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LABORWELT Nr. 1 / 2015 â€“ 16. Jahrgang

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Synthese und Analytik, Hardware und Software, Pharmaindustrie und Klinikdiagnostik – der Begriff Laborautomation weist vielerlei Facetten auf. Die deutschen Hersteller sind traditionsgemäß besonders an der Schnittstelle zum Maschinenbau erfolgreich. So hält Siemens Healthcare seit Sommer 2014 den Weltrekord für die längste Automationsstrecke

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Intro

Für die automatisierte Bearbeitung von Schraubdeckelgefäßen. Wählen Sie aus den Möglichkeiten: Öffnen - Befüllen - Etikettieren - Scannen - Verschließen Ziemlich viel Technik schon auf vier Metern: Siemens’ Aptio-System in einem Life-Sciences-Labor. Im indischen Mumbai hat die Firma ihr Aptio-Automation-System bei Thyrocare Technologies installiert, die vor allem Schilddrüsenwerte ermitteln. Auf 93,5 Metern reihen sich 31 Instrumente – 7 für chemische Analysen, 24 für Immunoassays – sowie zusätzlich 10 Lade/Entlade-Roboter und 5 Deckelentferner („decapper“) aneinander. Mittlerweile ist die Strecke auf 158 Meter angewachsen. Thyrocare analysiert hier täglich bis zu 100.000 Proben, die insgesamt 400.000 Untersuchungen durchlaufen. In einer letzten Ausbaustufe soll die Strecke gar auf 187 Meter anwachsen.

Wachsende Märkte Trotz der beeindruckenden Dimension des Auftrags ist die Robotik ein noch sehr kleiner Markt. Derzeit hat Siemens nur etwa eine Handvoll Aptio-Systeme installiert. Doch der Trend zeigt klar in eine Richtung: nach oben. Ein automatisierter Arbeitsfluss ist weniger fehleranfällig und schneller als ein Ablauf mit manuellen Teilschritten. Auch der Kostendruck seitens der Auftraggeber zwingt die Diagnostik-Spezialisten, ihre Prozesse hochzuskalieren. Analysten schätzen die jährlichen Wachstumsraten der Branche bis 2019 daher auf etwa 7% bis 8%. Für die Marktbeobachter von Micromarket Monitor bedeutet das für den europäischen Markt ein Wachstum von 1,59 Mrd. US-Dollar 2013 auf 2,35 Mrd. US-Dollar 2018. Innerhalb des Kontinents wird der deutsche Markt mit 494 Mio. US-Dollar am wichtigsten bleiben, an die Bedeutung der USKäufer reicht er allerdings bei weitem nicht heran. 2018 sollen dort 5,23 Mrd. US-Dollar mit Laborautomationslösungen umgesetzt werden. Unter den wichtigsten Akteuren wie Hamilton Bonaduz, Roche, Beckman Coulter, Tecan, PerkinElmer, Siemens Healthcare oder Qiagen halten sich die angebotenen Lösungen von kompletten Automationsstraßen (TLA, Total Lab Automation) und von individuellen Varianten derzeit noch die Waage. Während Diagnostiklabore eher zum standardisierten TLA-System greifen düften, entscheiden sich Forschungslabore aufgrund der höheren Flexibilität hingegen oft für Nischenlösungen. Denn 100.000 Proben am Tag werden hier wohl eher selten bearbeitet. LABORWELT

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Laborautomation IT-gestützte Bildverarbeitung

Automatisierung steigert Effizienz Gerade im Zeitalter von Big Data bedeuten Daten nicht gleich Information. Zum Heben des Schatzes der Datenberge sind oft Verfahren der Bildverarbeitung und Datenanalyse aus der Informatik und Mathematik gefragt. Außerdem können durch Automatisierung Zeitaufwand und Fehleranfälligkeit einer solchen Analyse verringert werden. Wissenschaftler im Umfeld der RWTH Aachen greifen seit knapp zwei Jahren auf die Expertise von Dorit Merhof und ihrem Team zurück, wenn sie bei der Auswertung von biomedizinischen Daten an Grenzen stoßen. Die Professorin leitet das Kompetenzzentrum für biomedizinische Bildverarbeitung ACTIVE. LABORWELT sprach mit ihr über Nutzen und Fallstricke der automatisierten biomedizinischen Bildanalyse. LABORWELT Warum sollten Forscher die Analyse ihrer Bilddaten automatisieren? Merhof Es ist immer noch so, dass in der Biologie viele Bilddaten manuell ausgewertet werden. Mit Hilfe der Bildverarbeitung kann diese Arbeit aber zu einem Großteil automatisiert werden. Probleme bereitet die manuelle Auswertung, wenn diese durch verschiedene Personen geschieht. Auch können Personen beim Auswertungsprozess ermüden und unkonzentriert werden. Beides resultiert in einer nur unzureichenden Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. Eine automatische Auswertung ist besser reproduzierbar und bedeutet noch dazu sowohl einen Zeitgewinn als auch aufgrund der Unübersichtlichkeit der Daten oft einen Erkenntnisgewinn. Für Routineaufgaben reichen zumeist die Tools aus, die die Hersteller der Aufnahmegeräte anbieten. Bei speziellen Aufgabenstellungen wie der Entwicklung neuer Analysemethoden kommen wir ins Spiel. LABORWELT Können Sie das anhand eines Beispiels illustrieren? Merhof Als ich noch an der Universität Konstanz war, haben wir mit dem dortigen BioImaging Center (BIC) zusammengearbeitet, das sich mit einem bestimmten DNA-Reparaturmechanismus beschäftigt hat. Es sollte erforscht werden, welche Bedeutung der Reparaturfaktor XPC hat und wie sich dessen Verhalten ändert, wenn einzelne Aminosäuren ausgetauscht werden. Dafür wurde die DNA mit einem Laser beschädigt und mit einem Konfokalmikroskop über mehrere Minuten beobachtet, ob und wie das mit einem Fluoreszenzmarker versehene ReparaIV | 16. Jahrgang | Nr. 1/2015

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turprotein an die betroffene Stelle rekrutiert wurde. Je Zelle hatten wir schließlich rund 62 Datensätze – bei insgesamt 100 untersuchten Zellen keine dankbare Aufgabe für jemanden, der diese manuell auswerten muss. Deshalb haben wir die Bildverarbeitung automatisiert. Im Vergleich manueller und automatischer Auswertung war letztere nun reproduzierbar. Und natürlich war sie sehr viel schneller gemacht. Eine der Herausforderungen, die beim Design der Auswertungsroutine gemeistert werden musste, war hier zum Beispiel, dass sich die Zellkerne bei einer Live-Aufnahme bewegen und verformen. LABORWELT Worauf achten Sie, wenn ein Forscher mit einer Fragestellung an Sie herantritt? Merhof Wir arbeiten immer an spezifischen Aufgabenstellungen. Uns ist dabei wichtig, dass wir entweder bestehende Verfahren weiterentwickeln oder neue Algorithmen entwerfen können. Als erstes steht dann die Entscheidung für eine Entwicklungsumgebung, in der das geplante Projekt am besten angegangen wird. Bei der Umsetzung nutzen wir sowohl lizenzpflichtige Software wie Matlab, als auch frei verfügbare Tools wie Fiji/ImageJ oder Cellprofiler. Auf der Webseite des Netzwerks German Bioimaging können sich interessierte Einsteiger übrigens durch eine Liste mit den derzeit am weitesten verbreiteten Softwarepaketen klicken. LABORWELT Gilt Ihr Angebot nur für Forscher in der Region Aachen? Merhof Das DFG-Funding von ACTIVE erlaubt es uns, Projekte auch mit Wissenschaftlern von außerhalb durchzuführen. Somit können wir

