Laborautomation - Transkript
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Laborautomation
Februar 2021
European
Biotechnology
NET WORK
Let’s save
the planet!
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Biotechnology Network!
COVID-19, climate apocalypse, billions of
people in turmoil. New strategies are despera-
tely needed. Biotechnology creates confidence
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Network is a non-profit organisation that aims
to facilitate cooperation between all professio-
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|transkript 1.2021 Automation laborwelt. I 105
· Automation ·
· COVID-19: Automation hilft PCR-, NGS- und Screeninganbietern ·
· Interview: Prof. Dr. Thomas Böttcher, Universität Konstanz ·
· Berichts- und Analysesoftware in der Laborautomation ·
· Expertenkommentar: Neue Dimension der Zellanalyse ·
· Automatisch Pipettieren ·
· Liquid Handling: Smarte Workflows ·
14,4
Pr ävention Diagnostik
KI plus Genomik gleich Pep-sequenzieren
Fortschritt für Frühdiagnose
Die Kombination von KI-basierter Mittels der Pepseq-Hochdurchsatz-
Funktionsannotation und genomischen plattform des Start-up-Unternehmens
Gesundheitsdaten soll die Prävention, Mrd. US-Dollar Umsatz machten Encodia Inc. haben Wissenschaftler im
Diagnostik und personalisierte Therapie 2020 die Anbieter zellbasierter Blut genesener COVID-19-Patienten
künftig verbessern. Im Rahmen des Assays. Die Zunahme an Biologika Antikörper entdeckt, die eine Kreuzre-
EU-Projektes INTERVENE kooperieren beschert bis 2025 ein Wachstum auf aktivität mit harmlosen Corona-Erkäl-
dazu 17 Forschungseinrichtungen 24,7 Mrd. US-Dollar, prognostiziert tungsviren zeigen. Ein Nachweis dieser
unter Koordination des Hasso-Plattner- marketdataforecast.com. Antikörper könne eine Teilimmunität und
Instituts. Ziel ist es, statistische damit einen milderen Verlauf anzeigen,
Risikoscores zum individuellen berichten sie in Cell Reports Medicine
Erkrankungsrisiko und zum Verlauf (doi: 10.1016/j.xcrm.2020.100189). .
von Volkskrankheiten zu ermitteln und
Sequenzierung
klinisch zu überprüfen. .
PCA
Häufiger Analysieren
Next-Generartion Sequencing ist besser POC-PCR-Schnelltest
zugelassen
Kooperation stärkt Angesichts der Furcht vor Varianten des
Synergien neuen Coronavirus, die sich schneller ver- Über eine Sonderzulassung des Bun-
breiten und Lockdown-Effekte eliminieren desinstituts für Arzneimittel und
Die kostspielige Präparation von NGS-Se- könnten, will die Europäische Kommissi- Medizinprodukte (BPhArM) für ihren
quenzbibliotheken soll durch eine Zusam- on das Mutantenscreening verbessern. PCR-Schnelltest konnte sich Ende De-
menarbeit der britischen SPT Labtech mit Statt bisher uneinheitlich soll europaweit zember die GNA Biosolutions freuen. Die
Thermo Fisher Scientific billiger werden. jede zehnte bis zwanzigste Blutprobe von vor Ort einsetzbare Pulse Controlled
Die Unternehmen wollen Thermo Fishers Coronapatienten vollständig sequenziert Amplification-Technologie ermöglicht
NGS Library-prep-Kits mit den Mosquito werden. Ziel des Ausbaus der Sequen- Analysen in nur 40 Minuten mit ver-
HV Genomics- und Dragonfly Discovery- zierungshäufigkeit ist es, frühzeitig neue gleichbarer Sensitivität (96,7%) wie
Systemen von SPT kombinieren. . dominante Mutationen zu erkennen. . PCR-Tests im Labor. .
106 I laborwelt. Automation |transkript 1.2021
Automation
und Pandemie
Neben der automatisierten PCR-Diagnostik und komplementären
Low Throughput-vor-Ort-Schnelltests beflügelt das Auftreten von
SARS-CoV-2-Mutationen nun auch die Zahl an Sequenzierungen des
nicht kleinen Virusgenoms, um neue Varianten zeitnah aufzuspüren.
freuen, denn die Leistung ist – zumindest
in Deutschland – erstattungsfähig (vgl.
Klartext Seite 75).
Hohe Fallzahlenlasten lasten die Ka-
pazitäten der klinischen PCR-Diagnosti-
klabore trotz einem hohen Grad an Au-
tomation der Probenvorbereitung und
hochparalleler PCR nach wie vor aus.
Testexpansion möglich
Zumindest technisch gibt es noch Luft
nach oben bei der Automation der PCR-
Diagnostik. Eine Durchsatzsteigerung
um das Dreifache streben etwa Wissen-
schaftler des September 2020 gestarte-
ten FlexACO-Konsortiums an. „Unser
Die Corona-Pandemie bringt Aufwind für PCR-Spezialisten und Whole-Genome-Sequenzie- erklärtes Ziel ist es, die Testkapazität in
rungsdienstleister sowie die Anbieter neuer Drug-Screening-Verfahren. medizinischen Analyselaboren durch […]
Automation signifikant zu steigern“, sagt
Bereits Anfang Januar warnte die US- cing (NGS) ganzer Genome das Mittel Alexander Brendel vom beteiligten LIMS-
Arzneibehörde FDA davor, dass aktuell der Wahl (vgl. Seite 96) – die auf Servern und Softwarespezialisten Infoteam. Das
eingesetzten COVID-19-Diagnostiktests bereitgestellten, ständig aktualisierten größte Optimierungspotential sieht er in
neue Mutationen von SARS-CoV-2 ent- Sequenzen (www.gisaid.org) liefern den der Digitalisierung und Automation der
gehen könnten. Zusätzlich beflügeln Anbietern von PCR-Diagnostiktests wie- Prä- und Postanalytik von Proben.
