebnisse.. Wir haben gelernt, dass Schlüsselproteine zum Teil nicht mit dieser Methode identifiziert werden können.. Ein Grund ist, dass sie redundant exprimiert werden, das heißt, ähnliche Proteine übernehmen die Funktion des stillgelegten Proteins.. Das scheint für Schlüsselproteine im sekretorischen Weg ein generelles Prinzip zu sein.. Was wir aber gesehen haben und sehen wollten, sind Proteine die die Sekretion regulieren, zum Beispiel signalübertragende Proteine, wie den EGF-Rezeptor; wir haben 170 Transkriptionsfaktoren identifiziert, deren Rolle beim Membrantransport noch gar nicht erforscht ist.. Unterdessen haben wir Muster gefunden, die darauf heinweisen, dass eine Housekeeping-Aktivität der Sekretion von verschiedenen Gruppen von Transkriptionsfaktoren reguliert wird.. Wie lassen sich die funktionell redundanten Schlüsselproteine weiter analysieren?.. Wir können die funktionelle Redundanz ausnutzen, indem wir das Schlüsselprotein und das funktionell dazu komplementäre Protein gleichzeitig ausschalten.. Wenn wir das tun, sehen wir einen ganz drastischen Effekt auf die Sekretion.. Das ermöglicht die Analyse ganzer Proteinnetzwerke.. Im Falle der Sekretion konnten wir so aufklären, wie Cytoskelett elemente mit dem vesikulärem Coat-Protein interagieren.. Wo liegt das Anwendungspotential Ihrer Ergebnisse?.. Mit derselben Technologie lassen sich auch krankheitsrelevante Protein-Protein-Wechselwirkungen untersuchen.. Wir haben mit Kollegen bereits gegonnen, die Wechselwirkungen beim Proteintrafficking der Zystischen Fibrose zu erfassen.. Thomas Gabrielczyk.. t.. gabrielcyzk@biocom.. RNA-Interferenz, Knock-down, Sekretom, Exozytose, Proteomik, Protein-Protein-Wechselwirkung.. Gene gezielt modifizieren mit Designer-Nukleasen.. de/nc/spezialthemen/funktionsgenomik/human-sekretom.. Kostenloser Newsletter!.. Immer gut Informiert!.. Alle Neuigkeiten im Überblick!.. Die aktuellsten Termine!.. Newsletter..

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  • Title: Optimierung der Bioprozessentwicklung - Laborwelt
    Descriptive info: Bioprozessentwicklung.. Benchtop-Bioreaktoren.. Optimierung der Bioprozessentwicklung.. Die biopharmazeutischen Märkte sind in den letzten beiden Jahrzehnten permanent gewachsen.. Der weltweite Umsatz wird bis 2015 voraussichtlich auf 126 Mrd.. Euro ansteigen.. ; zwischen 2009 und 2016 gehen Analysten von Research Markets von einem jährlichen Umsatzplus von durchschnittlich 11,2% aus.. Um diese Erwartungen zu erfüllen, muss die Biotechnologie-Industrie allerdings ihre Entwicklungskosten senken, Fehler in der späten klinischen Entwicklung minimieren, die Entdeckung neuer Targets und Molekularklassen vorantreiben und die Prozessentwicklung insgesamt beschleunigen.. 1: Paralleles Benchtop-Bioreaktorsystem für die Zellkultur.. Tab.. 1: Bei der Auswahl geeigneter Bioreaktorsysteme sollten Anwender die Anforderungen an ihr neues System evaluieren, insbesondere mit Hinblick auf spezielle Bedürfnisse des Entwicklungsprozesses und die spätere Produktion und Zulassung.. Die „Quality by Design“-Initiative (QbD) der US-amerikanischen Arzneimittelzulassungsbehörde (FDA) bietet Orientierungshilfen zur Verringerung des regulatorischen Aufwands, der mit der Zulassung von Arzneimitteln verbunden ist.. Verfahrensweisen werden rationalisiert, die Entwicklungszeiten für Medikamente verkürzt und die Arbeitsauslastung optimiert.. In der Definition der FDA heißt es: „Quality by Design bezeichnet das Design und die Entwicklung eines Produkts und der dazugehörigen Herstellungsprozesse, die während der Produktentwicklung eingesetzt werden, um zu gewährleisten, dass das Produkt am Ende des Herstellungsprozesses stets die vorab definierte Qualität erreicht“.. Auch wenn die Vorteile von QbD vor allem in der Produktion zum Tragen kommen, wirkten sie bis in die frühesten Stadien der Produktentwicklung zurück.. Die statistische Versuchsplanung (Design of Experiments, DoE), maßstabsgetreue Prognose-Modelle und präzise Prozessanalysen während der Entwicklung fallen allesamt in den Bereich des QbD-Gedankens.. Technologie für die Bioprozessentwicklung.. Die frühe Prozessentwicklung umfasst neben der Zelllinien- und Klonauswahl auch das Screening von Medien, Substratkomposition und Fütterungsstrategien sowie anderer Prozessbedingungen.. Traditionell werden hierzu Schüttelkolben eingesetzt, obwohl deren Einschränkungen allgemein bekannt sind.. Sie ermöglichen indirekt die Kontrolle von Temperatur, des Umgebungsgases und der Agitationsrate.. Die Überwachung und Kontrolle von kritischen Prozessparametern wie beispielsweise dem pH-Wert, dem Gelöstsauerstoff (DO) oder das Anwenden von definierten Fütterungsprofilen sind mit diesen Gefäßen allerdings nicht möglich.. Diese kritischen Faktoren beeinflussen jedoch das Verhalten, die Lebensfähigkeit und Produktivität der Kulturen und damit letztendlich die Produktqualität und -stabilität.. Die Auswahl von suboptimalen Klonen in einer frühen Entwicklungsphase ist bei der Verwendung von Schüttelkolben nichts Ungewöhnliches.. Daraus kann eine verringerte Zellproduktivität und Produktqualität während der gesamten Entwicklung resultieren.. Dieses Risiko lässt sich eliminieren, wenn bereits während des Screenings Geräte verwendet werden, deren physikalische und mechanische Eigenschaften Bioreaktoren im Produktionsmaßstab so gut wie möglich imitieren.. Auf diese Weise lässt sich das Ziel von QbD umsetzen, Qualitätsmaßnahmen, die bereits während der Entwicklung eingeleitet wurden, zu einer hohen Produktqualität zu führen.. Moderne Benchtop-Bioreaktoren verfügen über das Potential, die erforderliche Prozesskonsistenz zu gewährleisten.. Bei den heutigen hochentwickelten Benchtop-Systemen werden Sensoren und IT-Steuermodule eingesetzt, um kritische Prozessparameter wie Temperatur, pH-Wert, Gelöstsauerstoff und Agitation zu überwachen und zu regeln.. Wie in Bioreaktoren im Produktionsmaßstab erfolgen Begasung und Substratzufuhr nach vordefinierten Einstellungen.. Manche Benchtop-Bioreaktoren sind sogar mit einer Prozessanalytik zur Echtzeit-Überwachung von Abgasen, Nährstoffen, Biomasse und anderen Parametern ausgerüstet.. Mittlerweile bieten verschiedene Hersteller Benchtop-Bioreaktorsysteme (meist kleiner als 10 l) an, die sich – mit Ausnahme  ...   Institute definiert das optimale Bioreaktor-System im Kleinmaßstab zur Prozessentwicklung als paralleles Bioreaktor-System mit mindestens 24 einzelnen Bioreaktoren und jeweils ca.. 100 ml Arbeitsvolumen, doppelter Kapazität für Säugetierzellkulturen oder mikrobielle Fermentation und automatischer Probennahme.. Nur wenige handelsübliche Systeme erfüllen diese Kriterien für Bioreaktor-Systeme im Kleinmaßstab.. Miniaturisierte Benchtop-Bioreaktoren sind mit den verschiedensten Konfigurationen und Datenverarbeitungsleistungen erhältlich.. Der Hauptfaktor bei der Beurteilung dieser Systeme ist das Maß an Übertragbarkeit des Labormaßstabs auf den Pilot-/Produktionsmaßstab.. In Tabelle 1 sind die spezifischen Faktoren erläutert, welche bei der Beurteilung eines Benchtop-Systems zu berücksichtigen sind.. Der wachsende Markt für Biopharmazeutika ist stark umkämpft.. Sobald Patente auslaufen, sehen sich die Entwickler von Urheber-Produkten dem Wettbewerb von Wettbewerbern und Biosimilar-Entwicklern ausgesetzt.. Unternehmen, die die Arzneimittelentwicklung rationalisieren, werden mit niedrigeren Entwicklungskosten, kürzeren Fristen und möglicherweise geringeren Herstellungskosten belohnt.. Zur Ausschöpfung dieser Wettbewerbsvorteile müssen weder neue molekularen Targets oder Molekülklassen entdeckt noch eine vollkommen neuartige Prozessausrüstung oder Grundoperationen eingeführt werden: Diese Nutzeffekte sind bereits innerhalb der Unternehmen mit Prozessentwicklungskompetenzen vorhanden.. Moderne Benchtop-Bioreaktoren haben die Art und Weise verändert, wie die Hersteller von biopharmazeutischen Produkten die Prozessentwicklung standardisieren und rationalisieren.. Diese Systeme, die die kritischen Aspekte der großtechnischen Fermentation und Zellkultur imitieren, bieten Daten- und Informations-Managementtools, die die Einhaltung behördlicher Vorgaben sowohl im Hinblick auf die Zulassung als auch auf die QbD-konforme Prozessentwicklung unterstützen.. Potentielle Käufer von miniaturisierten Benchtop-Bioreaktoren sind gut beraten, eine Checkliste mit den Faktoren zu erstellen, die für ihre Arbeitsabläufe sowie ihre regulatorischen und wissenschaftlichen Bedürfnisse relevant sind.. Dies wird ihnen angesichts der breit gefächerten Produktlandschaft dabei helfen zu beurteilen, welche dieser Faktoren die jeweiligen Systeme vorweisen können.. Diese Funktionen und Anforderungen variieren abhängig von den aktuellen und zukünftigen Prozessentwicklungsanforderungen des Endnutzers.. Die führenden Anbieter von Benchtop-Bioreaktoren arbeiten stetig an der Ver-besserung von Funktionalitäten und der Vorhersagbarkeit ihrer Miniatur-Systeme.. Es ist davon auszugehen, dass in den kommenden Jahren eine breitere Palette an Geräten zur Verfügung stehen wird, die für das Screening und die frühe Prozessentwicklung konzipiert sind, insbesondere in einem Größenbereich der zwischen Mikro- und Benchtop-Geräten angesiedelt ist.. [1] US Biopharmaceutical Market – Trends, Forecast, Competition Strategic Analysis (2009-2016), Markets and Markets, 2010.. [2] DePalma A, Microreactors Carve out Growing Niche, Genetic Engineering Biotechnology News 30(3), 2010.. [3] Global Biopharmaceutical Market Report (2010-2015), International Market Analysis Research and Consulting Group (IMARC), 2010.. [4] US Food and Drug Administration, Guidance for Industry: Quality Systems Approach to Pharmaceutical CGMP Regulations, 2006.. [5] Betts JI and Baganz F, Miniature bioreactors: current practices and future opportunities, Microbial Cell Factories 5(21): 2006.. [6] Bareither R and Pollard D, A review of advanced small-scale parallel bioreactor technology for accelerated process development: current state and future need, Biotechnology Progress 27: pp2-4, 2011.. Claudia M.. Hüther.. DASGIP GmbH.. Rudolf-Schulten-Str.. 5,.. 52428 Jülich.. c.. huether@dasgip.. www.. dasgip.. com.. Hüther und Kathrin Schmale.. Jülich.. Prozessentwicklung, Quality by Design, Zulassung, Medikamentenentwicklung, Versuchsplanung, Bioreaktoren, DASGIP.. Fermenter & Prozesse.. Optimierung von Mixed-feeding-Strategien.. Stoffliche Nutzung von Biomasse und Kohlendioxid.. GMP-gerechte Kultur von mesenchymalen Stammzellen.. Chip-basierte Sensoren für die Biotechnik.. Verbesserte Enzym-Hydrolyse von Biomassesuspensionen.. Heft 2/2012.. de/spezialthemen/fermenter/bioprozessentwicklung..