Prof. Dr. Dorit Merhof

Die studierte Informatikerin ist seit Juli 2013 Inhaberin des Lehrstuhls für Bildverarbeitung an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen. Zu ihren Aufgaben gehört auch die Leitung des Kompetenzzentrums für biomedizinische Bildverarbeitung ACTIVE (Aachen Center for Biomedical Image Analysis, Visualization and Exploration). Als Junior-Professorin für Visual Computing hatte Merhof zuvor an der Universität Konstanz mit INCIDE (Interdisciplinary Center for interactive Data Analysis, Modeling and Visual Exploration) ein ähnlich ausgerichtetes Zentrum aufgebaut. Nach der Promotion an der Friedrich-Alexander-Universität ErlangenNürnberg 2007 arbeitete sie knapp zwei Jahre bei Siemens Molecular Imaging in Oxford (UK), bevor sie 2009 nach Konstanz ging.

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Kooperationen deutschlandweit oder sogar weltweit aufbauen. LABORWELT Worin liegen die Unterschiede bei der Analyse von medizinischen und biologischen Bilddaten? Merhof Medizinische und biologische Bildgebung unterscheiden sich meist deutlich. In der Klinik stammen Bilddaten meist von MRT, CT, Ultraschall und Co., im biologischen Labor hingegen kommen diverse Mikroskopietechniken zum Einsatz, darunter auch relativ neue Techniken wie die verschiedenen Ausprägungen der Hochauﬂösungsmikroskopie. Aber nicht nur die Aufnahmetechniken sind jeweils verschieden, auch stellen die Bilddaten oft sehr unterschiedliche Anforderungen an die algorithmische Verarbeitung. LABORWELT

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IT-gestützte Bildverarbeitung Laborautomation

Des Weiteren ist das Feld der genutzten Protokolle und Dateiformate bei den biologischen Bilddaten deutlich heterogener. In der Medizin werden Bilddaten im DICOMFormat gespeichert. DICOM steht für Digital Imaging and Communications in Medicine und ist ein Standard, der den Austausch von Bilddaten zwischen verschiedenen Partnern mit verschiedenen Technologien erlaubt. Im Laborbereich hingegen gibt es eine Vielfalt von Gerätehersteller-speziﬁschen Formaten. So kann dann auch die entsprechende Software dazu verkauft werden. LABORWELT Ist jede entwickelte Lösung für ein Problem so einzigartig, dass sie niemanden sonst interessieren könnte? Merhof Das würde ich wiederum nicht sagen. Über das Netzwerk German Bioimaging sind die Akteure in Deutschland in Kontakt miteinander. Ein langfristiges Ziel des Netzwerks ist, dass breiter einsetzbare Softwarelösungen besser geteilt werden können. Einige CodeEntwickler überlegen derzeit im Rahmen einer Arbeitsgruppe des Netzwerks, wie das

räumlich und zeitlich verteilt geschaffene Wissen in einer bestimmten Form zusammengeführt werden könnte. Auch wir in Aachen bringen uns hier ein. LABORWELT Worauf sollte bei der Einführung einer automatisierten Bildverarbeitung geachtet werden? Merhof Oftmals liegen noch keine manuell prozessierten Vergleichsdaten vor, deren Erstellung teilweise auch sehr aufwendig und zeitintensiv ist. Wir bezeichnen diese als GroundTruth. Für die Entwicklung und umfassende Evaluation eines neuen Algorithmus benötigt man diese jedoch. Die Ground-Truth wird beispielsweisezum Trainieren eines Klassiﬁkationsverfahrens benötigt oder um zu überprüfen, wie gut der Algorithmus funktioniert. Je mehr manuell erhobene Daten vorhanden sind, desto besser und robuster gelingt es, einen Algorithmus zu entwickeln und zu evaluieren. LABORWELT An welchen Projekten arbeiten Sie derzeit?

Merhof Vor kurzem haben wir ein spannendes Zellbiologie-Projekt abgeschlossen. Gemeinsam mit dem Bioimaging Center Konstanz haben wir eine Methode entwickelt, die Zellzyklusphase, in der sich eine bestimmte Zelle befindet, automatisch zu erfassen. Zunutze gemacht haben wir uns dafür das für die verschiedenen Phasen charakteristische Verteilungsmuster von PCNA, eines Zellkernproteins. Die zu untersuchenden Zellen wurden so angefärbt, dass einzig die PCNA-Moleküle im Fluoreszenzmikroskop spezifisch aufleuchteten. Unser Algorithmus hat dann anhand der fluoreszierenden Stellen erkannt, in welcher Phase des Zellzyklus sich die Zelle befindet. Besonderes Augenmerk lag dabei auf der S-Phase des Zyklus. In der sogenannten Synthesephase zwischen zwei Zellteilungen wird die DNA verdoppelt. Im Vergleich zu anderen Phasen des Zellzyklus liegt die DNA hier nur lose gepackt vor und ist schwer zu beobachten. Dank der von uns entwickelten Automatisierungsmethode können Forscher nun besser aufdecken, was in der S-Phase passiert.

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Serie Labormarkt im Umbruch (23)

Merck und Sigma: Déjà-vu beim Rekordkauf

Merck KGaA (2013) Umsatz: 2,6 Mrd. Euro (Sparte), 10,7 Mrd. Euro (gesamt) Gewinn (EBITDA): 0,6 Mio. Euro (Sp.), 3,3 Mrd. Euro (ges.) Umsatzrendite: 24,5 % (Sparte), 30,4% (gesamt) Mitarbeiter: ≈10.000 (Sparte), 38.154 (gesamt) Leiter Sparte Merck Millipore: Udit Batra Leiter Unternehmensbereich Chemie: Bernd Reckmann Vorsitzender der Geschäftsleitung: Karl-Ludwig Kley

Dr. Martin Laqua, Redaktion Laborwelt

Nettoumsatz nach Regionen (Sparte)

Milliardenschwere Übernahmen sind gang und gäbe im Labormarkt. Grund genug, in dieser LABORWELT-Serie die wichtigsten Akteure vorzustellen. Weitestgehend familiär geführt ist die Merck KGaA weltweit einer der wenigen Konzerne, die sich auf mehreren Geschäftsfeldern tummeln. Seit der Übernahme der Millipore Corp. (USA) 2010 hat der Konzern vier Standbeine. Mit einem Umsatzanteil von mehr als der Hälfte ist die Pharmasäule Merck Serono mit Abstand am wichtigsten, doch mit 25% hat sich die Sparte für Life-Sciences-Bedarf, Merck Millipore, auf Rang zwei etabliert. Die Geschäfte mit Performance Materials und mit nicht verschreibungspflichtigen Medikamenten (Consumer Care) kommen zusammen nur auf 20%. Mit dem im Herbst 2014 angekündigten Kauf des Laborausrüsters Sigma-Aldrich für 13,1 Mrd. Euro bekommen die Life Sciences zweifelsfrei noch mehr Schlagkraft. Auch wenn Merck für Millipore mit 5 Mrd. Euro deutlich weniger Geld lockermachen musste, in vielerlei Hinsicht gleichen sich beide Deals wie ein Ei dem anderen.