Schnellpublikationen im nicht begut- derum die Grundlage für die In-silico-Qua-
achteten Journal BioR xiV über von den litätskontrolle (Reaktivitätsanalyse) ihrer Screening Neuer Targets
Unternehmen eilends dementierte mu- Diagnostiktests: führen Virusmutationen Frischen Wind in das Arzneimittelscree-
tationsbedingte Wirksamkeitseinbußen zu weniger als zwei Fehlpaarungen in ei- ning, das Selektionsdruck vom viralen
der mRNA-Vakzine von Moderna und Bi- ner einzelnen Oligonukleotidsequenz gilt, Spikeprotein (vgl. Seite 114) zu nehmen
ontech (doi: 10.1101/2021.01.15.426911v1) dass die Genauigkeit eines Assays nicht verspricht, bringt ein neues Screening
sowie der virusneutralisierenden Anti- beeinträchtigt ist. verfahren auf virale Protease-Inhibitoren,
körper der US-Firmen Regeneron und Eli Um die Mutationen flächendeckend dass das Start-up Evorion Biotechnologies
Lilly (doi: 10.1101/2020.11.30.405472v1) früh zu erfassen und ihre Dominanz in entwickelt hat (vgl. Seite 110). Laut dem
den Einsatz automatisierter PCR- und der Viruspopulation verfolgen zu kön- Virologen Dr. Jakob Trimpert (FU Berlin)
Sequenzierungssysteme. nen, haben die 27 EU-Mitgliedstaaten erzeugen die fast ausschließlich auf das vi-
Bildnachweis: NIAID
im Januar beschlossen, die Zahl der Se- rale Spike-Protein zielenden Vakzine und
Neue Mutanten aufspüren quenzierungen auf 10% aller positiven Antikörper „ultimativen“ Selektionsdruck
Um neu auftretende Mutationen zu er- getesteten Proben zu erhöhen. Sequen- auf SARS-CoV-2, dem das Virus durch Mu-
kennen, ist das Next-Generation-Sequen- zierungsdienstleister können sich also tation ausweiche. TG
|transkript 1.2021 AUtomation laborwelt. I 107
Liquid Handling
Automatisch pipettieren
mit acht Kanälen bis 1 ml
Mit dem neuen Liquid End für den Pi- · Erstellen von Zell-Assays, ELISA-
pettierroboter „Liquid Handling Station“ Anwendungen oder das Verteilen von
von BRAND lassen sich auch 8-Kanal- Magnetic-Bead-Lösungen.
Pipettieraufgaben mit größeren Volumi-
na bis zu 1 ml und höherem Durchsatz Der Wechsel der Liquid Ends kann vom
einfach und effizient automatisieren. Anwender ohne Werkzeug in wenigen
Das neue Pipettiermodul hat sich bereits Sekunden durchgeführt werden. Ein kleine und mittlere Probenaufkommen
in vielen Anwendungen in den Berei- nachträgliches Justieren ist dank der und wechselnde Pipettieraufgaben.
chen Probenvorbereitung und -vertei- präzisen Halterung nicht nötig. Wenn Mit dem neuen, sofort verfügbaren
lung, Mikrobiologie und Immunologie die Methode den Wechsel des Liquid Liquid End, passenden Roboterspitzen
bewährt. Einige Beispiele: Ends erfordert, informiert die BRAND- und anwendungsorientiertem Zubehör
Software den Anwender mittels Dia- steht ein umfangreicher Baukasten zur
· Multidispensieren von Nährmedien in logfenster und auf Wunsch sogar per E- Verfügung, um viele Aufgaben im Labor
Mikrotiterplatten oder das Dosieren Mail. Die Softwareversion 4.0, die für die zu automatisieren und effizienter zu ge-
von bis zu 1 ml in Deep-well-Platten Nutzung des neuen Liquid Ends benö- stalten. •
Bildnachweis: BRAND
oder Probenröhrchen tigt wird, ist auch für bereits im Einsatz
· Schnelles automatisiertes Verteilen stehende Liquid-Handling-Stationen als Dr. Antonio Romaguera,
IVDR
großer Puffermengen aus Reservoirs in Softwareupdate verfügbar. Die Liquid Head of Product Management,
Mikrotiter- und Deep-well-Platten Handling Station bietet Flexibilität für Brand GmbH + Co. KG, www.brand.de
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108 I laborwelt. AUtomation |transkript 1.2021
SMARTE WORKFLOWS
Vor allem zuzeiten der COVID-19-Pandemie profitiert die Life-
Sciences-Industrie enorm von effizienten Workflows. Diese
werden durch automatisierte und vor allem einfach zu bedienende
Technologien von Dispendix und cytena ermöglicht.