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  • Title: Optimierung von Mixed-feeding-Strategien - Laborwelt
    Descriptive info: Mixed-Feeding.. Optimierung von Mixed-feeding-Strategien.. Feeding-Strategien mit verschiedenen Substraten werden oft untersucht, um die Produktivität der Expression rekombinanter Proteine in.. Pichia pastoris.. zu verbessern.. Normalerweise erfolgt die Optimierung des Substratmischungsverhältnisses oder der Methanolkonzentration empirisch auf Basis zahlreicher Fed-batch-Experimente oder zeitaufwendiger kontinuierlicher Prozesse.. In einer aktuellen Studie haben Wiener Wissenschaftler um Oliver Spadiut die Substratversorgung mit Methanol und Glycerin einem Fed-batch-Prozess entkoppelt und den Einfluss der Substrataufnahmerate q.. s.. auf Substratflux und Expression des Modellproteins Merrettich-Peroxidase in einer.. P.. pastoris.. -Mutante untersucht.. Mit dieser Strategie konnten Spadiut und Kollegen die spezifische Glyzerin-Aufnahmerate bestimmen, bei der die Produktivität nachließ.. Univ.. -Ass.. Dipl.. -Ing.. nat.. techn.. Oliver Spadiut, geboren 1980, promovierte 2008 im Bereich Biotechnologie an der Universität für Bodenkultur (BOKU) Wien.. Für seine Dissertation, die sich mit enzyme engineering und rationalem Protein-Design von Oxidoreduktasen beschäftigte, wurde er mit drei Preisen ausgezeichnet.. Nach Forschungsaufenthalten an Universitäten in Thailand und Kanada und einer knapp zweijährigen Postdoc-Zeit an der Königlich-Technischen Hochschule (KTH) in Stockholm, Schweden, ist er seit 2010 als Universitätsassistent am Institut für Biochemical Engineering unter der Leitung von Prof.. Christoph Herwig an der Technischen Universität Wien (VUT) angestellt.. Dénes Zalai, Christian Dietzsch, Christoph Herwig,Oliver Spadiut; A dynamic fed batch strategy for a.. mixed feed system to increase process understanding; Biotechnol Prog.. 2012 Apr 14.. 1002/btpr.. 1551.. Was ist der Hintergrund Ihrer Arbeiten?.. Spadiut:.. Im Rahmen der Quality-by-Design (QbD)-Initiative fordert die FDA vor allem pharmazeutische Betriebe zu erhöhtem Prozessverständnis und wissenschaftlich basierter Prozesskontrolle auf, um auf dieser Basis gesicherte Produktqualität und -quantität zu erzielen.. Viele pharmazeutisch relevante Proteine werden momentan rekombinant, also mittels gentechnisch veränderter  ...   Glyzerin und Methanol separat und konnten in nur wenigen Experimenten gewisse Effekte der einzelnen Substrate sowohl auf den Metabolismus der Hefe als auch auf die rekombinante Proteinexpression zeigen.. Durch dynamische Fed-Batch-Experimente konnten wir die spezifische Aufnahmerate von Glyzerin, bei der die maximale spezifische Produktivität eines rekombinanten Enzyms erzielt werden konnte und bei deren Überschreitung reprimierende Effekte hervorgerufen wurden, relativ einfach und innerhalb kurzer Zeit bestimmen.. Außerdem konnten wir den Vorteil einer dynamischen Prozessführung gegenüber konventionellen Methoden zeigen und identifizierten einen zeitabhängigen Effekt der Produktivität von.. Diese Arbeit zeigt die Vorteile und den Nutzen der spezifischen Substrataufnahmerate q.. als Parameter für Bioprozesskontrolle und -optimierung in einem mixed-feed-System und unterstreicht die Bedeutung von dynamischen Experimenten in der Bioprozessentwicklung.. Welcher direkte praktische Nutzen lässt sich aus Ihrer Arbeit ziehen?.. Unsere innovative, auf der spezifischen Substrataufnahmerate basierende Strategie, die dynamische Batch- und Fed-Batch-Kultivierungen umfasst, ermöglicht eine schnelle und einfache Charakterisierung rekombinanter Hefestämme, erlaubt wissenschaftlich basiertes Prozessverständnis und führt außerdem zu erhöhten spezifischen Produktivitäten.. Alle diese Elemente stehen im Einklang mit den QbD-Leitlinien, weshalb man die von uns entwickelte dynamische Prozessführung basierend auf q.. als wertvolle Erweiterung der bioprozesstechnologischen Toolbox betrachten kann.. Wie gehen Ihre Arbeiten nun weiter?.. Wir arbeiten gerade an der Entwicklung und Implementierung von Konzepten und Tools, wie Soft-Sensoren, um diese dynamischen Feeding-Regime online kontrollieren und steuern zu können.. Außerdem überprüfen wir, ob unsere Strategie eine generische Methode darstellt, also ob wir sie auch auf andere rekombinante Produkte, verschiedene Hefestämme und sogar andere Mikroorganismen (z.. B.. E.. coli) anwenden können.. Pichia pastoris, Hefe, Fed-batch-Prozess, Fütterungsstrategien, Proteinexpression, rekombinante Proteine.. Optimierung der Bioprozessentwicklung.. de/nc/spezialthemen/fermenter-prozesse/mixed-feeding..

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  • Title: Neue ivD-Plattform - Laborwelt
    Descriptive info: Neue ivD-Plattform.. Blitzlicht.. Neue ivD-Plattform für die simultane Messung von bis zu 500 Parametern.. In einem Verbundprojekt von sieben Fraunhofer-Instituten wurde ein Lab-on-Chip-System etabliert, welches die patientennahe Diagnostik kostengünstig ermöglicht.. Dazu wurde eine kreditkartengroße Kartusche entwickelt, die für einen Assay alle benötigen Reagenzien beinhaltet.. Durch Pumpen, die auf dieser Kartusche integriert sind, wird ein Assay wie etwa in einer Mikrotiterplatte prozessiert.. Zurzeit ist es möglich, zwischen zwei verschiedenen Sensortypen – einem optischen und einem elektrochemischen – zu wählen Dies qualifiziert das System für eine Vielzahl von biomedizinischen Assays.. Dabei ist es durch Microarraytechnik möglich, bis zu 500 verschiedene Analysen simultan durchzuführen.. Neben der Kartusche selbst wurde eine Prozessier- und Ausleseeinheit als Basisstation entwickelt.. Diese ermöglicht es, anwenderfreundlich einen Assay innerhalb von ca.. 15 Minuten ablaufen zu lassen.. Fraunhofer ENAS, IBMT, ISIT.. Fraunhofer ivD-Kartusche – modularer Aufbau für anwendungsspezifische Modifikationen.. Fraunhofer IPM.. Simultane Bestimmung von CRP und PSA mit der Fraunhofer ivD-Plattform –.. Prozessierung einer Probe innerhalb von 15 Minuten.. Die besondere Herausforderung bei der Konzeption bestand darin, das System auf die simultane Messung von verschiedenen Parametern vorzubereiten, da hier meist verschiedene Konzentrationsbereiche abgedeckt werden müssen.. Als Beispiel wird hier die parallele Messung von C-reaktivem Protein (CRP) und dem prostataspezifischen Antigen (PSA) gezeigt.. Während CRP im Bereich vom mg/L nachgewiesen werden muss, bewegt sich der medizinisch relevante Bereich für PSA im Bereich von µg/L.. Da die hier präsentierte Fraunhofer ivD-Technologie als Plattformtechnologie konzipiert wurde, ist sie offen für verschiedene Assays – auch in anderen Indikationsgebieten.. Neben dieser technologischen Seite wurde innerhalb des Projektes auch die Produktion des Systems entwickelt.. Dies ermöglicht es, die Kartusche in großen Mengen herzustellen und so direkt Assays im System zu validieren.. Durch diese Möglichkeit erübrigt sich der Transfer von einem Demonstrator zum marktfähigen Produkt und macht so die ivD-Plattform neben der Diagnostik auch für Bereiche wie die Biomarkerentwicklung und -validierung oder personalisierter Medizin attraktiv.. Point-of-Care, eines der Schlagwörter des letzten Jahrzehntes, wird nicht mehr nur mit patientennaher Blutzuckermessung in Verbindung gebracht1.. Obwohl der Löwenanteil des Marktes immer noch die Blutzuckerbestimmung ist und durch die steigende Tendenz von Diabetes-Erkrankungen in den Schwellenländern bleiben wird, finden sich auf dem Markt einige Systeme, die andere Indikationen wie etwa einen Herzinfarkt nachweisen können2-3.. Zusätzlich zeigt sich in der biomedizinischen Forschung, dass bestimmte Diagnosen differenzierter gestellt werden können, wenn nicht nur ein Parameter, sondern direkt eine Vielzahl von Parametern bestimmt und quantifiziert werden4.. Dies erfordert neuartige Systeme, die imstande sind, als Plattformtechnologie sehr unterschiedliche diagnostische Anwendungsfelder abzudecken.. Forderungen für die Technologie sind (i) eine große Möglichkeit zur Miniaturisierung, (ii) die simultane Messung von verschiedenen Parametern bei zugleich (iii) kostengünstiger Produktion.. Diese Forderungen wurden als Ziel eines Fraunhofer-internen Verbundprojektes formuliert.. Unter dem Namen „Fraunhofer ivD-Plattform“ wurde ein System in der Größe einer Kreditkarte entwickelt, welches durch Microarraytechnologie die Messung von bis zu 500 diagnostischen Parametern ermöglicht.. Die Fraunhofer ivD-Plattform ist als Plattformtechnologie für eine Vielzahl potentieller Anwendungen angelegt.. Da ein integraler Bestandteil der Entwicklung des Systems auch die Produktion betraf, kann das System durch Serienproduktion kostengünstig hergestellt werden.. Das System: Kartusche und Basisstation.. Kernelement der Fraunhofer ivD-Plattform ist eine Kartusche in Kreditkartengröße, die sich durch einen hohen Integrationsgrad auszeichnet5.. Dabei sind sowohl alle benötigen Reagenzien, Sensoren als auch die Pumpen auf der Kartusche integriert.. Somit reicht eine Spannungsquelle zur Prozessierung einer Probe aus.. Weiter entfallen gerade durch die Integration der Pumpen fehleranfällige Schnittstellen zur Außenwelt, und eine erhebliche Miniaturisierung des Systems wird ermöglicht6.. Um als Plattformtechnologie möglichst viele verschiedene Anwendungsgebiete zu erschließen, zeichnet sich die Kartusche durch einen modularen Aufbau aus, so dass beispielsweise verschiedene Sensoren anwendungsabhängig genutzt werden können.. Weiter wird die Kartusche mit allen benötigten Reagenzien bestückt, um anwendungsspezifisch einen Assay durchzuführen zu  ...   