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Konzerns, Marcus Kuhnert, schließt deshalb in den kommenden drei Jahren für alle Sparten größere Zukäufe aus. Kleinere Übernahmen und Lizenzdeals seien aber kein Problem. 2011 hatte Merck Millipore für 100 Mio. Euro das Geschäft mit Fertignährböden und Instrumenten zum Hygienemonitoring von der Dreieicher Biotest AG sowie den Durchflusszytometer-Spezialisten Amnis (USA) erworben. Im Jahr darauf schluckte die Sparte für insgesamt 22 Mio. Euro den Berliner Medienhersteller Biochrom AG sowie die Mikrofluidik-Firma CellASIC Corp. (USA). © Merck Millipore

Gehen die Pläne der Manager von Merck und Sigma-Aldrich auf, dann entsteht mit knapp 20.000 Mitarbeitern und einem Jahresumsatz von 4,7 Mrd. Euro ein Laborausstatter von veritabler Größe – und Marken wie Isotec (Isotopenmarkierung), Sigma-Aldrich Fine Chemicals (SAFC, Zellkultur), Fluka und Riedel-de Häen (beide Standardreagenzien) wechseln den Besitzer. Bisher stehen die Zeichen für das Gelingen gut. Nach der Ankündigung des für Merck größten Deals der Firmengeschichte im vergangenen September haben mittlerweile die Aktionäre von Sigma-Aldrich und das US-Kartellamt den Plänen ihren Segen erteilt, und alles deutet darauf hin, dass die Transaktion wie angekündigt bis Mitte 2015 abgeschlossen sein wird. Auch der Umbau des Darmstädter Konzerns ist in vollem Gange. So soll der Bereich Consumer Healthcare in Merck Serono aufgehen. Damit wird Merck nur noch in drei Segmente untergliedert: Healthcare, Performance Materials und Life Sciences. Ob die Unternehmensleitung der neu strukturierten Life-Sciences-Sparte in Billerica (Massachusetts) verbleibt oder an die Sigma-Aldrich-Zentrale in St. Louis (Missouri) wechselt, ist noch unklar. Rückblickend war die Übernahme Millipores ein Erfolg. So entwickelte sich der Umsatz der Sparte Merck Millipore positiv: Seit dem Zusammenschluss stieg er um knapp 25% auf 2,6 Mrd. Euro. 2010 musste Merck das 15-fache des Jahresgewinns aufbieten, um die – auf Umsatz und Mitarbeiter im Bereich Laborausstattung bezogen – etwas größere Firma Millipore zu schlucken. Für die in etwa ebenbürtige Sigma-Aldrich ist es nun gar das 20-fache. Die Rechnung könnte dennoch aufgehen. Heute wie damals müssen Schulden und eine Rückstufung im Rating in Kauf genommen werden. Der Finanzchef des Merck-

Für Merck dürfte eine Reihe von Gründen dafür gesorgt haben, den Kauf von Sigma-Aldrich durchzudrücken. Die markant mit rot-weißen Etiketten versehenen Sigma-Produkte kennt und schätzt jeder, der einmal in seinem Leben eine Pufferlösung angesetzt hat. Neben dem beeindruckenden Portfolio von 230.000 Basisund 40.000 Ausstattungsprodukten und deren

Europa 39%; Nordamerika 27%; Schwellenländer 24%; übrige Welt 10% Nettoumsatz nach Geschäftseinheiten (Sparte) Bioscience 16,5%; Lab Solutions 41,8%; Process Solutions 41,7%

gutem Ruf punkten die US-Amerikaner mit hervorragenden Geschäftskennzahlen. Merck schätzt, dass durch den Zusammenschluss 260 Mio. Euro durch Synergie-Effekte eingespart werden können. Vor allem das ausgeklügelte IT-System der US-Amerikaner – allen voran der Onlinehandel – scheint Mercks Systemen überlegen. Kuhnert hofft, dass die Profitabilität der Life-Sciences-Sparte langfristig die überdurchschnittlichen Werte Sigma-Aldrichs erreicht.

Ähnliche Unternehmenskultur Auf die Einwände von Analysten, dass sich Merck mit dem Fokus auf Laborausrüstung langfristig auf ein Geschäft mit relativ geringen Wachstumsraten konzentriere, reagierte Konzernchef Karl-Ludwig Kley gelassen: „Vor allem in den aufstrebenden Märkten werden immer mehr Labore eröffnet. Auch wächst dort die Bedeutung der naturwissenschaftlichen Forschung.“ Die Zahlen geben ihm recht. Im dritten Quartal erzielte Merck in den Schwellenländern stolze 40% seiner Erlöse. Im Gesamtjahr 2014 soll mit bis zu 11,2 Mrd. Euro Konzernumsatz nach einem Jahr der Stagnation unter dem Strich wieder ein Plus stehen. Auch die Verantwortlichen bei Sigma-Aldrich hoffen, dank Merck die Produkte noch besser vertreiben zu können. Merck ist in 66 Ländern aktiv, die US-Amerikaner in 37. Kley zufolge waren sich beide Firmen schnell einig: „Da sich die Unternehmenskulturen und -ziele ähneln, konnten wir uns schon innerhalb weniger Wochen über das gemeinsame Vorgehen verständigen.“ Auch an der Börse wurden die Pläne goutiert. Anfang 2015 kostete die MerckAktie 87 Euro und die Firma erreichte damit eine Marktkapitalisierung von 38 Mrd. Euro – mehr als doppelt so hoch wie vor fünf Jahren. Es scheint, als ob Merck Millipore sein Scherflein zum Erfolg des 2011 gestarteten Effizienzprogramms „Fit für 2018“ beitragen wird. Dann feiert der MerckKonzern einen runden Geburtstag. Die 1668 gegründete Firma wird 350 Jahre alt. LABORWELT

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Standardisierungsinitiative Laborautomation

SiLA-Konsortium

Standardisierung und Modularisierung in der Laborautomation Verglichen mit anderen Branchen ist die Laborautomation noch relativ jung, klein und konzeptionell unreif. Oder um es ins Positive zu wenden: Die Laborautomation bietet immenses ungenutztes Potential. Dabei hat dieser Bereich das Glück, dass andere Branchen bereits wichtige Pionierarbeit geleistet haben, die auch ihm zugutekommt. So ist zum Beispiel klar, welch grundlegende Rolle Standards für die technologische Entwicklung spielen und wie bedeutend die Systemmodularisierung ist, die auf diesen Standards basiert.Der Ursprung aller Standards in der Laborautomation ist die 96-Loch-Mikrotiterplatte. 1951 benötigte der ungarische Arzt und Mikrobiologe Gyula Takátsy im Kampf gegen eine Grippeepidemie ein Verfahren, mit dem er möglichst efﬁzient eine sehr große Menge an Stichproben analysieren konnte. Statt mit 72 Teströhrchen zu arbeiten, stellte er eine Acrylglasplatte mit 72 Bohrlöchern im Format 6 x 12 her, von der er dann aber schnell zu einer 96-Loch-Variante im