von Alexander Jurkowitsch, Sales Executive, Dispendix GmbH und
Julian Riba, Chief Scientific Officer, cytena GmbH
Die Hightech-Start-up-Unternehmen Das I-DOT-System (Dispendix) ist eine (NGS) oder die DNA-Assemblierung
cytena GmbH und Dispendix GmbH aus einfach zu handhabende, flexibel ein- in der synthetischen Biologie. Mit dem
Süddeutschland haben es sich zur Aufga- setzbare, kontaktlose Dispensierplatt- I-DOT-System werden einzelne Tröpf-
be gemacht, automatisierte Laborgeräte form. Typische I-DOT-Anwendungen chen im Nanoliterbereich erzeugt. Die
zu entwickeln, welche die Untersuchung sind Verdünnungsreihen wässriger und patentierte DropDetection-Funktion
und Distribution von mikroskopisch DMSO-haltiger Lösungen. Eine beson- ermöglicht es, jeden einzelnen Tropfen,
kleinen biologischen Entitäten oder von dere Stärke des Systems sind komple- der während eines Dispensiervorganges
nanoskopischen Flüssigkeitsmengen er- xe Dispensieraufgaben, die eine hohe abgegeben wird, zu erkennen und zu
möglichen. Die Unternehmen sind Teil Kombinatorik erfordern. Beispiele dafür zählen. DropDetection dient somit als
der schwedischen Cellink-Gruppe. sind das Next Generation Sequencing Werkzeug für die Qualitätskontrolle
AltoStar®0ROHFXODU'LDJQRVWLF:RUNȵRZ
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.RPSOHWWHU:RUNÀRZ Umfangreiche Produktpalette
• Alle Probentypen im gleichen Lauf möglich • Breites CE-IVD Test-Portfolio mit Fokus auf
• Frei skalierbare Anzahl von 1– 96 Proben Pathogenen, klinisch relevant für immun-
supprimierte Patienten
• Bis zu 384 Analysen pro Lauf
• Kontinuierlich weitere Tests in der
• 8 unterschiedliche PCR-Assays variabel
Entwicklung
auf einer Platte kombinierbar
• Bis zu 4 unterschiedliche PCR-Assays aus einem Eluat
Validierte Probenmaterialien
Extraktion von RNA und DNA Vollblut, Plasma, Serum, Urin,
• One-for-all-Solution: eine Extraktionschemie 6RIWZDUH±$OWR6WDU Connect
® Stuhl, CSF, Abstrich
(CE-IVD) für alle Probenmaterialien • Anwenderfreundlich,
• Optimiertes Management von Verbrauchs- LQWXLWLYH%HQXW]HUREHUÀlFKH
materialien: wiederverschließbare und wieder- • Automatische Programmierung der CE-IVD
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|transkript 1.2021 AUtomation laborwelt. I 109
und Protokolloptimierung. Ebenfalls
kontaktfrei arbeitet das C.WASH™-
Instrument (cytena). Es basiert auf einer
Technologie, bei welcher Flüssigkeiten
aus Mikrotiterplatten mittels Zentrifu-
galkräften entfernt werden. Diese lässt
sich hervorragend für das Waschen von
Zellkulturen oder die Aufreinigungen
der Nukleinsäuren einsetzen. Die Kom-
bination aus I-DOT und C.WASH bietet
eine äußerst effiziente und kostengüns-
tige Methode für Hochdurchsatz-Scree- Optimierter Workflow zur Generierung von Single-cell-RNA-Sequenzierungsbibliotheken
ning und das Ansetzen von Sequenzier-
Bibliotheken für das NGS. ne Zellen aus Kulturen oder klinischen notwendig. Diese können effizient mit
Proben in PCR-Platten sortiert. Im An- dem C.WASH automatisiert durchge-
Einzelzell-RNA-Seq schluss werden mit dem I-DOT-System führt werden. Da der C.WASH ebenfalls
Das Paradebeispiel eines optimierten Reagenzien und Komponenten für die vollständig kontaktfrei arbeitet, können
Prozesses mit Geräten von Dispendix optimierte NGS-Library-Präparation hier bei der DNA-Aufreinigung mittels
und cytena ist die Probenvorbereitung dispensiert. magnetischen Beads pro Platte hun-
für die Single-cell-RNA-Sequenzierung Dieser Workflow ermöglicht eine sig- derte von Pipettenspitzen eingespart
Bildnachweis: cytena GmbH
(scRNA-seq), da hier typischerweise hun- nifikante Reduktion der Reaktionsvolu- werden.
derte oder tausende einzelne Reaktionen mina und somit eine 10- bis 20-fache Kos- Alle drei Instrumente können zwar
angesetzt werden müssen. Mit Hilfe des teneinsparung bei den Reagenzien. In einzeln eingesetzt werden, stellen jedoch
f.sight™ (cytena), eines automatisierten solchen Protokollen sind üblicherweise in Kombination eine flexible Plattform
Einzelzelldispensierers, werden einzel- zwei bis drei DNA-Aufreinigungsschritte für Einzelzellanalysen und NGS dar. •
Zwei library preps an einem Tag?
Library QC in weniger als 6 Minuten?
Kein Probenverlust für QC?
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HAFTUNGSAUSSCHLUSS: Nur für die Anwendung zu Forschungszwecken. Nicht zugelassen für klinische Diagnostik. Die DreamPrep Anwendung muss in Ihrem Labor, basierend
auf Ihren Arbeitsprozessen, dem gewünschten Anwendungsbereich und Ihren Protokollen, validiert werden. Die Leistung des Methodenbeispiels wurde nicht von Tecan validiert.
© 2020 Tecan Trading AG, Switzerland, all rights reserved.
110 I laborwelt. Expertenstatement |transkript 1.2021
Neue Dimension
der Zellanalyse
Automatisierte Omics-Untersuchungen an Einzelzellen und ihren
Interaktionen mit anderen Zelltypen eröffnen den Zugang zum
neuen Feld der Functional Phenomics. Das Unternehmen evorion
GmbH aus Münster liefert dazu eine hochrelevante Technologie.
Laborwelt. Wie funktioniert Evorions Der Workflow startet dabei mit einer meist
Verfahren, wie hilft es bei der funktio- Dr. Sebastian heterogenen Population primärer Zellen
nellen Zellanalyse und inwieweit ist es Bühren oder etablierten Zelllinien, aber auch Mi-
automatisierbar? ist Mitgründer und kroorganismen oder andere Zellen können
Geschäftsführer der prinzipiell analysiert werden. Diese wer-
evorion biotechno-
Bühren. Mit dem CellCity-System ver- logies GmbH, die den über ein automatisiertes mikroflui-
binden wir Technologie aus der Mikro- unlängst eine Serie disches Verfahren in Hydrogel-Sphären
fluidik und der 3D-Zellkultur, um damit A-Finanzierung in von 80 µm Durchmesser eingeschlossen
ungenannter Höhe
eine Lücke im stark wachsenden Bereich einfuhr. und so räumlich voneinander getrennt,
der Einzelzell-Omics-Technologien zu um das Betrachten einzelner Zellen zu
schließen. Diese sind durch Analysen des ermöglichen. Außerdem werden die Zel-
Transkriptoms, Genoms, Proteoms und len so in einer physiologisch relevanteren
Metaboloms einzelner Zellen bereits ein die direkte Korrelation zwischen der bio- dreidimensionalen Umgebung anstelle der
wertvolles Werkzeug für die biomedizi- logischen Funktion einzelner Zellen und klassischen 2D-Kultur kultiviert. Für die
nische Forschung und wir ermöglichen den zugrundeliegenden Omics-Daten. Der Kultivierung und Analyse werden diese
es, diese Daten mit den (zeitaufgelösten) evorion-Ansatz ist hoch-parallelisiert, beladenen Hydrogel-Sphären an über
funktionellen Phänotypen der Zellen zu sodass wir diese Daten für ganze Zell- mehreren tausend definierten Positionen
verknüpfen beziehungsweise zu erweitern. populationen mit einer Einzelzellauflö- des mikrofluidischen CellCity Array-Chips
Das können beispielsweise generelle mor- sung erheben können. Somit bieten wir immobilisiert. Durch Perfusion des Array-
phologische Veränderungen, Zell-Zell- ein Werkzeug für die umfängliche Analyse Chips werden die Zellen mit Medium sowie
Interaktionen oder auch die Sekretion biologischer Systeme. optional mit Stimuli oder anderweitigen
von Molekülen wie Zytokinen sein. Die- Ein großer Vorteil ist, dass unser Ge- Reagenzien versorgt und eine Kultivierung
sen erweiterten Ansatz definieren wir als samtsystem sich einfach in die existieren- über mehrere Tage ermöglicht. Durch die
Functional Phenomics und er ermöglicht de Laborinfrastruktur integrieren lässt. definierten Positionen und das universel-
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Bildnachweis: evorion biotechnologies
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|transkript 1.2021
le Mikrotiterplatten-Format des Systems chen. Durch die Extraktion spezifischer
kann zeitgleich die zeitaufgelöste phäno- Zellen von dem Chip können weitere
typische Analyse hunderter bis tausender Analysen (zum Beispiel Next-Genera-
einzelner Zellen auf nahezu jedem inversen tion-Sequencing, qPCR…) angeschlos-
und automatisierten Mikroskop erfolgen. sen werden. So schlagen wir die Brücke
Einmal gestartet können die Experimente zu den Einzellzell-Omics-Technologien.