den simultan zu bestimmenden Parametern.. Zusätzlich ist eine Optimierung der Prozesse auf dem Chip wichtig.. Dabei werden bei der Optimierung Pumpraten, Inkubationszeiten und Waschzyklen auf den Assay abgestimmt.. Es ist somit möglich, die klinisch geforderten Bereiche für einen Parameter in geringer Zeit zu realisieren.. Bei einem Multiparameterassay ist weiterhin eine besondere Herausforderung, verschiedene Konzentrationsbereiche im gleichen Assay darzustellen.. Daher wurde geräte- und softwaretechnisch das System so entwickelt, dass über die Messzeit und anschließende Normierung der Werte es möglich ist, die beiden Konzentrationsbereiche zu erfassen.. Um an einem Beispiel die einzelnen Schritte zu zeigen, wurden zwei Parameter auf die Kartusche adaptiert, deren medizinisch relevanter Bereich um drei Größenordnungen verschieden ist.. Es wurden als Biomarker der Entzündungsmarker CRP und der Krebsmarker PSA genutzt.. Während der medizinische Schwellenwert für CRP rund 10 µg/L beträgt, liegt der klinisch relevante Bereich für PSA bei 2,5 µg/L.. In diesem Fall wurde das Protokoll zur Prozessierung so optimiert, dass der Assay innerhalb von 15 Minuten stattfindet.. Es konnte gezeigt werden, dass beide Parameter im klinisch relevanten Bereich nachzuweisen sind.. Plattformtechnologie nicht nur für die Diagnostik.. Die Fraunhofer ivD-Plattform stellt sich als Plattformtechnologie für verschiedenste Anwendungen dar.. So kann das System Anwendungen im medizinischen Bereich abdecken.. Dabei ist die Anwendung in der Diagnostik am Point-of-Need wie etwa in der Intensiv- oder Notfallmedizin sicherlich naheliegend.. Weiter gefasst jedoch kann beispielsweise durch die kostengünstige Produktion des Systems auch dichter gestaffelte Diagnostik angewendet werden, zum Beispiel um die Wirksamkeit einer Therapie zu verfolgen und gegebenenfalls Medikationen direkter an die Resultate anzugleichen.. Auch in der biomedizinischen Forschung, etwa bei der Validierung von Biomarkern, kann die Fraunhofer ivD-Plattform genutzt werden, da nach erfolgter Validierung das System direkt als Produkt kommerzialisiert werden kann.. Neben der medizinischen Diagnostik sind natürlich auch andere Bereiche wie etwa Umweltschutz, Lebensmittelkontrolle oder Landwirtschaft Anwendungsgebiete, die von der Fraunhofer ivD-Plattform profitieren können.. Ziel künftiger Arbeiten wird es sein, eine Vielzahl von verschiedenen Anwendungsgebieten mit Partnern zu erschließen, um somit die Fraunhofer ivD-Plattform für verschiedene Marktsegmente zu qualifizieren.. Durch die Möglichkeit zur Produktion der Kartuschen können nach erfolgter Validierung größere Stückzahlen für die kostengünstige Diagnostik vor-Ort generiert werden.. Projektpartner.. Das Projekt „Fraunhofer ivD-Plattform“ ist gefördert im Rahmen der internen Programme der FhG, Fördernummer WISA 819 638.. Die beteiligten Partnerinstitute sind: Fraunhofer ENAS, IAP, IBMT, IGB, IPA, IPM und ISIT.. Weitere Informationen unter www.. ivd-plattform.. [1] Newman, J.. D.. , Turner, A.. P.. F.. , Biosensors and Bioelectronics (2005), 2435-2453.. [2] Luppa, P.. , Müller, C.. , Schlichtiger, A.. , Schlebusch, H.. , Trends in Analytical Chemistry (2011), 887-898.. [3] Ehrentreich-Förster, E.. , Andresen, D.. , Laboratoriumsmedizin (2009), 157-161.. [4] Bier, F.. , Schumacher, S.. , Public Health Forum, e21-24.. [5] Nestler, J, Schüeller, M.. , Morschhauser, A.. , Otto, T.. , Gessner, T.. , Brandenburg, A.. , Michel, D.. , Bier F.. , Proc.. Smart System integration (2009).. [6] Nestler, J.. , Sommer, J.. -P.. , Bier, F.. , Proc Smart System Integration (2010).. [7] Brandenburg, A.. , Curdt, F.. , Sulz, G.. , Ebling, F.. , Nestler, J.. , Wunderlich, K.. , Sensors and Actuators B- Chemical (2009), 245-251.. [8] Kraus, S.. , Kleines, M.. , Labers, J.. , Blohm, L.. , Piechotta, G, Püttmann, C.. , Barth, S.. , Nährung J.. , Nebling, E.. , Biosensors and Biolelectronics (2007), 1898-1901.. Soeren Schumacher.. Fraunhofer ivD-Plattform.. Fraunhofer Institut für Biomedizinische.. Technik (IBMT) – Institutsteil Potsdam-Golm.. Am Mühlenberg 13.. 14476 Potsdam.. : +49-(0)-331-58187-314.. Fax: +49-(0)-331-58187-299.. Soeren.. Schumacher@ibmt.. fraunhofer.. Eva-Ehrentreich Förster.. Frank F.. Bier.. Fraunhofer-IBMT.. Point-of-Care-Diagnostik, Lab-on-Chip-System; Microarray; Multiplexing; Multiparametertest; Industriereife; Biomarkerentwicklung; In-vitro-Diagnostik, Assay.. Diagnostik.. EHEC-Ausbruch 2011.. Genexpressionsprofiling von Leukämiezellen.. SteroIDQ® Kit setzt neue Maßstäbe in der Steroidhormonanalyse.. Point-of-Care-Diagnose der Sepsis - Fast Diagnosis.. Heft 4/2011.. de/nc/spezialthemen/diagnostik/neue-ivd-plattform..

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  • Title: Genexpressionsprofiling von Leukämiezellen - Laborwelt
    Descriptive info: Genexpressionsprofiling von Leukämiezellen.. Genexpressionsprofiling in einzelnen Leukämiezellen.. Die akute myeloische Leukämie (AML) ist eine bösartige Erkrankung des blutbildenden Systems.. Bei einer Inzidenz von 0,7 pro 100.. 000 Kindern erkranken in Deutschland jährlich etwa 120 Kinder.. Durch verbesserte Therapieprotokolle konnte die Überlebensrate dieser früher fast immer tödlich verlaufenden Erkrankung um mehr als 70% gesteigert werden.. Dennoch zählt die AML immer noch zu einer der lebensbedrohlichsten Krebserkrankungen bei Kindern und Jugendlichen.. Autor.. Übersicht über den Ablauf einer Einzelzellanalyse.. Aus einer NPM1/FLT3 ITD-positiven AML werden einzelne Zellen mittels eines Moflo-Sorters (Beckmann Coulter) auf Ampligrid-Trägern isoliert.. Anschließend erfolgt die Amplifikation der RNA in einer Zelle mit dem GeXP-Verfahren.. In unserem Ansatz wird eine Expressionsanalyse an 15 Genen parallel durchgeführt.. Die akute myeloische Leukämie (AML) ist eine hetererogene Erkrankung mit zahlreichen genetischen und morphologischen Untergruppen.. Während einige AML-Subtypen sowohl bei Kindern als auch bei Erwachsenen ähnliche biologische Eigenschaften aufweisen, sind insbesondere die Megakaryoblastenleukämie, die monoblastären AML bei Säuglingen und die myeloischen Leukämien bei Kindern mit Trisomie 21 einzigartige Entitäten.. Die aktuelle Therapie erfordert eine intensive, nebenwirkungsreiche Polychemotherapie.. Die bessere biologische Charakterisierung der AML im Kindesalter kann durch eine optimierte und individualisierte Therapiestratifizierung sowohl zur risikoadaptierten Therapieintensivierung als auch zur Therapiereduktion beitragen.. Essentiell für die Entwicklung zielgerichteter, innovativer Substanzen ist die umfassende Aufklärung der Pathomechanismen.. Von großer Bedeutung ist dabei die Identifizierung der Leukämie-induzierenden Stammzellen.. Obwohl die Eigenschaften von Tumorstammzellen zunehmend besser untersucht sind und die infragekommenden Populationen weiter eingegrenzt werden, steht  ...   eines umfassenderen Projektes einzelne Leukämiezellen sortiert.. Anschließend wird der Expressionsstatus verschiedener Zielgene identifiziert.. Die sortierten Zellen werden hierzu einzeln auf Objektträgern abgelegt.. Auf diesen Objektträgern mit 48 Positionen kann aufgrund der spezifischen Beschaffenheit der Oberflächen im Anschluss mit einer speziellen Chemie sowohl die cDNA-Synthese als auch eine Multiplex-PCR erfolgen.. Mit dieser einmaligen Single Cell RT-PCR-Chemie wird vor allem ein ansonsten vielfach notwendiger Schritt der Zwischenamplifikation vermieden.. Solch ein Schritt kann immer eine unerwünschte Verfälschung des Originalzustandes in der Zelle mit sich bringen.. Die in der Multiplex-PCR gewonnenen Produkte werden aufgrund unterschiedlicher Größen mittels Kapillarelektrophorese im Gene eXpression Profiling (GeXP)-Verfahren aufgetrennt.. Aufgrund einer weitestgehenden Automatisierung des Arbeitsablaufs und der Multiplex-PCR können Variationen in den Ergebnissen durch menschliche Fehler minimiert werden (Abb.. 1).. Neben den erhaltenen Expressionsprofilen beinhaltet die Technik auch die Möglichkeit, Veränderungen auf DNA-Ebene, wie Insertionen oder Deletionen im Bereich der PCR-Produkte, spezifisch zu erkennen.. AML-typische NPM1-Mutationen in Kombination mit FLT3-intenen Tandem-Duplikationen ermöglichen die Validierung des Verfahrens in der Einzelzelle.. Die exakte Identifikation und Charakterisierung von Tumorstammzellen ist die Voraussetzung für die Entwicklung LSC-spezifischer Therapieansätze sowie für ein valides Monitoring der minimalen Resterkrankung während und nach der Therapie.. Autoren.. Nils von Neuhoff, Institut für Zell und Molekularpathologie1,Petra Hartmann2 , Dr.. Manfred Souquet2, Prof.. Dirk Reinhardt, Kinderheilkunde, Pädiatrische Hämatologie und Onkologie3;1,3 Medizinische Hochschule Hannover; 2Beckman Coulter GmbH, Krefeld.. rer.. Nils von Neuhoff.. Medizinische Hochschule Hannover.. neuhoff.. nils.. von@mh-hannover.. Akute myeloische Leukämie, Multiplex-PCR, Therapiestratifizierung, Expression Profiling.. Neue ivD-Plattform.. de/nc/spezialthemen/diagnostik/genexpressionsprofiling-von-leukaemiezellen..