Format 8 x 12 überging. Viele Jahre später, 1996, deﬁnierte eine SBS-Initiative dieses Format als Standard für die 96-Loch-Platte. 2003 wurde der Standard auch von der US-amerikanischen Organisation ANSI übernommen. Die Standardisierung der Multi-Well-Platte führte zu enorm fruchtbaren technischen Entwicklungen. Sie hat es möglich gemacht, Prozesse efﬁzienter und weitgehend automatisiert ablaufen zu lassen. Die Analysetechnik musste das neue Plattenformat gezwungenermaßen als Basis für das zukünftige Gerätedesign übernehmen. Als Folge davon konnten die Nutzer mehrere Arbeitsschritte miteinander kombinieren und, durch Übernahme der standardisierten Platte von einem Gerät zum nächsten, mehrere Laborgeräte auf einmal einsetzen. Dies führte zu einer beschleunigten Durchführung der Versuche und markiert die Geburtsstunde der Laborautomation. Doch kämpften die Wissenschaftler immer noch damit, dass die Steuerungssoftware eines

SiLA zielt auf eine beschleunigte Innovation in der Laborautomation und setzt dafür auf die internationale Standardisierung offener und ﬂexibler Gerätekommunikation. jeden Herstellers lediglich mit dessen eigenen Geräten kompatibel ist. Um all die Geräte und Softwareangebote der unterschiedlichen Anbieter zu integrieren, musste spezielle Treibersoftware für die Geräte entwickelt und gepﬂegt werden. Bei der initialen Systemkonzeption bedeutet dieser Prozess stets hohen

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Der Einsatz von Automation im Labor ist heute allgegenwärtig. Mit zunehmender Komplexität der Anforderungen im Labor treten immer neue Fragestellungen auf, von der zu automatisierenden Applikation über die Auswahl geeigneter Geräte bis hin zur Validierung. Der Austausch praktischer Erfahrung zwischen Anwendern und Herstellern untereinander ist dabei sehr hilfreich. ELRIG.de spricht ausdrücklich alle Beteiligten der

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Laborautomation Standardisierungsinitiative

Kostenaufwand, ganz zu schweigen von jenen Kosten, die bei der Neukonﬁguration zukünftiger Anwendung entstehen. Dankenswerterweise hat die Computerindustrie einen exemplarischen Ausweg aus diesem Dilemma aufgezeigt. Hier setzte sich nach einer Phase der Konsolidierung nur eine relative kleine Anzahl von Prozessortypen, Betriebssystemen und Programmiersprachen durch, was die Kommunikation zwischen Softwaremodulen erheblich erleichterte. Darüber hinaus haben Konzepte wie das objektorientierte Programmieren den Entwicklern ermöglicht, Anwendungen von immer höherer Komplexität und zunehmendem Abstraktionsgrad zu implementieren. Die Funktionalität resultiert aus Modulen, die ohne Kenntnis ihres inneren Aufbaus eingesetzt werden können. Dabei lassen sich diese Module zu Einheiten höherer Ordnung kombinieren. Die Standardisierung und Modularisierung der Hardware- und Software-Elemente hat in der Computerindustrie eine effiziente Arbeitsteilung ermöglicht. Genau dies muss auch in der Laborautomation passieren, damit die Wissenschaftler komplexe, iterative und dynamisch gesteuerte Laborprozesse meistern und ihre Systeme veränderten Anforderungen anpassen können.

SiLA-Konsortium als Effizienztreiber Um den Lebenszyklus der immensen Investitionen zu verlängern, die Modularisierung zu verbessern und eine Systemrekonfiguration zu erleichtern, wurde 2008 auf Betreiben von Novartis, Roche und Toolpoint die Non-ProﬁtOrganisation SiLA gegründet. Der Name ist ein Akronym für „Standardization in Laboratory Au-

tomation“ und steht für ein internationales Konsortium führender Hersteller, Softwarefirmen, Systemintegratoren, Pharma- und Biotechnologieunternehmen, deren Ziel es ist, durch neue Standards für die Laborautomation eine höhere Effizienz und Profitabilität zu erreichen. Zum heutigen Zeitpunkt hat SiLA standardisierte Schnittstellen zur Gerätesteuerung und -kommunikation definiert, über die die Nutzer auf Basis eines „Plug and play“-Ansatzes bequem Geräte einbinden und neu ordnen können. Durch den SiLA-Standard für Geräteschnittstellen lassen sich Geräte, die optimal für eine bestimmte Anwendung geeignet sind, einfacher zu einem System zusammenschließen. Es ist nicht mehr nötig, sich bei der Wahl des Gerätes hauptsächlich nach dem Hersteller zu richten. Kommt ein neues Gerät auf den Markt, kann es bequem in ein bestehendes System integriert werden, ohne dass dafür die Plattform für die Steuerungssoftware ausgetauscht werden muss. Vorhandene Systeme können damit schnell an kurzfristig anstehende, neue Aufgaben angepasst werden; diese Flexibilität ist von großer Bedeutung, wenn über so erhebliche Investitionen entschieden wird. Die von SiLA in der Industrie durchgesetzte Standardisierung der Geräteschnittstellen hat somit dafür gesorgt, dass die Systeme sich modular konfigurieren lassen und sich gegebenenfalls veränderten Laboranforderungen anpassen. Nichtsdestotrotz stellt die Kommunikation der Geräte nur einen Teil jener Standardisierung dar, die für einen vollautomatisierten Laborprozess nötig ist. Eine weitere große Hürde für die Laborautomation besteht in der Speicherung und im Aufrufen von Daten, die von verschiedenen Geräten generiert wurden. Jeder Gerätehersteller verarbeitet die Daten in seinem eigenen Format, wodurch es schwierig

ist, die Daten in Speicherbereiche auf Systemebene, wie etwa in LIMS- oder ELN-Datenbanken, zu übernehmen.