auf dem System für mehrere Tage nahezu Schon jetzt sind die Anwendungsmög-
vollautomatisch ablaufen. Während das lichkeiten des Systems sehr vielfältig. Viele
Mikroskop automatisch die eingestellten Anwender, mit denen wir zusammenar-
Positionen der Zellen abfährt, übernimmt beiten, sind beispielsweise an Zell-Zell-
das CellCity-System die Kontrolle und Interaktionen interessiert. Denn es können
Steuerung aller Zellkultur- und Assay- nicht nur Zellen eines Typs, sondern auch
Prozesse. Spezifische Vorkenntnisse im unterschiedliche Typen in den Sphären
Bereich der Mikrofluidik sind nicht not- gepaart werden, um im Anschluss das Zu-
wendig. So machen wir die Vorteile der sammenspiel dieser Paare zu analysieren.
Technologie auch Anwendern ohne spe- Ein klassisches Beispiel ist die Interak-
zifische Vorkenntnisse zugänglich. tion von Tumor- und Immunzellen (zum
Die gewonnenen zeitaufgelösten Daten Beispiel T-Zellen). Eine Kernapplikation,
können zusätzlich mit Endpunktmessungen an der wir zusammen mit Partnern ar-
wie beispielsweise der Immunhistoche- beiten, ist die Identifikation und Isolation
mie oder mRNA-Fluoreszenz In-situ-Hy- von patientenspezifischen Immunzellen,
bridisierung (FISH) ergänzt werden, um um zukünftig noch effektivere zellbasierte
so tiefgreifendere Analysen zu ermögli- Therapien zu ermöglichen. •
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(A) Das CellCity-System von evorion biotechnologies, bestehend aus der Kontrolleinheit zur
automatisierten Steuerung der mikrofluidischen Prozesse. Diese ist verbunden mit einem
miniaturisierten Zell-Inkubator im Mikrotiterplattenformat, der für das Imaging auf gängigen in- for optimizing reliability
versen Mikroskopen plaziert wird. Ins Innere des Inkubators wird ein (B) mikrofluidischer Chip
eingesetzt auf dem die gesamte Prozessierung und Analyse der Zellen erfolgt. Diese werden of your immunoassays
Bildnachweis: evorion biotechnologies
im ersten Schritt in Hydrogel-Partikel eingeschlossen und anschließend in vier Kanälen auf
insgesamt etwa 2.000 Positionen immobilisiert. Auf dem Chip werden die Zellen kontinuierlich
mit Medium versorgt. (C) Auf diese Weise ist Live-Cell-Imaging mit Einzelzellauflösung über
mehrere Tage möglich. (D) Eine multiparametrische Analyse kann durch die Anwendung unter-
schiedlichster biochemischer, und molekularbiologischer Methoden (inklusive Zytokinanalyse)
erfolgen und beinhaltet weitere zeitaufgelöste Daten sowie Endpunktmessungen, die mit den
Aufnahmen des Live-Cell-Imaging gekoppelt werden. Anschließend können Zellen selektiv mit
Hilfe einer weiteren Hardwarekomponente für abschließende Downstream-Analysen oder zur
erweiterten Kultivierung wieder zugänglich gemacht werden.
CANDOR Bioscience GmbH
112 I LABORWELT. |transkript 1.2021
EFFIZIENT,
ABER WIE?
Die Auslastung oder die Fehlerrate der Laborautomation wird
in vielen Laboren, wenn überhaupt, nur mit Hilfe von manuell
geführten Listen dokumentiert und analysiert. Dies ist im Vergleich
zu den sonst in der Wissenschaft gebräuchlichen Methoden zur
Datenanalyse ein Anachronismus.
von Michelle Aichele, Produktmanager Software bei Tecan
Es ist guter wissenschaftlicher Stan- Ein wichtiger Indikator ist zum Beispiel Fehler, die auf falscher Bedienung ba-
dard, Versuchsergebnisse mit Hil- die Auslastung der Geräte, denn er er- sieren, nicht als solche erkennen oder
fe ausgefeilter Analyseprogramme laubt viele Rückschlüsse. Gibt es noch lieber verschweigen. Eine automatische
auszuwerten und wissenschaftliche ungenutzte Kapazitäten oder ist ein Dokumentation aller Fehler und ihre
Entscheidungen auf Grundlage soli- Engpass absehbar und eine Erweite- Auswertung zum Beispiel nach Pro-
der Daten zu treffen. Die Leistung der rung der Anlagen notwendig? Auch die tokollen und Anwendern erlaubt es,
Geräte, die diese Daten erzeugen, wird Vernetzung und der Vergleich mehrerer Systematiken schneller zu erkennen.