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  • Title: SteroIDQ® Kit setzt neue Maßstäbe in der Steroidhormonanalyse - Laborwelt
    Descriptive info: SteroIDQ® Kit setzt neue Maßstäbe in der Steroidhormonanalyse.. In-vitro-Diagnostik.. Die meisten derzeit in der Steroidhormonanalytik eingesetzten Methoden basieren auf Immunoassays, die einerseits sensitiv, rasch und kostengünstig durchführbar sind, andererseits ist deren Selektivität aber nicht in allen Fällen gänzlich zufriedenstellend.. Daher kommen immer häufiger massenspektrometrisch basierte analytische Verfahren zur Anwendung, die neben ihrer hohen Selektivität den Vorteil haben, aus einer einzigen biologischen Probe zahlreiche Analyten simultan quantifizieren zu können.. Steroidhormonsynthese mit den 16 vom SteroIDQ® Kit erfassten Analyten (umrandet).. Analyseergebnisse für am Ringversuchsprogramm der DGKL (Oktober 2010) teilnehmenden Proben A und B im Vergleich zu den Zielwerten sowie den maximal zulässigen unteren und oberen Grenzwerten.. SteroIDQ® Kit.. Seit kurzem ist mit dem SteroIDQ® Kit das erste gebrauchsfertige und CE-gekennzeichnete In-vitro-Diagnostikum zur simultanen Bestimmung von 16 Steroidhormonen aus einer einzigen Serumprobe auf dem Markt verfügbar.. Mit SteroIDQ® können Störungen in der Steroid-hormon-Biosynthese nicht nur mehr anhand eines einzelnen Steroidhormons, sondern anhand eines umfassenden Steroidprofils nachgewiesen werden.. Steroidhormonbestimmung: Stand der analytischen Technik.. Immunoassays:.. Unsere Kenntnis der physiologischen Rolle von Steroidhormonen verdanken wir größtenteils Studienergebnissen, die mittels dem Radioimmunoassay-Verfahren (RIA) erhoben wurden1.. Diese Methode ist bei entsprechender Validierung zwar höchst sensitiv und zuverlässig, wird aber aufgrund ihrer Komplexität, hohen Kosten und besonders durch die radioaktiv basierte Analyse heutzutage ungern eingesetzt.. Daher kommen seit den späten 1970er Jahren hauptsächlich direkte Immunoassays zur Anwendung, die einfach in der Handhabung und kostengünstig sind, allerdings ebenfalls nennenswerte Nachteile aufweisen, wie Limitation in der Selektivität durch Kreuzreaktivitäten mit strukturverwandten Metaboliten, Limitationen in der Sensitivität, Matrixeffekte, welche nicht durch interne Standards korrigiert werden und relativ hohe Variabilitäten zwischen den verschiedenen Immunoassay Kits1-3.. Schließlich ist bei Einsatz eines Immuno-assays die Bestimmung nur eines Analyten möglich.. Die separate Messung mehrerer Hormone erfordert dementsprechend mehrere Probenaliquote und somit eine größere Probengesamtmenge, was insbesondere bei Kleinkindern problematisch sein kann.. Massenspektrometrie (MS):.. Die derzeit zuverlässigsten Methoden für die quantitative Bestimmung von Steroidhormonen beruhen auf Verfahren, die die hohe Trennleistung der Chromatographie und die hohe Selektivität und Sensitivität der Massenspektrometrie beziehungsweise Tandemmassenspektrometrie (MS bzw.. MS/MS) vereinen.. Die Kopplung von Gaschromatographie mit MS (GC–MS) entwickelte sich in den 1980er Jahren zum Goldstandard in der Steroidanalyse2.. Aufgrund der aufwändigen Probenvorbereitung ist ihre Anwendbarkeit im klinischen Routinebetrieb allerdings eingeschränkt.. Die Flüssigchromatographie-Tandem-MS (LC-MS/MS) bietet hier deutliche Vorteile und konnte sich bereits als neues analytisches Verfahren in den vergangenen Jahren im klinischen Labor etablieren (z.. therapeutische Medikamentenspiegelmessung)2,4.. Neben der hohen Sensitivität und Selektivität hat die LC-MS/MS den Vorteil, mit hohem Durchsatz aus einer einzigen Probe simultan zahlreiche Analyten quantitativ bestimmen zu können.. Analyse von Steroidhormonen.. mittels Massenspektrometrie – SteroIDQ® Kit.. Das SteroIDQ® Kit der BIOCRATES  ...   hinsichtlich Richtigkeit des SteroIDQ® Kits erfolgt durch eine Teilnahme am Ringversuchsprogramm für „Hormonbestimmungen im Serum“ des Referenzinstituts für Bioanalytik der Deutschen Vereinten Gesellschaft für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin e.. V.. (DGKL), das sieben Steroidhormone des SteroIDQ® Kits abdeckt.. Die mit dem SteroIDQ® Kit erzielten Analysenergebnisse sind in Abbildung 2 dargestellt.. Das SteroIDQ® Kit ist die bislang einzige LC-MS/MS-basierte Methode im Kitformat, die neben der umfassenden Anzahl an Steroid-hormonen auch Östradiol – ein seit langem bekanntes Sorgenkind der Steroidhormonanalyse1,3,8 – hochpräzise und akkurat analysiert.. Fazit und Ausblick.. Das SteroIDQ® Kit (Abb.. 3) bietet erstmals die Möglichkeit standardisiert, mittels eines validierten Assays eine Palette von 16 Steroidhormonen gleichzeitig aus einer einzigen Blutserumprobe zu quantifizieren.. Ermöglicht wird dies durch Einsatz einer hocheffektiven Probenvorbereitung mittels SPE und eines spezifisch für diese Steroidhormone entwickelten und validierten LC-MS/MS Verfahrens, welche als Analysemethode der Wahl für die Steroidhormone nicht nur im klinischen Anwendungsbereich anzusehen ist – besonders wenn neben hoher Selektivität auch ein hohes Probendurchsatzpotential von Interesse ist.. Weiterhin bietet gerade die standardisierte Probenanalyse im Kitformat reproduzierbare und – über alle analytischen LC-MS/MS Plattformen hinweg – hochpräzise und vergleichbare Resultate.. Das SteroIDQ® Kit bietet ein standardisiertes Verfahren für eine Fülle von medizinisch-endokrinologischen Anwendungsbereichen und Fragestellungen.. Es erfüllt alle Kriterien eines CE-gekennzeichneten In-vitro-Diagnostikum gemäß der EU-Richtlinie 98/79/EG und beweist als erstes Medizinprodukt von BIOCRATES deren Kompetenz in der Labordiagnostik.. [1] Stanczyk FZ, Lee JS, Santen RJ.. Standardization of steroid hormone assays: why, how, and when? Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2007;16:1713-1719.. [2] Fanelli F, Belluomo I, Di Lallo VD et al.. Serum steroid profiling by isotopic dilution-liquid chromatography-mass spectrometry: comparison with current immunoassays and reference intervals in healthy adults.. Steroids 2011;76:244-253.. [3] Rauh M.. Steroid measurement with LC-MS/MS in pediatric endocrinology.. Mol Cell Endocrinol 2009;301:272-281.. [4] Kushnir MM, Rockwood AL, Roberts WL, Yue B, Bergquist J, Meikle AW.. Liquid chromatography tandem mass spectrometry for analysis of steroids in clinical laboratories.. Clin Biochem 2011;44:77-88.. [5] Masters AM, Hahnel R.. Investigation of sex-hormone binding globulin interference in direct radioimmunoassays for testosterone and estradiol.. Clin Chem 1989;35:979-984.. [6] Bolelli GF, Franceschetti F, Malvano R et al.. An interlaboratory study of lipid effects on steroid radioimmunoassay.. J Nucl Med Allied Sci 1986;30:209-213.. [7] Schioler V, Thode J.. Six direct radioimmunoassays of estradiol evaluated.. Clin Chem 1988;34:949-952.. [8] Stanczyk FZ, Cho MM, Endres DB, Morrison JL, Patel S, Paulson RJ.. Limitations of direct estradiol and testosterone immunoassay kits.. Steroids 2003;68:1173-1178.. Alexandra C.. Gruber, MBA MMFin.. Therese Koal.. BIOCRATES Life Sciences AG.. Innrain 66/2.. 6020 Innsbruck.. Österreich.. Tel: +43-(0)512-579823.. Fax: +43-(0)512-823-4270.. marketing@biocrates.. biocrates.. Gruber.. Steroidhormonanalytik, In-vitro-Diagnostik, Flüssigchromatographie-Tandem-Massenspektrometrie, Multiplex-Bestimmung.. de/nc/spezialthemen/diagnostik/steroidqr-kit-setzt-neue-massstaebe-in-der-steroidhormonanalyse..