Gegen inkompatible Datenformate Dank seines neuen Datenerfassungsstandards AnIML (Analytical Information Markup Language) meistert SiLA das Problem inkompatibler Datenformate. Ganz egal, welches Gerät oder welche Messtechnik verwendet wird – aufgrund der durch den Standard festgelegten Datenerfassungsstruktur werden unterschiedlichste Informationen repräsentiert: Ergebnisdaten von Mikroplatten-Readern, Daten zum Flüssigkeitstransfer oder zum Probeninhalt. Derlei Daten können Informationen über die Proben oder die Methode, Messergebnisse und Workflow-Daten enthalten, durch die die Proben eng an den durchgeführten Versuch gekoppelt sind. Kombiniert mit dem von SiLA festgelegten Gerätesteuerungs- und Geräteschnittstellenstandard, versetzt AnIML Robot- und Analysesysteme in die Lage, auf jener Systemebene zu kommunizieren, von der aus die Daten in LIMS- oder ELN-Datenbanken übernommen werden können. Eine vollständige Automatisierung der Laborprozesse galt bislang immer als unrealistisch, weshalb sie bis zum heutigen Tag weder erreicht noch überhaupt in Angriff genommen worden ist. Die Folge davon ist, dass sämtliche Laborautomationssysteme auch heute noch im Stapelbetrieb laufen, der letztlich nur den herkömmlichen manuellen Prozess unterstützt. Dank SiLA und anderen Standardisierungsorganisationen in der Laborautomationsbranche ist der Traum eines autonomen Labors inzwischen in greifbarer Nähe. Es ist ein Traum, der alle Beteiligten darin erinnert, sich konsequent für die Standardisierung und Modularisierung der Laborautomation einzusetzen, sie zu fordern und von ihr zu profitieren. Die kommenden Jahren bringen einen technologischen Quantensprung in der experimentellen Biowissenschaft. Es liegt in den Händen der Akteure, zu entscheiden, ob sie diese Entwicklung passiv begleiten oder ob sie diese aktiv mitgestalten. Im Rahmen der in Hannover stattfindenden European Lab Automation und der Messe LABVOLUTION im Oktober 2015 wird genau auf die Standardisierungsansätze eingegangen, die SiLA im Bereich Laborautomation vorantreibt.

Autoren SiLA betreibt eine Standardisierung des Datenaustauschs und des Datenﬂusses zwischen verschiedenen Ebenen eines Labors sowie zwischen mehreren Labors. Dazu wurden Standardisierungsworkgroups für die Bereiche Gerätesteuerungs- und Schnittstellenstandard, Befehlsübersicht, Datenerfassung, Prozessmanagementsysteme und Laborgeräte-Speziﬁkation eingerichtet. VIII | 16. Jahrgang | Nr. 1/2015

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Dr. Oliver Peter, Actelion Pharmaceuticals Ltd, Allschwil, Schweiz; Devon Johnston, SiLA Consortium, Nevada, USA LABORWELT

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In-vitro-Modelle Laborautomation

Echtzeit-Monitoring und automatisierte Behandlung lebender Gewebe Dr. Peter Wolf, Dipl.-Ing. Cornelia Pﬁster, HP Medizintechnik GmbH, Oberschleißheim Durch die Nähe zu den In-vivo-Bedingungen sind Forschung und Diagnose an lebendem Primärgewebe sehr gefragt, gehen aber oft mit einer geringen Verfügbarkeit des Probenmaterials einher. Aus diesem Grund ist es nötig, möglichst viele zellulare Parameter einer Probe gleichzeitig zu erfassen. Mit dem „Intelligent Microplate Reader“ steht hierfür eine zellphysiometrische Analyseplattform zur Verfügung, die multiparametrisches Echtzeit-Monitoring mit einer automatisierten Probenbehandlung und einer hohen Parallelisierung vereint. Dafür wurden erstmals bildgebende Verfahren mit multi-sensorischen Mikrotiterplatten kombiniert.

gen in Echtzeit detektierbar sind. Auf dem mikroskopierbaren Substrat jedes Wells der Platte beﬁnden sich hierzu Sensoren zur Erfassung des Sauerstoffverbrauchs, der extrazellularen Ansäuerung und/oder der Bioimpedanz. Die lebenden Zell- beziehungsweise Gewebeproben in der Sensor-Platte werden mit einer Multikanal-Robotik über integrierte Fluidikkanäle versorgt und mit Wirkstoffen behandelt. Ein automatisiertes Inversmikroskop liest die Sensordaten kontinuierlich aus und ermöglicht zudem ein direktes Imaging der Proben. Somit erhält man einen weiteren Parameter, welcher sowohl eine Prozessüberwachung als auch die qualitative Beurteilung der Zellmorphologie zulässt. Für die korrekte Temperatur und sterile Bedingungen sorgt ein Kulturschrank. Damit sind 24 parallel laufende und voneinander unabhängige Langzeitexperimente möglich.

Applikation: 2D vs. 3D

Vergleich der Kinetik des Sauerstoffverbrauchs von Gewebeschnitt und Zellkultur In-vitro-Modellsysteme aus vitalen Gewebeproben sind ein vielversprechender Ansatz für die zellbiologische und klinische Forschung sowie Diagnose. Vorteil bei der Kultur lebender Gewebe ist die Erhaltung komplexer Zell-Zellund Zell-Matrix-Beziehungen, die einen Einﬂuss auf das Zellverhalten nehmen können. Leider gehen Arbeiten mit primärem Gewebe oft mit experimentellen Schwierigkeiten einher. Die Gewebeproben stehen häuﬁg – insbesondere bei Material aus Biopsien – nur in sehr kleinen Mengen zur Verfügung und sollten möglichst rasch nach der Explantation präpariert und in ein Kultursystem überführt werden, um die Vitalität zu erhalten. Die Vorbereitung, wie etwa die Herstellung von Gewebeschnitten, verlangt viel Erfahrung. Diese Schwierigkeiten machen es nötig, aus möglichst wenig präpariertem Material LABORWELT

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möglichst viele Daten parallel zu gewinnen. Um diesen Anforderungen zu begegnen, entwarf der Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik (Prof. Dr. Wolf) der TU München mit dem „Intelligent Microplate Reader“ (IMR) eine zellphysiometrische Analyseplattform. Durch die HP Medizintechnik GmbH wurde der IMR weiterentwickelt und zur Marktreife gebracht. Das Gerät erlaubt die Untersuchung von adhärenten und in Suspension wachsenden Zellen sowie Gewebeschnitten. Letztere werden dabei mit Hilfe von Nylonnetzen in den Mikroreaktionskammern einer modiﬁzierten 24-Well-Platte ﬁxiert (Bildausschnitt rechts unten in der Abbildung). In den Mikroreaktionskammern wird eine kontrollierte Umgebung erzeugt, in der die Zellen automatisiert gestresst oder stimuliert werden und dynamische zellulare Veränderun-

Exemplarisch zeigt der Graph die Kinetik des Sauerstoffverbrauchs von Gewebeschnitten (250 µm Dicke) einer Hühnermilz im Vergleich zu der einer Monolayer-Zellkultur (L929-Mausfibroblasten) unter zytotoxischen Behandlungsbedingungen. In beiden Fällen wurden die Proben 12 Stunden mit verschiedenen Konzentrationen des Detergens Natrium-Laurylsulfat (SDS) versetzt, nachdem sie zunächst unter Normalbedingungen beobachtet wurden. Die kontinuierliche Aufzeichnung macht die verschiedenen Eigenschaften der beiden unterschiedlichen Probentypen erkennbar. Sowohl das Gewebe als auch die MonolayerKultur zeigen dosisabhängige Reaktionen, die sich in einen jeweiligen zeitlichen Verlauf einteilen lassen. Die unbehandelte Kontrolle der Monolayer-Kultur proliferiert kontinuierlich. Dagegen fällt die metabolische Aktivität der Gewebeschnitt-Kontrolle durch das schwache Proliferationsvermögen leicht ab. Weiterhin zeigt die Monolayer-Kultur in der gegebenen Konstellation eine deutlich höhere Empﬁndlichkeit gegenüber dem Wirkstoff. Mit dem Intelligent Microplate Reader konnten bereits Messprotokolle für die kontinuierliche Messung und Behandlung humaner Gewebeschnitte von über fünf Tagen realisiert werden. Die HP Medizintechnik GmbH vertreibt den Intelligent Microplate Reader und bietet zusätzlich eine individuell auf die Kundenwünsche angepasste Auftragsforschung auf der Analyseplattform an.