dagegen im Bereich der Robotik häufig Geräte in unterschiedlichen Laboren Fehleranfällige Protokolle können so
nicht auf dem gleichen Niveau doku- und an verschiedenen Standorten kann leichter identifiziert und verbessert
mentiert und analysiert. Wenn über- wichtige Erkenntnisse liefern. Welche werden oder Anwender mit hohen
haupt, werden nur einige Parameter Anlagen werden häufig verwendet und Fehlerraten nachgeschult werden.
von den Anwendern in Tabellen erfasst welche stehen oft still? Wo treten ver- Tecans Introspect™ Software unter-
und entsprechend mühsam ausgewer- mehrt Fehler auf und wo weniger? stützt die Liquid-Handling-Systeme
tet. Mit moderner Berichts- und Ana- Freedom EVO® und Fluent® mit auto-
lysesoftware können Parameter wie FEHLERSUCHE LEICHTGEMACHT matischer Dokumentation und Ana-
Laufzeiten, Verbrauch von Einwegma- Gerade der Bereich der Fehlersuche ist lyse der wichtigsten Nutzungs- und
terial, Anwender-Log-in und Fehlerra- oft mühsam. Wenn Fehler durch den Leistungsparameter für einzelne oder
ten automatisch erfasst, analysiert und Nutzer dokumentiert werden müssen, auch mehrere Geräte und über Stand-
graphisch aufbereitet zur Verfügung ist das Risiko groß, dass kleine Fehler ortgrenzen hinweg. Um möglichst
gestellt werden. nicht erfasst werden oder Anwender schnell aussagekräftige Datensätze
zu erhalten, können auch historische
Daten ausgewertet werden. So können
Entscheidungen über die Erweiterung
von Anlagen oder den Bedarf an Ver-
brauchsmaterial auf Basis solider Daten
getroffen werden.
Durch die Tecan Connect™-App für
Smartphones können Anlagen auch un-
terwegs in Echtzeit überwacht werden,
und mittels IFTTT können Anwender
automatisch über Fehler informiert
werden. Besonders bei längeren Läufen
Bildnachweis: © Tecan
über mehrere Tage oder mit sehr wert-
vollen und empfindlichen Reagenzien
können Anwender schneller eingreifen,
um Schaden abzuwenden. •|transkript 1.2021 ADVERtORIAL. I 113
Automatisierte
RNA-Extraktion
Sample Prep BioEcho Life Sciences hat während des weltweiten
Ausbruchs von COVID-19 ein schnelles Extraktionsprotokoll entwickelt,
das die Isolierung von SARS-CoV-2-RNA auf wenige Minuten reduziert.
An der Automation wird mit Hochdruck gearbeitet, um den Proben-
durchsatz zu erhöhen.
Auf dem Markt gängige Nukleinsäure-
Extraktionstechnologien basieren auf dem
Bind-Wash-Elute-Prinzip. Im Gegensatz dazu
basiert die EchoLUTION-Technologie von
BioEcho auf einer einstufigen Nukleinsäure-
Isolierung. Alle Verunreinigungen, wie Salze
oder Zelldebris, werden in der Matrix zurück-
gehalten, während die DNA und RNA ohne
weitere Interaktionen und in Abwesenheit
organischer Lösungsmittel passiert. Reinheit,
Qualität und Ausbeute werden so erhöht,
während sich die Gesamtarbeitszeit drastisch
reduziert. Das EchoLUTION-Produktsortiment
deckt ein breites Spektrum an biologischen
Proben wie Pflanzen, tierischen Geweben,
Zellkulturen, Blut und Viren ab.
Vergleich der manuellen (A) und automatisierten Probenverarbeitung (B) für das EchoLUTION
SARS-CoV-2 RNA-Extraktion
viral RNA/DNA-Extraktionskit
in fünf Minuten
Das EchoLUTION-Extraktionskit für virale zertifiziertes EchoLUTION viral RNA/DNA- Versionen des Workflows möglich, die das
RNA und DNA stellt eine schnelle und zu- Extraktionsprodukt anbieten. Extraktionstempo beschleunigen sowie die
verlässige Lösung für Diagnostiklabore dar, Prozesssicherheit erhöhen. Kunden können
die es ermöglicht, im Hochdurchsatz Tests Maßgeschneiderte sich auf Folgeanwendungen, wie etwa die
für die COVID-19-Diagnose durchzuführen. automatisierte Lösungen SARS-CoV-2-PCR oder Sequenzierung für
Die 5-Minuten-Extraktionsmethode beginnt Die Extraktion viraler RNA kann für beide das Screening viraler Mutationen zu For-
mit einer Virus-Lyse ohne Inkubationszeit, von BioEcho angebotenen Produktformate schungszwecken konzentrieren.
gefolgt von einer einstufigen Aufreinigung (48- und 96-Well-Format) innerhalb weni- Die EchoLUTION-Virus-Kit-Automatisie-
mittels Zentrifugation. Da die Zeit für die ger Minuten manuell durchgeführt werden. rung kann kundenspezifisch an unterschied-
Aufreinigung des viralen Genoms im Ver- Inklusive Probentransfer aus den Proben- liche Durchsätze und anschließende Anwen-
Bildnachweis: BioEcho Life Sciences GmbH
gleich zu konventionellen Methoden dras- röhrchen in den Lysepuffer kann der ge- dungen angepasst werden. Eine kostenlose
tisch reduziert wird, kann die hochmoderne samte Prozess der Tests in ca. 20 Minuten Beratung ist möglich.
Technologie von BioEcho den Durchsatz durchgeführt werden (siehe Abb. A). Wie in
stark erhöhen. Das EchoLUTION-Virus-Kit Abbildung B gezeigt, ermöglicht der auto- Kontakt
wird bereits für etwa 12% der COVID-19- matisierte Workflow für Diagnostikzentren BioEcho Life Sciences GmbH
PCR-Tests in Deutschland und 50% der die Bearbeitung der doppelten Proben- BioCampus Cologne
Tests in Österreich eingesetzt. In Kürze wird menge inklusive PCR-Setup in der gleichen news@bioecho.de | www.bioecho.de
BioEcho ein automatisiertes und CE-IVD- Zeit. Es sind voll- und halbautomatisierte Tel.: +49 (0)221 99 88 97 0114 I LABORWELT. INTERVIEW |transkript 1.2021
Neue Screens
für Virostatika
Ein neues sondenbasiertes Screening auf Hemmstoffe viraler Proteasen
verspricht schnellen Erfolg bei der Suche nach COVID-19- und anderen
Virus-Therapien. LABORWELT sprach mit Forschungsleiter Prof. Dr. Thomas
Böttcher darüber, wie das Verfahren Therapieentwicklern helfen kann.