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  • Title: Point-of-Care-Diagnose der Sepsis - Fast Diagnosis - Laborwelt
    Descriptive info: Point-of-Care-Diagnose der Sepsis - Fast Diagnosis.. Sepsisdiagnostik.. Fast Diagnosis – Point-of-Care-Diagnose der Sepsis.. Die Sepsis tritt mit einer Inzidenz von jährlich mehr als 150 Neuerkrankungen pro 100.. 000 Einwohner häufiger auf als etwa Brust- oder Prostatakrebs.. Charakteristisch für die Sepsis sind eine sehr hohe Mortalität und – wegen der benötigten Intensivmedizin – hohe Behandlungskosten.. Schätzungen zufolge, belaufen sich die direkten und indirekten Kosten, die durch Sepsis in Deutschland anfallen, auf bis zu 7,8 Mrd.. Euro jährlich1.. Entscheidend für die Senkung der Mortalität der Sepsis und auch der Kosten sind die schnelle und richtige Diagnose sowie die schnelle Einleitung einer zum Sepsiserreger passenden Therapie.. Das durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt FastDiagnosis bündelt Kompetenzen aus Klinik, Wissenschaft und Wirtschaft und verfolgt das Ziel, zukünftig ein schnelles und umfassendes Diagnostikkonzept für das Indikationsfeld Sepsis bereitzustellen.. Entzündungsreaktionen beginnen mit unspezifischen Symptomen, die auf eine Vielzahl von Erkrankungen zutreffen können.. Ein Konzept unspezifische klinische Kriterien wie Körpertemperatur, Herzfrequenz, Atemfrequenz und Leukozytenzahl zur Diagnose zu nutzen, sind die SIRS-Kriterien (Systemic Inflammatory Response Syndrome).. Sind die Bedingungen für SIRS bei einem Patienten erfüllt, spricht man dann von einer Sepsis, wenn zusätzlich eine systemische Infektion mit Krankheitserregern vermutet oder bestätigt wird.. Der Goldstandard zum Nachweis und zur Identifikation von Krankheitserregern ist seit Jahrzehnten die mikrobiologische Blutkultur.. Dieses Verfahren erfordert viel Zeit ( 48h) und liefert einen hohen Anteil falsch-negativer Befunde.. Ferner lässt das vorgestellte diagnostische Konzept aus SIRS-Kriterien und Keimnachweis über die Blutkultur wichtige Zeichen der Wirtsantwort bei der Diagnose unberücksichtigt.. Eine vielbeachtete klinische Studie hat gezeigt, dass das Überleben der Patienten bei Sepsis direkt von dem Zeitpunkt der Therapieeinleitung abhängig ist.. Pro Stunde Verzögerung bei der Einleitung der Antibiotikatherapie sinkt die Überlebenswahrscheinlichkeit um 7%2.. Die späte Diagnose und Therapie bei Sepsis wird demgemäß als Ursache für die hohe Mortalität und – bei überlebenden Patienten – für eine verlängerte Krankenhausverweilzeit angesehen3.. Der medizinische Bedarf („unmet medical need“) liegt also in einer unmittelbaren Diagnose der Sepsis, um durch eine schnelle, kausale Therapie die Überlebenswahrscheinlichkeit der Patienten zu erhöhen.. Das FastDiagnosis-Konsortium hat es sich deshalb zum Ziel gesetzt, zukünftig ein vor Ort einsetzbares Werkzeug zur schnellstmöglichen Sepsisdiagnostik bereitzustellen.. Die Diagnostik soll dabei in drei aufeinander aufbauenden Schritten verlaufen (Abb.. 1):.. Zunächst wird innerhalb weniger Minuten anhand einer Multiplex-Bestimmung von Entzündungsmarkern im Patientenblut ein Sepsis-Score errechnet.. Dieser Sepsis-Score gibt die Wahrscheinlichkeit an, mit der der Patient an Sepsis erkrankt ist.. Im zweiten Schritt werden innerhalb von 30 Minuten die krankheitsauslösenden Keime aus einer Patientenprobe isoliert und mittels Mikro-Raman-Spektroskopie identifiziert.. Im dritten Schritt erfolgt innerhalb von 120 Minuten über eine isothermale Nukleinsäure-Amplifikation die Bestätigungsdiagnostik zur Keimidentität und der Nachweis von eventuell vorliegenden Antibiotika-Resistenzen, die bei der Therapiewahl berücksichtigt werden müssen.. Auf Basis der Ergebnisse der ersten beiden Prozessschritte soll bereits die kausale Antibiotikatherapie eingeleitet werden.. Der dritte Schritt ist notwendig, um beim Vorliegen von Therapieresistenzen oder einem nicht eindeutigen Erregernachweis über Raman-Spektroskopie eine Therapieanpassung vornehmen zu können.. Das geplante diagnostische System soll eine hohe Anwenderfreundlichkeit aufweisen und ohne spezielle analytische Kenntnisse angewendet werden können.. Diagnostische Systeme, die ohne langwierige Schulungen oder spezielles Ausbildungswissen der Endnutzer einsetzbar sind, haben das Potential einer schnelleren und präziseren Diagnostik in  ...   eine klare Therapieempfehlung innerhalb des kritischen Zeitfensters ermöglichen und auch von Personal ohne molekularbiologische Labor-erfahrung fehlerfrei durchgeführt werden können.. Im selben Arbeitsschritt erfolgt eine Verifikation der zuvor über Raman-Spektroskopie identifizierten Erreger.. Dies soll durch die Kombination eines isothermalen Amplifikationsverfahrens der Erreger-DNA mit einer spezifischen Detektion auf Basis des lateral flow-Prinzips erreicht werden.. Das im FastDiagnosis-Projekt eingesetzte isothermale Amplifikationsverfahren ermöglicht – verglichen mit bereits etablierten PCR-Nachweisen – nicht nur eine einfachere Instrumentierung, sondern auch kürzere Reaktions-zeiten.. Es wird damit den Ansprüchen des klinischen Anwenders weitaus besser gerecht als die bisherigen Verfahren.. Durch die geplante Detektion der erhaltenen Amplifikate mittels des lateral flow-Prinzips können sowohl die Immunassays als auch Resistenzbestimmungen auf einer einheitlichen Plattform durchgeführt werden.. Die klinischen Partner aus Jena und Dresden werden ihre umfangreichen Erfahrungen in der Erforschung diagnostischer Testverfahren zum Erregernachweis und zur Erfassung der Wirtsantwort sowie deren Erprobung in „clinical utility“-Studien in das Projekt einbringen.. Ferner werden Biomaterialien aus existierenden, umfangreichen Biobanken zur Verfügung gestellt sowie weitere Proben prospektiv gesammelt.. Es sollen Kombinationen von Biomarkern ermittelt werden, die die Sensitivität und Spezifität des Sepsisnachweises verglichen mit etablierten Einzelparametern steigern.. Die Medizinische Mikrobiologie wird im Projektverlauf die Erforschung und Evaluierung der Teststreifen zur Isolierung von pathogenen Mikroorganismen begleiten und Referenzmaterialien für die Entwicklung der Raman-Spektroskopie-Datenbank zur Verfügung stellen.. Die Verbundpartner möchten mit den geplanten Entwicklungen dem Umstand entgegentreten, dass die Diagnostik der Sepsis trotz der hohen Mortalität der Erkrankung im klinischen Alltag unterrepräsentiert ist.. Die Deutsche Sepsis-Gesellschaft und die Betroffenen-Initiative Sepsis weisen auf diesen Mangel hin, und in der Jenaer Deklaration (2005) wird explizit die Verbesserung der frühen Diagnose der Sepsis gefordert, da im intrahospitalen sowie im prähospitalen Verlauf der Erkrankung häufig mehrere Stunden und sogar Tage bis zur Diagnose vergehen.. Die Initiative fordert, neue Methoden im klinischen Alltag zu etablieren, die eine Diagnostik der Sepsis in Blutproben erlauben, und die Forschung zur Verbesserung der Sepsisdiagnostik zu intensivieren.. FastDiagnosis nimmt diese Forderung auf und steht für das Bestreben, Klinikern einen einfachen, verlässlichen Test auf Basis aussagefähiger biochemischer Marker und spektroskopisch sowie molekularbiologischer Methoden für den Nachweis der Sepsis anzubieten4.. Das Verbundprojekt FastDiagnosis wird im Rahmen des Forschungsschwerpunktes Biophotonik vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert (FKZ 13N11349 - 13N11352, Projektträger VDI-Technologiezentrum Düsseldorf).. [1] Moerer O, Burchardi H.. , Anaesthesist.. 2006 Jun;55 Suppl.. 1:36-42.. Review.. [2] Kumar A, Roberts D, Wood KE, Light B, Parrillo JE, Sharma S, Suppes R, Feinstein D, Zanotti S, Taiberg L, Gurka D, Kumar A, Cheang M.. , Crit Care Med.. 2006 Jun;34(6):1589-96.. [3] Engel C, Brunkhorst FM, Löffler M, Reinhart K.. , Ärzteblatt Thüringen.. 2007; 18: 414-417.. [4] Moerer O, Quintel M.. , Der Internist.. 2009, 50(7): 788-97.. Autoren.. Peter Schubert1, Thorsten Singer2, Markus Lankers3, Mario Menschikowski4, Wolfgang Pfister5, Michael Kiehntopf6, Michael Bauer6, Jürgen Popp7; 1R-Biopharm AG, Darmstadt (Projektkoordinator); 2QIAGEN GmbH, Hilden; 3rap.. ID GmbH, Berlin;4Universitätsklinikum Dresden, Institut für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin; 5Universitätsklinikum Jena, Institut für Medizinische Mikrobiologie; 6Integriertes Forschungs- und Behandlungs-zentrum “Sepsis und Sepsisfolgen” / Center for Sepsis Control and Care (CSCC) Universitäts-klinikum.. Jena; 7Universität Jena, Institut für Physikalische Chemie.. Markus Böhl R-Biopharm AG m.. boehl@r-biopharm.. Sepsis, integrierte Diagnostik, Schnelldiagnostik, Mikro-Raman-Spektroskopie, Zytokin-Lateral-flow-Test, Multiplexing, isothermale Amplifikation, Erregerdatenbank, R-Biopharm, rap.. ID.. de/nc/spezialthemen/diagnostik/point-of-care-diagnose-der-sepsis-fast-diagnosis..