Kontakt info@hp-med.com www.hp-med.com 16. Jahrgang | Nr. 1/2015 | IX

21.01.2015 15:26:47 Uhr

Laborautomation Nukleinsäureextration

Direktnachweis von Viren und Bakterien im Stuhl Dr. Mark Wasner, MVZ Labor Dessau GmbH, Limbach Gruppe Stuhlproben stellen wegen ihrer Inhomogenität und komplexen Zusammensetzung besondere Herausforderungen an die Präanalytik. Am Beispiel von Noroviren und C. difficile werden Probleme und Lösungen des direkten Erregernachweises mit dem QIAsymphony RGQ System vorgestellt. Virale und bakterielle Enteritiden gehören zu den am häufigsten kodierten Krankheiten im deutschen DRG-System. Unter den viralen Erregern hat das Norovirus als Auslöser epidemieartiger Brechdurchfälle besondere Bedeutung, während unter den bakteriellen Enteritiserregern Clostridium difficile als verbreitetster Erreger von Durchfallerkrankungen im stationären Bereich eine große, leider aber oft unterschätzte Rolle spielt. Das Norovirus ist nach dem Ort seiner Erstbeschreibung (Norwalk, Ohio) benannt. Es gehört zu den einsträngigen, unbehüllten RNA-Viren, die besonders gut als infektiöse Partikel in unbelebter Natur und bei extremen Temperaturschwankungen überdauern können. In Krankenhäusern oder Alten- und Pflegeheimen treten Infektionen mit Noroviren endemisch gehäuft auf. Die Ansteckung erfolgt in der Regel über Kontakt- beziehungsweise Schmierinfektion. Der letzte große Ausbruch war im Herbst 2012 in Ostdeutschland; er wurde durch Tiefkühlerdbeeren aus China ausgelöst. Betroffen waren mehr als 11.000 Personen, vor allem in Gemeinschaftseinrichtungen wie Altenheimen und Kindertagesstätten. C. difficile ist ein anaerober, grampositiver Keim, der zur normalen Darmflora gehören kann. Erst wenn diese durch Antibiotikatherapie (vor allem Clindamycin, Cephalosporine und Chinolone) zurückgedrängt wird oder das Immunsystem des Patienten durch eine schwere Primärerkrankung beziehungsweise Immunsuppressiva geschwächt ist, kann er sich ausbreiten und durch seine Toxine eine schwere, teils sogar lebensbedrohliche Gastroenteritis verursachen.

Protein oder Nukleinsäure? Stuhlproben sollten möglichst zeitnah auf Noroviren und C. difﬁcile-Stämme, die ein Toxin-Gen tragen, untersucht werden. Traditionell wurden diese Erreger mit Enzymimmunoassays (EIA) nachgewiesen, wobei meist keine Unterscheidung der relevanten X | 16. Jahrgang | Nr. 1/2015

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Genotypen von Norovirus I und II beziehungsweise C. difﬁcile möglich war. Der Ausschluss einer Kolonisation mit C. difficile erfolgte früher meist in einem mehrstuﬁgen, zeitaufwendigen Verfahren: Zuerst wurde ein GLDH-EIA als Suchtest eingesetzt, danach

erfolgte der Toxinnachweis mittels A/B-EIA. Da Nukleinsäure-basierte Nachweisverfahren gegenüber den EIA deutliche Vorteile hinsichtlich Sensitivität und Speziﬁtät aufweisen, haben sie in den letzten Jahren große Verbreitung gefunden und sind nun dabei, die Immunoassays als Erregernachweis mehr und mehr zu verdrängen.

Probenvorbereitung Die heutigen PCR-basierten Nachweissysteme kombinieren eine Magnetpartikel-basierte DNA-bzw. RNA-Extraktion im Automaten mit dazu harmonierenden Real-Time-PCR-Geräten. Da in der medizinisch-mikrobiologischen Routinediagnostik neben den Noroviren und C. difﬁcile noch weitere Viren, Bakterien und Parasiten eine wesentliche Rolle spielen, ist eine möglichst rationale und kostenefﬁziente Strategie für die Probenaufarbeitung beson-

Stuhlprobe in Copan MiniUTM/UTM suspendieren

Zentrifugieren 10 Min. 1600 x g Überstand in:

QIAsymphony DSP Virus/ Pathogen Mini Kit

QIAGEN QuantiFast – Multiplex PCR bzw. RT-PCR Kits

+ QIAsymphony Assay Setup QIAsymphony SamplePrep

Rotor-Gene Q

Ablauf der Bestimmung von Noroviren und C. difﬁcile aus Stuhlproben mittels Real-TimePCR: Aus dem Überstand des suspendierten und zentrifugierten Materials lassen sich mit dem hier vorgestellten Protokoll auf Qiagen-Geräten parallel virologische und bakterielle Erreger der Gastroenteritis nachweisen. LABORWELT

23.01.2015 11:03:23 Uhr

Nukleinsäureextration Laborautomation

ders wichtig, um eine zeitnahe Befunderstellung zu gewährleisten. Der QIAsymphony SP/AS ist eine vollautomatisierte Plattform für die Nukleinsäureextraktion und den PCR-Setup. Die eigentliche RealTime-PCR kann mit dem Qiagen Rotor-Gene Q (RGQ) oder auf 96-Well-Platten basierende Cycler implementiert werden. Im Folgenden soll ein von MVZ entwickeltes Prozedere vorgestellt werden, das es erlaubt, aus einer Nukleinsäureextraktion den Nachweis auf Noroviren und Clostridium difﬁcile zu führen.

Extraktionsprotokoll Zirka 0,1 g Stuhlprobe werden in 1 ml UniversalTransportMedium UTM (Copan Italia S.P.A.) suspendiert. Das UTM besteht aus einem mit Medium gefüllten Röhrchen, das zusätzlich Glasperlen enthält, um eine bessere Durchmischung der Probe zu erzielen. Durch Zentrifugation (10 Min., 1.600 x g) werden größere Stuhlbestandteile (zum Beispiel Pﬂanzenfasern) sedimentiert. Der Überstand der zentrifugierten Proben kann nach dem Öffnen der Röhrchen direkt im QIAsymphony SP zur Nukleinsäure-Extraktion eingesetzt werden. Das hierbei zum Einsatz kommende QIAsymphony DSP Virus/Pathogen Mini Kit gewährleistet eine optimale Nukleinsäureextraktion aus unterschiedlichsten Probenmaterialien. Auf Anraten der Qiagen-Applikationsspezialisten wurde der optional einsetzbare ATL-Puffer hinzugefügt, um eine generalisierte Lyse zu erhalten. Außerdem wurde das originale Extraktionsprotokoll (Pathogen Complex 200) so angepasst, dass das Probenmaterial ohne vorheriges Mischen direkt von der Flüssigkeitsoberfläche eingesetzt werden kann. Eine Trennung von Überstand und Pellet ist nicht mehr erforderlich, womit ein Pipettierschritt sowie Verbrauchsmaterial eingespart werden können.