LABORWELT. Was macht virale Protea- Böttcher. Wir haben eine Strategie ent-
sen zu interessanten Targets für die The- wickelt, die es ermöglicht, rasch maß-
rapieentwicklung? geschneiderte chemische Sonden für
ausgewählte Enzyme herzustellen. Diese
Böttcher. Das neue Coronavirus und Sonden binden kovalent und spezifisch in
viele andere Viren benötigen Proteasen das aktive Zentrum der jeweiligen Enzy-
für ihre Replikation in den menschlichen me und ermöglichen eine anschließende
Wirtszellen. Im Fall des Coronavirus sind Visualisierung der Bindung mittels Flu-
die beiden Proteasen Mpro und PLpro für oreszenzmarkierung. Die Sonden erlau-
das Prozessieren der neu hergestellten Vi- ben somit nicht nur eine Detektion der
rusproteine sowie das Überlisten zellulä- Prof. Dr. Enzyme in komplexen Proben, sondern
rer Abwehrmechanismen verantwortlich. Thomas Böttcher können auch für die kompetitive Suche
Ohne die Aktivität dieser Proteasen kann nach Inhibitoren eingesetzt werden. Bin-
Bildnachweis: Unoveristät Konstanz
Leiter AG Mikrobielle Biochemie,
sich das Coronavirus nicht im Menschen Universität Wien / Universität Konstanz det ein Inhibitor in das aktive Zentrum
vermehren. Dies macht die Proteasen zu des Proteins, kann die Sonde nicht mehr
ausgezeichneten Angriffszielen für die binden und das Fluoreszenzsignal der
Entwicklung von Wirkstoffen zur medi- LABORWELT. Könnten Sie bitte Ihr neu- Markierung bleibt aus. Wir haben nun
kamentösen Therapie von COVID-19- es Verfahren und dessen Einsatz in Funk- chemische Sonden entwickelt die spezi-
Infektionen. tionsscreens beschreiben? fisch und selektiv für die beiden Protea-
Bioprofile FLEX2 neu optional mit On-Line Autosampler
Vollautomatisierte Probenentnahme, Analyse und Systemkontrolle (Feedback) der Bioreaktoren
Probenentnahme und Analyse für bis zu 10 Zellkultur Bioreaktoren
Kleines Bioreaktor-Probenvolumen für das gesamte Testmenü inkl.
Gase, Elektrolyte, Metaboliten, Osmolalität und CDV
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Nova Biomedical Schweiz GmbH | Herostrasse 7 | 8048 Zürich | Tel: +41 41 521 66 55 | E-Mail: ch-info@novabio.com
Nova Biomedical GmbH | Hessenring 13 A, Geb. G | 64546 Mörfelden-Walldorf | Tel: +49 6105 4505-0 | E-Mail: de-info@novabio.com|transkript 1.2021 INTERVIEW LABORWELT. I 115
sen des neuen Coronavirus SARS-CoV-2 Böttcher. Die Entwicklungen wurden Böttcher. Unsere Sonden-Strategie kann
sind. Ihre Anwendung konnten wir sowohl durch Fördermittel der Deutschen For- als Technologie für die Suche nach Pro-
für eine Detektion der Virusproteasen im schungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen teaseinhibitoren direkt eingesetzt, weiter-
Hintergrund menschlicher Zelllysate als des Emmy-Noether-Programmes und des entwickelt oder angepasst werden. Für die
auch bei der Suche nach möglichen Wirk- SFB969 unterstützt. Wirkstoffentwicklung selbst ist mit den in
stoffen zeigen. der Branche üblichen Kosten zu rechnen.
LABORWELT. Worin liegen die Unter-
LABORWELT. Wo liegen Anwendungen schiede und Vor- und Nachteile zu bishe- LABORWELT. Wie sieht Ihre Verwer-
für potentielle COVID-19-Therapien? rigen Verfahren? tungsstrategie aus?
Böttcher. Eine Besonderheit unserer Son- Böttcher. Für das Screening von Pro- Böttcher. Wir suchen zusammen mit
de ist, dass sie für die Protease Mpro von tease-Inhibitoren werden traditionell dem Technologie-Lizenz-Büro (TLB) der
SARS-CoV-2 nicht nur an die prozessierte substratbasierte Verfahren eingesetzt, in Baden-Württembergischen Hochschulen
Form der Protease bindet, sondern auch denen der enzymatische Umsatz fluoro- nach Lizenznehmern und möglichen Part-
bereits an die noch nicht vollständig akti- gener oder chromogener Substrate ge- nern für eine weitere Entwicklung und
vierte Protease vor ihrer autokatalytischen messen wird. Derartige Verfahren kön- Verwertung.
Selbstreifung. Somit ermöglicht es unsere nen üblicherweise nur mit aufgereinigten
Sonde, Inhibitoren für beide Formen der Enzymen durchgeführt werden und sind LABORWELT. Ist eine Weiterentwicklung
Protease zu testen, was mit bestehenden sehr anfällig gegenüber Störungen durch mit etwaigen Lizenznehmern geplant?