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  • Title: 5-hmc: auf den Spuren der epigenetischen Reprogrammierung - Laborwelt
    Descriptive info: 5-hmc: epigenetische Reprogrammierung.. 5-hmc: auf den Spuren der epigenetischen Reprogrammierung.. Wie die Epigenome früher Säugerembryonen reprogrammiert werden, um totipotent zu werden und damit in jede Körperzelle differenzieren zu können, war bislang Gegenstand von Spekulationen.. Denn zwar war bekannt, dass 5‘-Methylcytosine in der väterlichen und mütterlichen DNA der Zygote demethyliert werden.. Doch lagen die molekularen Mechanismen, die den Vorgang vermitteln, bislang im Dunkeln.. iStockphoto.. Eine Forschergruppe unter Leitung von Jörn Walter von der Universität des Saarlandes in Saarbrücken hat nun erstmals nachgewiesen, dass die Abnahme von 5‘-Methylcytosin (5-mC) in väterlichen Vorkernen von Maus-, Kaninchen- und Rinder-Zygoten mit der Zunahme an 5-Hydroxymethylcytosin (5-hmC) korreliert und die Oxidase Tet3 durch Knock-out-Experimente als Katalysator der Modifikation identifiziert.. Zugleich entdeckten die Forscher durch Ausschalten des entsprechenden Gens, dass ein Schutzprotein PGC7 die Konversion von 5-mc in 5-hmc in weiblichen Vorkernen verhindert.. Die neuen Erkenntnisse unterstreichen, dass 5-hmc und Tet3 eine wichtige Rolle bei der Reprogrammierung in frühen Embryonen spielen.. :.. Was sind Ihre wichtigsten Ergebnisse?.. Walter.. DNA-Methylierung wird nicht einfach eliminiert, sondern als Hydroxmethylcytosin quasi zunächst nur maskiert.. Diese Maskierung ist ein wichtiger Teil der epigenetischen Reprogrammierung in Zellen, so dass aus einer befruchteten Eizelle später pluripotente „Alleskönner“-Zellen werden.. Wie erklären sich die Unterschiede im Auftreten der Modifikation in männlichen und weiblichen Vorkernen von Säugerzygoten?.. Die mütterlichen Chromosomen, die in der Eizelle vorkommen, sind gegen die Enzyme, die die Oxidation von 5-mc in 5-hmc katalysieren, geschützt.. Die väterlichen Chromosomen kommen dagegen in einer Form in die Eizelle, in der sie erst einmal entpackt werden und die DNA ungeschützt vorliegt, bevor sie wieder in Nukleosomen verpackt wird.. In diesem Zwischenzustand ist die DNA offenbar zugänglich für die neue Modifikation.. Was ist der biologische Sinn dieses Unterschiedes?.. Das ist noch  ...   Rind und in Kaninchen und wir wissen aus Daten unserer und anderer Gruppen, dass es auch in anderen Species so sein soll.. Ich würde fast darauf wetten, dass es im Menschen genauso sein wird.. Aber diese Untersuchungen werden wir nicht durchführen, da sie in Deutschland nicht zulässig sind.. Was bedeutet Ihre Entdeckung für die epigenetische Vererbung?.. Sie deutet darauf hin, dass möglicherweise bestimmte Signale über eine gewisse Zeit vererbbar sind.. Noch ein wenig unklar ist, wie lange und wie stabil diese zusätzliche Modifikation während der frühen Zellteilungen erhalten bleibt.. Unsere ersten Befunde deuten aber darauf hin, dass sie stabil ist.. Das würde bedeuten, dass über DNA-Methylierung möglicherweise mehr epigenetisch vererbt wird als bisher bekannt.. In welche Richtung wird Ihre Gruppe nun weiterforschen?.. Wir werden die Auswirkungen der neuen Modifikation auf die frühe Vererbung, Stammzellbildung und die Entstehung von Krankheiten untersuchen.. Jörn Walter.. (Lehrstuhl für Genetik, Universität des Saarlandes in Saarbrücken) beschäftigt sich mit der Erforschung des Zusammenhanges epigenetischer Phänomene mit Entwicklungsvorgängen und Erkrankungen.. Nach Studium und Promotion (1990) der Biologie an der Freien Universität Berlin forschte Walter am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik und am BBSRC in Cambridge (UK), bevor er als MPI-Gruppenleiter (1994-2000) nach Berlin zurückkehrte, wo er sich 1999 habilitierte.. Walter ist Mitgründer (1999) und wissenschaftlicher Berater der Berliner Epigenomics AG.. Er koordiniert zahlreiche nationale und europäische Forschungsprogramme zur Epigenetik und Epigenomforschung.. Redakteur.. 5hmc, Biomarker, epigenetische Reprogrammierung, Methylcytosin, Zellprogrammierung.. Biomarker-Identifikation.. Diabetes mellitus und Biomarker.. DETECTIVE – Suche nach Biomarkern zur Prognose der Langzeittoxizität.. Antikörper als Biomarker in der Diagnostik.. Laborwelt-Heftarchiv.. Alle Ausgaben.. de/nc/spezialthemen/biomarker-identifikation/5-hmc-epigenetische-reprogrammierung.. Mehr Sex für Herzkranke.. Spiegel Online,.. Gesichtstransplantation: Blutgefäße verzweigen sich neu.. Berliner Zeitung,.. Koalas: Männchen brüllen erstaunlich tief.. Das Frauenhirn tickt wirklich anders.. Welt Online,.. Produkt der Woche.. Alle Produkte..

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  • Title: Diabetes mellitus und Biomarker - Laborwelt
    Descriptive info: Diabetes mellitus und Biomarker.. Diabetis mellitus und Biomarker.. Rund 20% der 55- bis 74-Jährigen in Deutschland sind an einem Diabetes mellitus Typ 2 erkrankt.. Etwa 10% aller Diabetiker haben einen Typ 1-Diabetes.. 1: Differentialdiagnose des Typ II-Diabetes.. 1: Differentialdiagnostische Kriterien für Typ 1- und Typ 2-Diabetes bei Diagnosestellung.. 2: Verwandte ersten Grades von Typ 1-Diabetes-Patienten haben ein Fünf-Jahresrisiko von 100%, einen manifesten Diabetes zu entwickeln, wenn drei Autoantikörper positiv sind (modifiziert nach 18).. 3: Übersicht über die verschiedenen Ansatzmöglichkeiten, die T-Zellreaktivität bei Typ-1-Diabetes zu untersuchen (modifiziert nach 38).. Die Prävalenzen beider Erkrankungen nehmen seit einigen Dekaden zu und stellen große Herausforderungen an das Gesundheitssystem, zumal bei vielen Patienten mit Diabetes mikro- und makrovaskuläre Folgeerkrankungen auftreten, die zu einer deutlichen Einschränkung der Lebensqualität führen.. Diese Zusammenfassung beschreibt die Bedeutung von Biomarkern bei Diabetes mellitus Typ 1 und Typ 2, die bei der Bestimmung der Insulinresistenz und Insulinsekretion sowie in Diagnostik, Prävention und dem Monitoring des Krankheitsverlaufs eine wichtige Rolle spielen.. Der Diabetes mellitus Typ 2 macht 90% aller Diabetesfälle in Deutschland aus, etwa 20% der Bevölkerung im Alter von 55 bis 74 Jahren hat einen manifesten Typ 2-Diabetes.. Der Diabetes mellitus Typ 2 zeigt typischerweise in der Frühphase der Erkrankung wenige bis keine Symptome, so dass eine Diagnose häufig nur durch Bestimmung von Laborparametern gelingt.. Ganz im Vordergrund stehen hier der Nüchternblutzucker, der stimulierte postprandiale Blutzucker im oralen Glukosetoleranztest mit 75 g Glukose, und der HbA1c-Wert.. Gerade beim Typ 2-Diabetes mellitus sollten auch die Prädiabetesstadien „Impaired Glucose Tolerance“ (IGT: 2 Stunden Plasmaglukosewert 140-199 mg/dl) und „Impaired Fasting Glucose“ (IFG: Nüchtern Plasmaglukosewert 100-125 mg/dl) diagnostiziert werden.. Denn schon, wenn diese auftreten, liegt ein erhöhtes kardiovaskuläres Risiko vor, das dem eines Diabetespatienten entspricht, so dass eine Behandlung (mindestens Lebensstilintervention) nötig ist.. Nach den Praxisleitlinien der Deutschen Diabetes-Gesellschaft1 ist eine Diabetesdiagnose mit dem wichtigsten Biomarker für Diabetes, dem sogenannten Langzeitblutzucker HbA1c möglich.. In einem Bereich von HbA1c 39-47 mmol/mol (5,7-6,4%) sollte man einen Nüchternblutzucker und/oder ein OGTT durchführen (siehe Abb.. In diesem Bereich verbirgt sich ein großer Anteil an Prädiabetespatienten.. , die beobachtet, beraten und behandelt werden müssen.. Um Patienten mit erhöhtem Diabetesrisiko zu identifizieren, eignen sich Diabetesrisikotests, wie ihn der Deutsche Diabetes-Risiko- Score darstellt.. Ein auf anthropometrischen Daten und Lebensstilanamnese basierter Score kann das Diabetesrisiko gut vorhersagen und korreliert auch mit etablierten metabolischen Risikomarkern für Diabetes (Glukose, HbA1c, Triglyceride, HDL-Cholesterin, hochsensitivies C-reaktives Protein, und Gamma-Glutamyltransferase (GGT).. Werden diese Parameter noch in die Risikovorhersage durch den Score miteinbezogen, so lässt sich dessen Vorhersagekraft beträchtlich steigern.. Am stärksten wirken sich hier die Nüchternglukose und der HbA1c-Wert aus.. Die metabolischen Biomarker spielen also eine Rolle in der Risikoprädiktion des Diabetes mellitus.. Eine weitere Rolle fällt ihnen in der Differenzierung der pathogenetischen Grundlagen des Diabetes mellitus Typ 2 zu.. Diabetes mellitus Typ 2 entsteht, wenn eine Insulinsekretionsstörung (Betazell-Dysfunktion) und eine verminderte Insulinwirkung (Insulinresistenz) aufeinandertreffen.. Hintergrund für beide pathogenetischen Mechanismen sind Umweltfaktoren wie Übergewicht und genetische Faktoren.. Bei jedem Diabetespatienten ist der Anteil von Insulinsekretionsstörung und Insulinresistenz verschieden, was auch unterschiedliche Behandlungsweisen zur Folge haben sollte.. Um diese pathogenetische Mischung richtig einzuschätzen, sind Biomarker ein nützliches Werkzeug.. Biomarker für Insulinresistenz.. Beispiele für Biomarker, welche die Insulinresistenz anzeigen und das Risiko für Diabetes determinieren, sind zum Beispiel das Nüchterninsulin, das ja in alle bekannten Indices für Insulinresistenz eingeht.. Ferner kann Adiponektin.. 