Datenmanagement Das adaptierte Protokoll mit der Bezeichnung „complex-200cr-212tid155_v1“ ist auf der Qiagen-Homepage verfügbar. Die Primärproben mit den Originalpatientenbarcodes können direkt in das QIAsymphony-System mit integriertem Barcodeleser für Primärproben eingesetzt werden, wodurch eine hohe Prozess-Sicherheit erreicht wird. Mit der neu entwickelten QIAlinkSoftware in Kombination mit der QIAsymphony Management Console ist außerdem das Datenmanagement zwischen dem QIAsymphony SP/AS und bis zu drei Rotor-Gene Q Cyclern mit dem Laborinformationssystem C-LAB von der Probe bis zur Befundung vollständig automatiLABORWELT

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„Amplification Plots“ für charakteristische Gensequenzen von C. difficile und Rota-, Astro-, Norovirus 1 und 2. Die Anzahl der Kopien (Y-Achse) ist logarithmisch gegen die Anzahl der Zyklen aufgetragen. Die durchgezogene Linie markiert den gesetzten Threshold. Die Kurven unterhalb resultieren aus negativen Patientenproben. siert. Nach zirka 80 Minuten (24 Proben) stehen die Totalnukleinsäureisolate für den Nachweis von Bakterien und DNA- oder RNA-Viren zur Verfügung. Für die PCR-Reaktion werden die QuantiFastMultiplex-PCR beziehungsweise RT-PCR-Kits von Qiagen verwendet. Verschiedene RealTime-PCR-Geräte lassen sich für die eigentliche Amplifikation und Detektion einsetzen, allen voran der Rotor-Gene Q oder auch Cycler, die 96 Well-Platten aufnehmen können. Zusammen mit dem technischen Support der Firma Qiagen konnte die QIAsymphony RGQ-Plattform hervorragend an die Arbeitsabläufe und Bedürfnisse im Labor angepasst und in das lokale LIMS-System integriert werden. Das beschriebene Vorgehen zum Viren- und Bakteriendirektnachweis aus Stuhlproben lässt sich leicht in den bestehenden Laborablauf

integrieren. Die verwendeten Reagenzien erlauben im Multiplex-Ansatz den Nachweis weiterer relevanter Erreger wie zum Beispiel EHEC, Adenoviren, Enteroviren und Helicobacter pylori, so dass eine den modernen Bedürfnissen angepasste Stuhldiagnostik mit gleichzeitig hoher Analysenqualität bei geringer Personalbindung und hoher Kostenefﬁzienz ermöglicht wird.

Kontakt Dr. Mark Wasner MVZ Labor Dessau GmbH, Limbach Gruppe mark.wasner@laborpraxis-dessau.de Dr. Antje Plaschke-Schlütter Qiagen - Sample & Assay Technologies antje.plaschke-schluetter@qiagen.com 16. Jahrgang | Nr. 1/2015 | XI

23.01.2015 11:03:38 Uhr

Laborautomation Expertenpanel / Produktwelt

Automation auf dem Vormarsch Werner Scheuer, Roche Diagnostics GmbH, Penzberg; Ulrike Gaul, Ludwig-Maximilians-Universität München

Prof. Dr. Ulrike Gaul

ist Leiterin der Graduiertenschule QBM. Sie hat einen Biochemie-Lehrstuhl an der LMU München inne.

Mittlerweile können viele Prozesse im Labor automatisiert durchgeführt werden. Vorrangig betrifft dies die Auswertung von Daten – zum Beispiel bei der Beurteilung der Wirksamkeit eines Krebsmittels. Aber auch die Durchführung von Experimenten wird vielerorts schon von Robotern übernommen. Dabei finden sich Automationssysteme schon längst nicht mehr nur in den Laboren der Pharmakonzerne. Zunehmend bemächtigen sich auch akademische Einrichtungen der Roboterunterstützung. Dank der neuen Hochdurchsatzlösungen können biologische Fragestellungen nun auf gänzlich neue Weise bearbeitet werden.

LABORWELT Nach einigen Max-Planck-Instituten und dem EMBL in Heidelberg forciert mit der LMU München auch die erste deutsche Universität die Einrichtung eines Roboter-basierten Hochdurchsatzzentrums. Welchen Fokus setzen Sie und was erhoffen Sie sich von der Anlage?

diese Methode jedoch nicht aus, um die Heterogenität und Komplexität zum Beispiel von Tumor-Stroma-Interaktionen zu bewerten und insbesondere unterschiedliche Parameter des Gefäßsystems in einem Tumorgewebe quantitativ zu bestimmen. Die Anwendung der Laser-Lichtscheiben-Mikroskopie erlaubt das Anfertigen virtueller Schnitte mit einer Dicke von 5 Mikrometern. Nach der Softwaregestützten Rekonstruktion kann der Tumor in ausgezeichneter Auflösung unmittelbar in 3D visualisiert werden. Der dabei von uns entwickelte Algorithmus erlaubt automatisch eine quantitative Betrachtung unterschiedlicher Gefäßparameter wie Gefäßvolumen, Dichte und Durchmesser der Gefäße. Er ermöglicht es somit in nie vorher gekannter Weise, die Wirkung neuer anti-angiogener Substanzen zu bestimmen. Insbesondere die Bestimmung der „leakiness“ der Gefäße ist ein wichtiger Untersuchungsparameter, da dieser Hinweise darauf gibt, wie gut ein therapeutisches Protein vom Gefäßsystem in das Tumorgewebe penetriert und somit seine anti-tumorale Wirkung entfalten kann.

Gaul Wir wollen die komplexen Genregulationsnetzwerke verstehen, die hinter der Entwicklung höherer eukaryotischer Organismen stehen. Zwar nutzen wir bisher schon viele Methoden der funktionalen Genomik in Hochdurchsatzvarianten, doch eine Roboter-gestützte Durchführung und Analyse bedeutet noch einmal einen Sprung bezüglich Genauigkeit und Reproduzierbarkeit. Die Einrichtung der zwei geplanten Automationsstrecken ist so gut wie abgeschlossen. Sie sind als Mehrzwecksysteme ausgelegt. Die LiquidHandling-Arbeitsstationen können somit flexibel mit verschiedenen Probenverarbeitungsgeräten und Assay-Typen kombiniert werden. Auch stehen verschiedene Möglichkeiten zum Auslesen und Analysieren von Daten zur Verfügung. Wir planen, diese Anlage für all jene Fragestellungen zu nutzen, bei denen es entweder auf eine sehr genaue und reproduzierbare Probenbearbeitung oder bei denen es, wie oft bei -omics-Themen, um eine hohe Zahl von zu bearbeitenden Proben geht. Die Anlage kann dabei nicht nur für eukaryotische, sondern auch für prokaryotische Zellen und zellfreie Systeme eingerichtet werden.