Methoden nicht möglich ist. Zusätzlich Bestandteile komplexer biologischer
könnte das Screening auch in komplexen Proben. Die von uns entwickelten Son- Böttcher. Wir sind sehr daran interes-
Proben wie Zelllysaten erfolgen oder so- den sind sowohl für den Einsatz mit rei- siert, unsere Technologie für die Anwen-
gar – mit etwas Optimierung – in lebenden nen Proteinen als auch Zelllysaten und dung weiterzuentwickeln, und können uns
Zellen durchgeführt werden. Dies könn- sogar lebende Zellen geeignet. Dies ist gut vorstellen, mit möglichen Lizenzneh-
te bei der Suche nach neuen Wirkstoffen ein entscheidender Vorteil der Sonden- mern zusammenzuarbeiten.
zur Behandlung von COVID-19 helfen. In Strategie. Des Weiteren können wir mit
einem ersten Testlauf konnten wir bereits den Sonden auch die Protease Mpro LABORWELT. Was sind die nächsten
einige potente Inhibitoren identifizieren, von SARS-CoV-2 vor ihrer autokatalyti- geplanten Schritte und Ziele?
unter anderem Stoffe aus dem Rotwurzel- schen Selbstaktivierung untersuchen und
salbei. Die Wirksamkeit muss nun natür- Inhibitoren dafür finden. Dies ist mit Böttcher. Im nächsten Schritt möchten
lich noch in Infektionsmodellen mit leben- bisher bestehenden Verfahren nicht mög- wir unsere Sonden-Strategie für die An-
den Zellen bestätigt werden.. lich. wendung in lebenden Zellen etablieren,
um ein Hochdurchsatz-Screening mög-
LABORWELT. Wurde die Entwicklung LABORWELT. Haben Sie Vorstellungen lichst nahe an realen Infektionsmodellen
gefördert? Wenn ja von wem? über die Kosten? zu ermöglichen. TG
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Nova Biomedical
Probenentnahme mittels OLS für FLEX2
Neu erhältlich: Der BioProfile möglicht. Durch die schnel- novativen Reinigungsprozess
FLEX2 On-Line Autosampler le Analysezeit des FLEX2 sichergestellt. Nachweislich
(OLS), ein modulares System, i n Verbi ndung m it dem liefert der FLEX2 OLS ver-
das bis zu zehn Bioreaktoren OLS kann die Analyse von gleichbare Ergebnisse wie
mit einem FLEX2-Analysator zehn Bioreaktoren in unter bei einer manuellen Pro- Webinar unter https://event.
verbinden kann. Die automa- 1,5 h durchgeführt werden. benentnahme. Zusätzlich on24.com/wcc/r/2461684/96
tische Bioreaktor-Probenent- Die Einrichtungszeit eines kann das FLEX2 OLS an F88696EBA88806EA49B3C3-
nahme von nur 5,6 mL und vollständigen Systems mit OPC-konforme Steuerungs- C30C0B6E.
die Analyse der wichtigsten zehn Bioreaktoren beträgt systeme zur automatischen www.novabiomedical.com
Testparameter wie pH, Gase, weniger als 20 Minuten. Die Probenentnahme, Analyse Nova Biomedical Schweiz
Elektrolyte, Metaboliten, Sterilität der Bioreaktoren und Systemkontrolle ange- ch-info@novabio.com
Osmolalität, Zelldichte und bei jeder Probenentnahme schlossen werden. Mehr In- Nova Biomedical Deutschland
-viabilität werden damit er- wird durch einen neuen, in- formationen im On Demand de-info@novabio.com
Herolab
Robotic-Zentrifuge mit Inertgasspülung
Robotic-Zentrifugen mit Inert- fugen war das positionsgenaue der Zentrifugenkammer mit
gasspülung lautete die Heraus- Stoppen von Ausschwingro- Stickstoff als ergänzendes
forderung, der sich Herolab er- toren – Herolab bietet dies System hinzu. Das Über-
folgreich gestellt hat. Von allen auch für Festwinkelrotoren druckkapselungssystem, das
Zentrifugenherstellern wird an – und die Entnahme der die Inertgas-/Stickstoff-Kon-
darauf hingewiesen, dass ein Proben mittels eines oder zentration gewährleistet, so-
Arbeiten mit entflammbaren zweier Roboterarme durch wie die zusätzliche Sonde für
beziehungsweise explosiven eine sich automatisch öffnende die Sauerstoff-Überwachung
organischen Lösungsmitteln in und schließende Luke bereits und das Sicherheitsrelais sind Herolab GmbH Laborgeräte
Zentrifugen ohne Inertisierung ein großer Schritt voran in der in SIL 2-Standard (Industrie- 69168 Wiesloch
der Zentrifugenkammer nicht Automatisierungstechnik. Jetzt Standard) ausgeführt. Tel.: +49 62 22 5802-0
erlaubt ist. Bei Robotic-Zentri- kommt zusätzlich die Spülung www.herolab.de E-Mail: info@herolab.de
SARSTEDT
Automatisierung von täglichen Laborabläufen
Abfüllen, beschriften, scan- Standardgeräte IVARO FD werden sollen. Probenvorbe-
nen, sortieren, wiegen – sen- (befüllen & dosieren) und reitung, Kit-Herstellung, die
sible und anspruchsvolle Ab- IVARO AP (aliquotieren & Fertigung kleiner Produkt
läufe erfordern ein präzises, pipettieren) mit spezialisier- serien und andere zeitin-
Bildnachweis: Nova Biomedical/Herolab/Sarstedt
spezialisiertes und dennoch ten Modulen ausgestattet tensive Anwendungen sind
flexibles System. Das neue werden. Auch komplexe, problemlos durchführbar. Der von Proben in unterschied-
Konzept des IVARO Tube manuelle Arbeitsschritte im IVARO AP ist mehr als ein Li- liche Gefäße und Mikrotest-
Handlers ermöglicht die Labor werden so einfach und quid Handler. Er unterstützt platten oder das Erstellen von
bestmögliche Anpassung des sicher automatisiert. Der IVA- bei allen Arten der Proben- Verdünnungsreihen.