7,8.. genannt werden, und auch Fetuin-A.. Am Beispiel von Fetuin-A konnten wir zeigen, dass bestimmte Biomarker auch Hinweise für weitergehende Pathomechanismen erlauben.. Fetuin-A ist ein ausschließlich in der Leber produziertes Eiweiß und ist neben der Insulinresistenz mit einer Fettleber und einer subklinischen Entzündung assoziiert.. 9,10.. Es zeigte sich, dass – unabhängig vom Alter – Personen mit einem sehr hohen Fetuin-A-Blutwert (im Mittel 304 µg/ml) im Vergleich zu Personen mit einem niedrigen Wert (im Mittel 158 µg/ml) ein um 75% erhöhtes Diabetesrisiko haben.. Weiterhin fanden wir, dass ein starker Zusammenhang zwischen dem Fetuin-A-Spiegel und Herz-Kreislauf-Erkrankungen besteht und dies unabhängig von bekannten Risikofaktoren wie beispielsweise Bluthochdruck oder Rauchen nachweisbar ist.. Unabhängig von solchen Faktoren hatten Personen mit einem sehr hohen Fetuin-A-Blutwert im Vergleich zu Personen mit einem niedrigen Wert ein 3,3-fach erhöhtes Herzinfarkt- beziehungsweise 3,8-fach erhöhtes Schlag anfallrisiko.. Schließlich konnten wir mit einem „Mendelian randomization“-Ansatz belegen, dass diese Zusammenhänge mit allerhöchster Wahrscheinlichkeit kausal sind.. Diese Daten zeigen, dass in Zukunft die Fettleber und die Konzentration von Fetuin-A im Blut als Risikomarker für Diabetes und kardiovaskuläre Erkrankungen herangezogen werden können und dass die Fettleber einen neuen Ansatzpunkt in der Lebensstilintervention und in der Entwicklung neuer Medikamente zur Prävention und Therapie von Diabetes und seinen Folgeerkrankungen darstellt.. Biomarker für die Insulinsekretionsstörung.. Marker für die Insulinsekretionsstörung sind Insulin- oder C-Peptid-basierte Sekretionsindices, die diese Biomarker auf den aktuellen Glukosespiegel beziehen.. 14.. Auch Proinsulinspiegel, bezogen auf die aktuellen Insulinspiegel, können ein guter Biomarker für die Betazelldysfunktion beziehungsweise Insulinproduktionsstörung (Proinsulin-Konversion) sein.. Da die Insulinsekretionsstörung stark genetisch determiniert ist, sind genetische Marker (sogenannte Diabetesrisikogene) besonders mit der Betazelldysfunktion assoziiert.. Zusammenfassend können metabolische Biomarker bei der Diagnose und Risikoabschätzung des Diabetes mellitus Typ 2 helfen, ihr zukünftiger Wert dürfte in der individualisierten Prävention und Therapie liegen.. Diabetes mellitus Typ 1 und Biomarker.. Der Diabetes mellitus Typ 1, der bei etwa 10% aller Diabetespatienten vorkommt, ist das Ergebnis einer chronischen, selektiven, immunvermittelten Zerstörung der Insulin-produzierenden b-Zellen des Pankreas.. 16.. Der Manifestation der Erkrankung, die in jedem Lebensalter stattfinden kann, geht eine prädiabetische Latenzphase voraus, die Jahre bis Monate dauern kann.. Bei Diagnose sind die Symptome im Gegensatz zum Typ 2-Diabetes meist ausgeprägt, da der Körper versucht, die meist deutliche Hyperglykämie – häufig mit Blutzuckerwerten über 300mg/dl oder 400mg/dl – über vermehrte Glukoseausscheidung im Urin (Polyurie), vermehrten Durst (Polydipsie) auszugleichen.. Aufgrund des Insulinmangels schalten die Zellen zusätzlich auf Lipolyse um, was zu einer zunächst ausreichenden Deckung des Energiebedarfs führt; durch den Fettabbau kommt es aber zu Gewichtsverlust.. Die bei der Lipolyse freiwerdenden Ketonkörper führen dann zur Übersäuerung des Blutes und bedingen damit die Ketoazidose, die als Notfall zu behandeln ist und einer umgehenden Insulin- und Flüssigkeitssubstitution unter Wahrung der Elektrolyte (Kalium) bedarf.. Die Diagnose des Typ 1-Diabetes wird formal anhand der Blutzuckerwerte wie beim Typ 2-Diabetes (.. ) gestellt.. Da die klinischen Symptome meist deutlich wahrgenommen werden, wird der klassische Typ 1-Diabetes im Gegensatz zum Typ 2-Diabetes nicht über Jahre hin übersehen.. Allerdings werden auch immer wieder Patienten mit Hyperglykämie mit Typ 1-Diabetes diagnostiziert, die die genannten Symptome nur in schwacher oder kaum nachweisbarer Ausprägung aufweisen.. Diese früh erkannten Typ 1-Diabetes-Patienten sind dann – besonders im Erwachsenenalter – zunächst nicht so einfach von Typ 2-Diabetikern zu unterscheiden.. Die Differenzierung zwischen Typ  ...   und mit der Diagnose Latenter Autoimmuner Diabetes des Erwachsenen (LADA) versehen.. 36.. Mit einer immunologischen Biomarkeranalyse konnten wir kürzlich zeigen, dass LADA-Patienten immunologisch von klassischen Typ 1-Diabetes-Patienten nicht zu unterscheiden sind37.. Eine Erklärung, wieso LADA-Patienten häufig über mehrere Jahre ohne Insulintherapie auskommen – also eine langsam voranschreitende, immunvermittelte Zerstörung der b-Zellen aufweisen, obwohl sie immunologisch ähnlich dem Typ 1-Diabetes sind –, steht bisher aus.. Zusammenfassend kann für den Typ 1-Dia betes festgehalten werden, dass Biomarker einen wichtigen Stellenwert sowohl bei der Diagnostik als auch dem Monitoring der Krankheitsaktivität und in der Pathogeneseforschung aufweisen.. Kerner W, Brückel J.. , Diabetologie und Stoffwechsel 2010; 5: S109–S112.. Peter A, Fritsche A, Stefan N, Heni M, Häring HU, Schleicher E.. , Exp Clin Endocrinol Diabetes.. 2011;119:234-7.. Schulze MB, Hoffmann K, Boeing H, Linseisen J, Rohrmann S, Möhlig M, Pfeiffer AF, Spranger J, Thamer C, Häring HU, Fritsche A, Joost HG.. ,Diabetes Care.. 2007;30:510-5.. Schulze MB, Boeing H, Häring HU, Fritsche A, Joost HG.. Dtsch Med Wochenschr.. 2008;133:878-83.. 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Schloot NC, Hanifi-Moghaddam P, Aabenhus-Andersen N, Alizadeh BZ, Saha MT, Knip M, Devendra D, Wilkin T, Bonifacio E, Roep BO, Kolb H, Mandrup-Poulsen T, Diabet Med.. Pfleger C, Mortensen HB, Hansen L, Herder C, Roep BO, Hoey H, Aanstoot HJ, Kocova M, Schloot NC; Hvidøre Study Group on Childhood Diabetes.. Diabetes.. 2008 Apr;57(4):929-37.. Schloot NC, Hanifi-Moghaddam P, Goebel C, Shatavi SV, Flohé S, Kolb H, Rothe H.. , Diabetes Metab Res Rev.. 2002 Jan-Feb;18(1):64-70.. Jörns A, Rath KJ, Terbish T, Arndt T, Meyer Zu Vilsendorf A, Wedekind D, Hedrich HJ, Lenzen S.. , Endocrinology.. 2010 Aug;151(8):3555-65.. Leslie RD, Kolb H, Schloot NC, Buzzetti R, Mauricio D, De Leiva A, Yderstraede K, Sarti C, Thivolet C, Hadden D, Hunter S, Schernthaner G, Scherbaum W, Williams R, Pozzilli P.. 2008 Oct;24(7):511-9.. Pham MN, Hawa MI, Pfleger C, Roden M, Schernthaner G, Pozzilli P, Buzzetti R, Scherbaum W, Seissler J, Kolb H, Hunter S, Leslie RD, Schloot NC; Action LADA Study Group, Diabetologia.. 2011 Feb 24.. [Epub ahead of print].. Schloot NC, Roep BO.. , Diabetes Metab Rev.. 1997 Sep;13(3):127-38.. Diese Arbeit wurde durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit einer Zuwendung an das Deutsche Zentrum für Diabetesforschung (DZD) unterstützt.. Das Deutsche Zentrum für Diabetesforschung e.. ist ein nationaler Verbund, der Experten auf dem Gebiet der Diabetesforschung bündelt.. Mitglieder sind das DDZ in Düsseldorf, das DIfE in Potsdam-Rehbrücke, das Helmholtz Zentrum München, die Paul Langerhans Institute des Carl Gustav Carus Universitätsklinikums Dresden und der Eberhard-Karls-Universität Tübingen.. Korrespondenzadressen:.. Priv.. -Doz.. med.. Nanette C.. Schloot.. Institut für Klinische Diabetologie.. Deutsches Diabetes-Zentrum.. Leibniz-Zentrum für Diabetesforschung an der Heinrich-Heine Universität Düsseldorf.. Auf’m Hennekamp 65.. 40225 Düsseldorf.. : +49-(0)211-810-4817.. Fax: +49-(0)211-8119640.. schloot@ddz.. uni-duesseldorf.. Andreas Fritsche.. Medizinische Klinik IV.. Universität Tübingen.. Otfried Müller-Straße 10.. 72076 Tübingen.. : +49-(0)7071-2980590.. andreas.. fritsche@med.. uni-tuebingen.. PD Dr.. Schloot Prof.. Andreas Fritsche.. Biomarker, Biobanken.. 5-hmc: auf den Spuren der epigenetischen Reprogrammierung.. de/nc/spezialthemen/biomarker-identifikation/diabetes-mellitus-und-biomarker..