Automationssystems auf die RO FD ist die ideale Lösung vorbereitung. Flüssigkeiten in www.sarstedt.com
jeweilige Anwendung. In- wenn Stammlösungen, Puf- mehrere gleiche Röhren abzu-
dividuell für verschiedene fer und andere Flüssigkeiten füllen ist genauso problemlos SARSTEDT AG & Co. KG
Abläufe können die zwei in kleinere Gefäße abgefüllt möglich wie das Aliquotieren Tel.: +49 2293 305-0|transkript 1.2021 LABORWELT. I 117
Hirnforschung
Besser als ihr Ruf –
freie Radikale
Normalerweise wird gewarnt vor dem Ein Leben lang werden im Hippocampus
schädlichen Einfluss freier Radikaler, neue Nervenzellen gebildet – das ist bei
die für zahlreiche ernsthafte Erkran- Maus und Mensch identisch. Der Vor-
kungen verantwortlich gemacht wer- gang wird adulte Neurogenese genannt
den. Nun haben Wissenschaftler des und sorgt dafür, dass sich das Gehirn
Deutschen Zentrums für Neurodegene- zeitlebens anpasst und verändert. Die
rative Erkrankungen (DZNE) und des neuralen Stammzellen, die dafür nötig
Zentrums für Regenerative Therapien sind, enthalten freie Radikale. Steigt de-
Dresden (CRTD) in Cell Stem Cell neue ren Zahl weiter an, werden die Stamm-
Erkenntnisse veröffentlicht. Danach zellen in Teilungsbereitschaft versetzt
Bildnachweis: DZNE/CRTD Kempermann Lab
steuern die reaktiven Sauerstoffmole- und die Neurogenese wird angestoßen. Neugeborene Nervenzellen unter dem
küle zelluläre Vorgänge im Gehirn, die Kempermann zeigte sich überrascht, Mikroskop
für dessen Anpassungsfähigkeit wichtig dass „ausgerechnet die Stammzellen
sind. Zumindest ist das bei Mäusen so, des Gehirns so extrem hohe Werte an doch könnten die Forschungsergebnisse
wie Gerd Kempermann, Sprecher des Radikalen nicht nur tolerieren, sondern darauf hinweisen, dass freie Radikale
DZNE in Dresden und Leiter einer For- auch für ihre Funktion nutzen“. Zwar im Gehirn dafür sorgen, dass es lebens-
schungsgruppe am CRTD, und seine warnt er auch davor, reine Laborstudien lang anpassungsfähig bleibt und gesund
Kollegen entdeckten. auf den Menschen zu übertragen, und altern kann. •118 I LABORWELT. produkt |transkript 1.2021
HNP Mikrosysteme
Mikropumpen im Einsatz gegen COVID-19
In der Probenvorbereitung auf Vollautomatisierte Analyse- gesetzt, wie die hermetisch
SARS-CoV-2 werden wenige geräte enthalten bis zu sech- inerte Pumpe mzr-6355.
Mikroliter einer Lösung aus zehn Mikropumpen und set- Von der Diagnostik, über
Chemikalien und Enzymen zen bis zu 4.000 Proben in 24 die Forschung bis hin zur
dosiert. Pumpen von HNP Stunden durch. Impfstoffproduktion arbei-
Mikrosysteme führen diese Die Mikrozahnringpum- ten die Pumpen von HNPM
Aufgabe mithöchster Präzi- pen mzr-2921 oder mzr-4622 im Kampf gegen COVID-19.
sion und Prozesssicherheit kommen weiterhin in der Weitere Anwendungsberei- HNP Mikrosysteme GmbH
aus. Die minimale Dosier- Forschung zu Impfstoffen che sind unter anderem Chro- Präzise Pumpen –
menge beträgt 0,25 μl. Die und Therapien zum Einsatz. matographie, Partikelanalyse, Smarte Lösungen
Niederdruckpumpen sind Bei der Produktion von Impf- PCR-Diagnostik, Abfüllung, 19053 Schwerin
besonders klein und steue- stoffen werden Mikropumpen Beschichtung. +49-385-52190-300
rungstechnisch integrierbar. verschiedener Baureihen ein- www.hnp-mikrosysteme.de info@hnp-mikrosysteme.de
Promega
Forschung an der Schnittstelle zur Medizin
Die Virologie, ein Teilgebiet sche Reagenzien, die von der NanoLuc®- und NanoBiT®-
der Mikrobiologie, beschäftigt Grundlagenforschung bis hin Luciferase finden breite Anwen-
sich mit der Klassifizierung und zur Wirkstoff- und Impfstoff- dung, zum Beispiel zur Analyse
Charakterisierung von Viren, entwicklung eingesetzt werden. der Virus-Wirt-Interaktion, der Promega GmbH
die relevant für eine Vielzahl Darunter zertifizierte Produkte Virusinfektion/-freisetzung so- Dr. Stephan Kirchmaier
von Infektionskrankheiten zur Extraktion, Amplifikation, wie zum quantitativen Nach- stephan.kirchmaier@
sind. Die Bedeutung dieses Klonierung und Sequenzi- weis diverser immunologischer promega.com
Forschungsbereichs wird erung von Nukleinsäuren Prozesse wie die Freisetzung +49-6227-6906-108
insbesondere durch die aktu- sowie Assays zur Detektion inflammatorischer Zytokine,
elle SARS-CoV-2-Pandemie infektionsbedingter zellulärer ADCC und ADCP. Dr. Erik Bonke
verdeutlicht. Promega liefert Veränderungen. Reportertech- www.promega.com/ erik.bonke@promega.com
innovative molekularbiologi- nologien auf Basis der Firefly-, infektionsforschung +49-6227-6906-214
Candor Bioscience
Verdünnungspuffer für AP-Konjugate
AP-Protector® ist ein Lang- des AP-Konjugates geeignet. peroxidase) gekoppelt sind,
zeit-Stabilisierer für alkalische Typische Lagerkonzentrati- empfiehlt Candor Bioscience
Phosphatase (AP)-Konjugate onen liegen bei 100 bis 1000 die Verwendung von HRP-
mit Antikörpern beziehungs- ng/ml, so dass sie zur Detek- Protector™.
weise Neutravidin/Streptavi- tion im Assay ohne weitere
din. Die Konjugate können Verdünnungsschritte ein-
Bildnachweis:HNPM/Promega/Candor
für lange Zeit auch in sehr setzbar sind.
niedrigen Endkonzentra-
tionen als Ready-to-use- AP-Protector® ist gebrauchs-
Lösungen gelagert werden. fertig und in Packungsgrößen Candor Bioscience GmbH
von 50 ml, 125 ml und 500 Tel.: +49-7522-795 27 0
AP-Protector® ist direkt als ml erhältlich. Für Antikör- Fax: +49-7522-795 27 29
Assaypuffer für die Inkubation per, die mit HRP (horseradish www.candor-bioscience.de info@candor-bioscience.deSie können auch lesen