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  • Title: DETECTIVE – Suche nach Biomarkern zur Prognose der Langzeittoxizität - Laborwelt
    Descriptive info: Prognose der Langzeittoxizität.. DETECTIVE – Suche nach Biomarkern zur Prognose der Langzeittoxizität.. Das Forschungsprojekt DETECTIVE ( Ermittlung von Endpunkten und Biomarkern für Langzeittoxizität mit der Hilfe von in vitro-Systemen ) hat eine Laufzeit von fünf Jahren und wird zu gleichen Teilen von der Europäischen Kommission und dem Europäischen Kosmetikverband CoLIPa unterstützt.. Foto: iStockphoto.. 1: Elemente einer Systemischen Toxikologie (nach Hartung et al.. 2008).. 1: DETECTIVE-Projektpartner.. 2: Der konzeptionelle Rahmen beschreibt eine Folge von Wirkungen in aufsteigender Reihenfolge, beginnend mit einem molekularen auslösenden Ereignis, in dem eine Substanz mit einem biologischen Zielmolekül interagiert.. Dieses Ereignis löst eine Reihe von Nachfolgeereignissen aus, die letztlich eine nachteilige Wirkung in vivo zeigen.. Diese Reaktionen auf verschiedenen Ebenen sind Teil eines adverse outcome pathway (AOP).. Um das Verständnis der verschiedenen Abläufe zu vertiefen, nutzt DETECTIVE die gesamte Palette neuer Technologien, um einen Einblick in die mechanistische Wirkungsweise der Substanzen zu erhalten.. Nur ein detailliertes mechanistisches Verständnis.. wird es ermöglichen, prädiktive Biomarker zu identifizieren (nach Ankley et al, 2010).. Jürgen Hescheler, Klinikum der Universität zu Köln.. Fünfzehn europäische Partner aus der akademischen Forschung, der Industrie, KMU und Interessengruppen haben sich zusammengeschlossen, um Strategien zur Bestimmung der Langzeittoxizität zu entwickeln, die effizienter und zuverlässiger sind als Tierversuche.. Langzeittoxizitätstests sind zum Nachweis der Unbedenklichkeit chemischer Substanzen für den Menschen vorgeschrieben, so auch für Kosmetika.. Tatsächlich kann die Langzeit- oder wiederholte Anwendung über einen längeren Zeitraum zu einer progressiven Zell-, Gewebe- oder Organschädigung führen.. Bisher werden solche Untersuchungen an Tieren durchgeführt, denn es gibt dazu noch keine anerkannten Alternativen.. Im Rahmen des 7.. Europäischen Forschungsrahmenprogramms haben die Europäische Kommission und Colipa die integrierte Forschungsstrategie „SEURAT-1“ für Tierersatz methoden initiiert.. Das mit insgesamt 50 Mio.. Euro ausgestattete SEURAT-1-Forschungsprogramm hat das Langzeitziel, Methoden zur Unbedenklichkeitsprüung zu entwickeln, die letzlich Tierversuche ersetzen können („Safety Evaluation Ultimately Replacing Animal Testing”).. Die erste Phase von SEURAT begann am 1.. Januar 2011 und besteht aus sechs, sich ergänzenden Bausteinen.. DETECTIVE ist einer dieser Bausteine und zielt auf die Entwicklung von Biomarkern für die Detektion der Langzeittoxizität in humanen Zielzellen ab.. Zu diesem Zweck wird eine Test-Pipeline aufgebaut, die auf High-Content-Screening (HCS) and High-Throughput-Screening(HTS)-Technologien basiert.. In Kombination mit klassischen funktionellen und „-omics“ Methoden werden humane Biomarker identifiziert und untersucht, die geeignet für die Langzeit-Testung in vitro sind.. Der Koordinator des DETECTIVE-Projekts, Prof.. Jürgen Hescheler von der Universität zu Köln, erwartet wichtige Ergebnisse von dem Projekt.. Laut Hescheler wird die multidisziplinäre Zusammenarbeit im DETECTIVE-Konsortium ein detaillierteres, grundlagenbasiertes Verständnis toxikologischer Langzeiteffekte ermöglichen.. Dadurch wird die Toxikologie von einer primär deskriptiven zu einer mehr mechanistischen Wissenschaft mit größerer Vorhersagekraft werden, von der am Ende auch der Verbraucher profitiert.. Fokus liegt zunächst auf Leber-, Herz- und Nierentoxizität.. Als einer der Bausteine der SEURAT-1 Forschungsinitiative konzentriert sich DETECTIVE auf ein wesentliches Element, auf dem in vitro-Toxizitätstests basieren – der Entwicklung von robusten sowie zuverlässigen, sensitiven und spezifischen Biomarkern.. Der Schwerpunkt liegt auf einer systematischen Auswertung einer Reihe komplementärer funktioneller und „-omics“ Technologien, einschließlich HCS und HTS, zur Identifizierung und Untersuchung humaner Biomarker in Zellmodellen für die Langzeittoxizität.. Dabei gewähren funktionelle Parameter Einblicke in die Wirkung von Schadstoffen auf spezifische Zellfunktionen, „omics“-Techniken dagegen Informationen zur gesamten zellulären Situation auf molekularer Ebene.. Erstmalig werden eingehend die Auswirkungen von Mehrfach- oder Langzeitgaben auf die für das Zellverhalten kritische Epigenetik und microRNA (miRNA)-Expression untersucht, um zu prüfen, ob derartige Analysen das Verständnis von toxischen Wirkmechanismen vertiefen können.. Durch die Kombination und anschließende Integration der verschiedenen Technologien können prädiktive Biomarker für die humane Langzeit-Toxizität in vitro entwickelt werden.. Basierend auf integrativer statistischer Analyse, systematischer Überprüfung und Korrelation mit in vivo relevanten Daten, werden spezifische, sensitive und prädiktive Biomarker entwickelt.. DETECTIVE konzentriert sich auf hepatoxische, kardiotoxische, und – in geringerem Umfang – auch auf nephrotoxische Effekte, die die drei Zielorgane der Toxizität bei wiederholter Verabreichung repräsentieren.. Darüber hinaus wird ein Langzeit-Toxizitätsmodell auf Basis humaner embryonaler Stammzellen (hES) entwickelt.. Letztlich werden die erarbeiteten Konzepte auch für andere Organe oder Organsysteme anwendbar sein, die von systemischen Giftstoffen angegriffen werden, zum Beispiel das Nervensystem.. Darüber hinaus wird erwartet, dass DETECTIVE generelle humane Toxizitätspathways definieren kann, die für alle Organe relevant sind.. Ziel: Entwicklung von in vitro-Tests und Surrogatmarkern.. Das übergeordnete Ziel von DETECTIVE ist die Entwicklung und Evaluierung von in vitro-Biomarkern und Surrogat-Endpunkten, die für den Menschen relevant sind und die für die Sicherheitsbewertung von chronisch wirkenden Giften genutzt werden können.. Konkret werden im DETECTIVE-Projekt Biomarker für Humantoxizität auf der Grundlage humaner in vitro-Systeme entwickelt, und zwar durch:.. Zusammenarbeit mit  ...   werden etwa Informationen über die Vorhersagekraft des Biomarkers selbst, aber auch über die Methoden, mit denen diese bestimmt wird.. In einem Ende vergangenen Jahres veröffentlichten Berichtentwurf (vgl.. http://ec.. europa.. eu/consumers/sectors/cosmetics/documents/public_consultation/index_en.. htm.. ) bewerteten ausgewählte Experten den Status und die Perspektiven der alternativen Methoden und lieferten eine wissenschaftlich fundierte Einschätzung der benötigten Zeit, um den vollständigen Ersatz von Tierversuchen zu erreichen.. Zusammenfassend bestätigen die Experten, dass noch mindestens 7 bis 9 Jahre für den Ersatz der gegenwärtigen in vivo-Tierversuche für die Bewertung der Sicherheit kosmetischer Inhaltsstoffe zur Sensibilisierung der Haut zu veranschlagen sind.. Allerdings waren die Experten auch der Meinung, dass alternative Methoden vielleicht noch vor 2017 in der Lage sein könnten, Gefährdungen zu beurteilen, also zwischen Sensitisern und Non-Sensitisern zu differenzieren.. Dies würde jedoch kein vollständiges Bild dessen zeichnen, was eine sichere Exposition ist, da die relative Wirksamkeit eines Sensitizers nicht bekannt wäre.. Für die Toxikokinetik wurde ein Zeitrahmen von 5 bis 7 Jahren angenommen, um Modelle zu entwickeln, die die Lungenabsorption und Nieren- oder Gallen-Exkretion vorhersagen können – und noch länger, um die Verfahren so zu integrieren, dass sie toxikokinetische Tiermodelle vollständig ersetzen können.. Für die systemischen toxikologischen Endpunkte der Toxizität bei wiederholter Gabe, Karzinogenität und Reproduktionstoxizität gaben die Experten an, den Zeitrahmen für einen vollständigen Ersatz nicht abschätzen zu können.. Die „Systemische Toxikologie“ wurde als eine neue Disziplin vorgeschlagen, um einen großen Schritt in Richtung der Entwicklung alternativer, humaner Sicherheitstests zu gehen.. Abbildung 1 zeigt, wie verschiedene Technologien interagieren und so schließlich zur Entwicklung der „Systemischen Toxikologie“ führen können, etwa durch die Kombination von: „im Wesentlichen verschiedener neuer, informativer Technologien […] mit etablierten wissenschaftlichen Kenntnissen (über biochemische Stoffwechselwege; von Toxizitätsmustern und -signaturen; Wissen über Biomarker; Kenntnis der pharmakokinetischen und chemischen Eigenschaften) mit Hilfe rechenbetonter Ansätze“4.. Das DETECTIVE-Projekt wird mögliche Biomarker hervorbringen, die für die Abschätzung der Toxizität bei wiederholter Gabe relevant sind.. Dies geschieht mittels in vitro-Modellen humaner Gewebe und Zellen (abgeleitet von primären Zellen oder von Stammzellen abgeleiteten somatischen Zellen oder Zelllinien), einschließlich Hepatozyten, Kardiomyozyten und Nierenepithelzellen oder anderen Zellen von toxikologischer Relevanz sowie mit Hilfe gut definierter, relevanter Testsubstanzen.. Im Hinblick auf die Langzeittoxizität oder Toxizität bei wiederholter Gabe ist es von besonderer Bedeutung, in der Lage zu sein, frühe Toxizitäts-Marker bei niedriger Dosierung zu detektieren, die nicht direkt zu akuter Toxizität führen.. Durch die Anwendung sensitiver „-omics“-Technologien zur Bewertung chemisch induzierter Veränderungen der zellulären Biochemie und durch Korrelation dieser Informationen mit für die zelluläre Funktion relevanten, sensitiven Endpunkten (d.. h.. gezielte Endpunkte mit bekannter Bedeutung) – und umgekehrt – wird das DETECTIVE-Konsortium in der Lage sein, wichtige gesundheitsschädliche Nebenwirkungen zu identifizieren, welche dann weiter auf ihre Eignung als relevante Biomarker für Toxizität bei wiederholter Gabe eingeschätzt werden können.. Das Potential einer solchen Kombination aus „-omics“-Technologien mit organotypischen in vitro-Modellen, die weitere mechanistische Einblicke in zelluläre Antworten auf chemische Beeinträchtigungen verspricht, die hochsensitiv und spezifisch sein können, wurde bereits im ECVAM-Workshop 56 unterstrichen1.. Pietro P.. , The Assessment of Repeated Dose Toxicity In Vitro: A Proposed Approach.. The Report and Recommendations of ECVAM Workshop 56.. ATLA 34, 315–341, 2006.. Vinken M, Decrock E, De Vuyst E, Leybaert L, Vanhaecke T, Rogiers V.. , Altern Lab Anim.. 2009 Apr;37(2):209-18.. Adler S, Basketter D, Creton S, Pelkonen O, van Benthem J, Zuang V, Andersen KE, Angers-Loustau A, Aptula A, Bal-Price A, Benfenati E, Bernauer U, Bessems J, Bois FY, Boobis A, Brandon E, Bremer S, Broschard T, Casati S, Coecke S, Corvi R, Cronin M, Daston G, Dekant W, Felter S, Grignard E, Gundert-Remy U, Heinonen T, Kimber I, Kleinjans J, Komulainen H, Kreiling R, Kreysa J, Leite SB, Loizou G, Maxwell G, Mazzatorta P, Munn S, Pfuhler S, Phrakonkham P, Piersma A, Poth A, Prieto P, Repetto G, Rogiers V, Schoeters G, Schwarz M, Serafimova R, Tähti H, Testai E, van Delft J, van Loveren H, Vinken M, Worth A, Zaldivar JM.. , Arch Toxicol.. 2011 May;85(5):367-485.. Epub 2011 May 1.. Hartung T.. , Leist M.. , Food for Thought.. on the Evolution of Toxicology and the Phasing out of Animal Testing.. First publ.. in: Altex 25 (2008), 2, pp.. 91-96.. Ankley GT, Bennett RS, Erickson RJ, Hoff DJ, Hornung MW, Johnson RD, Mount DR, Nichols JW, Russom CL, Schmieder PK, Serrrano JA, Tietge JE, Villeneuve DL.. , Environ Toxicol Chem.. 2010 Mar;29(3):730-41.. Korrespondenzadresse:.. Jürgen Hescheler.. Klinikum der Universität zu Köln.. Institut für Neurophysiologie.. Robert-Koch-Str.. 39.. 50931 Köln.. : +49-(0)221-478-6960.. j.. hescheler@uni-koeln.. Jürgen Hescheler.. Biomarker, Biobanken, DETECTIVE,.. de/nc/spezialthemen/biomarker-identifikation/prognose-der-langzeittoxizitaet..

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