Dr. Werner Scheuer

ist Forschungsleiter in der Abteilung pRED, Discovery Oncology, bei Roche Diagnostics GmbH in Penzberg. LABORWELT Sie haben kürzlich mit Hilfe der Lichtscheiben-Mikroskopie gezeigt, dass die Wirksamkeit einer therapeutischen Substanz im Zielorgan anhand eines 3D-Modells so gut wie nie zuvor beurteilt werden kann. Welche Rolle hat dabei die automatisierte Auswertung gespielt? Scheuer In der klassischen Histologie und Immunhistologie werden Einzelschnitte mikroskopisch untersucht. Für viele Fragestellungen reicht

CANDOR Bioscience GmbH

Immundetektion in einem Schritt ReadyTector® ist die all-in-one Detektionslösung für Western Blots. Die Einschritt-Lösung ist nun für primäre Kaninchen- und für primäre Maus-Antikörper erhältlich. Beide Varianten funktionieren mit dem gleichen, einfachen Protokoll. ReadyTector enthält alle Bestandteile, die für eine schnelle EinschrittImmundetektion nötig sind. Man gibt nur noch seinen spezifischen Primärantikörper XII | 16. Jahrgang | Nr. 1/2015

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zu. All-in-one bedeutet, dass alles in einer Lösung enthalten ist und auch alles in einem Arbeitsschritt abläuft. Blockierung sowie Bindung des Primär- und Sekundärantikörpers erfolgen gleichzeitig. Danach wird nur noch mit dem speziellen ReadyTector-Waschpuffer gewaschen. Die ReadyTector-Kits enthalten die all-inone Lösung und den Waschpuffer in den Flaschengrößen von jeweils 40 ml, 120 ml und 500 ml. www.readytector.com

www.laborwelt.de LABORWELT

21.01.2015 15:28:31 Uhr

Produktwelt Laborautomation CEM GmbH

Prämierte Peptidsynthese Proteine beziehungsweise Peptide spielen für die physiologische und biochemische Funktion lebender Organismen eine herausragende Rolle. Seit langem werden diese Wirkstoffe auf ihre pharmakologische Wirksamkeit untersucht. Deshalb ist es wichtig, unterschiedliche Peptide synthetisch in Forschungslaboratorien herzustellen. Mit dem automatisierten Peptid-Synthesizer Liberty Blue lassen sich reine Peptide und schwierige Sequenzen in wenigen Stunden synthetisieren. Erst kürzlich erhielt CEM einen R&D 100 Award des Jahres 2014 für den Liberty Blue. Die Auszeichnung wird einmal im Jahr von den Herausgebern des R&D Magazins für die 100 „technologisch bedeutendsten innovativen Produkte und Prozesse des Jahres” verliehen.

HTI bio-X GmbH

Automatisiertes Handling Multiparametrische von Schraubdeckel-Tubes Zell-Analyseplattform

Folgende Kriterien bestimmten die Entscheidung der Jury: l 4-Minuten-Kupplungszyklen ermöglichen die Peptidsynthese in Stunden statt Tagen l Bis zu 90% Einsparung an Lösemitteln l Von Kleinstmengen für PNA-Synthese bis zum Scale-up von 5 mmol l 27 Positionen für Reagenzien, Umbenennen von Reagenzien l Intuitive Software erleichtert das Programmieren von Sequenzen, und die einfache Technik mit wenig Ventilen und wenig Sensoren vereinfacht den Service. Die einzelnen Peptide können nach der Entnahme schnell aufgereinigt werden, während die nächste Synthese läuft.

Der neue X-TubeProzessor © automatisiert die Arbeit mit Schraubdeckel-Gefäßen und entlastet von Routinearbeit. Er wurde von HTI bio-X speziell für die Automatisierung der Tube-Bearbeitung von kleinen bis mittelgroßen Mengen entwickelt. Laborassistenten bearbeiten tagtäglich Tausende von Tubes in monotoner, ermüdender Tätigkeit, da sich Automaten bisher nur bei großen Tube-Mengen zum Beispiel im Pharmabereich amortisierten. Mit dem X-TubeProzessor steht jetzt eine wirtschaftliche Lösung für das Handling von täglich bis zu 5.000 Tubes auch für kleinere Labors zur Verfügung. Das Gerätesystem umfasst mehrere Module. Das Basisgerät, der X-Capper, öffnet beziehungsweise verschließt 96 Tubes in neun Minuten. Die Tubes und Schraubkappen werden alternativ in Behältern oder in Racks zugeführt. Mit Dispensier-Modulen können Tubes parallel oder einzeln befüllt werden. So lassen sich Flüssigkeiten von ca. 10 µl bis 50 µl und Pulver von 1 bis 100 mg einfach und schnell dosieren. Ein Label-Modul etikettiert die Tubes und ein Scanner-Modul erfasst die Barcodes. Im Vordergrund der Entwicklung des X-TubeProzessors stand die Flexibilität des Systems. Die Module können individuell nach Bedarf kombiniert werden. Es lassen sich verschiedene Rackformate, Tubegrößen und Schraubdeckel verarbeiten. Der einfach zu bedienende X-TubeProzessor ist als Stand-aloneoder als integrierte Lösung einsetzbar.

CEM GmbH Carl-Friedrich-Gauß-Straße 9 47475 Kamp-Lintfort Tel.: + 49 (2842) 96 44 0 www.cem.de info@cem.com

HTI bio-X GmbH Dr. Wolfgang Heimberg Am Forst 6, 85560 Ebersberg Tel: +49 (8092) 2092 22 w.heimberg@hti-bio-x.com www.hti-bio-x.com

LABORWELT

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HP Medizintechnik GmbH

Der Intelligent Microplate Reader ist eine automatisierte Analyseplattform für markierungsfreie Assays mit lebenden Zellen und Geweben. Sie kombiniert erstmalig bildgebende Verfahren mit multisensorischen Mikrotiterplatten. Das System dient als Messplattform zum Erfassen von metabolischen und morphologischen Zellparametern in der Pharmakologie, Toxikologie sowie in der Labormedizin und Diagnostik. Herzstück der Plattform ist eine modiﬁzierte Mikrotiterplatte mit 24 separat behandelbaren Zellkulturbereichen. Jedes dieser Wells ist mit opto-chemischen Sensoren zur Erfassung des Sauerstoffverbrauches und der extrazellulären Ansäuerung ausgestattet. Diese ermöglichen die kontinuierliche Aufzeichnung der Kinetik zellulärer Veränderungen unter Wirkstoffeinﬂuss. Ein automatisiertes Mikroskop liest die optischen Sensoren aus und erlaubt eine kontinuierliche Prozessüberwachung sowie die parallele Dokumentation der Testkulturen im Hellfeldoder Fluoreszenzverfahren. Hierdurch werden

die sensorischen Daten sinnvoll ergänzt. Medienversorgung und Wirkstoffzugabe werden nach frei programmierbaren Protokollen selbstständig von einer Multikanal-Pipettierrobotik durchgeführt. Damit ermöglicht der Intelligent Microplate Reader die markierungsfreie Detektion und Dokumentation zellulärer Reaktionen über mehrere Tage hinweg, ohne Eingriff des Laborpersonals. HP Medizintechnik GmbH Bruckmannring 19, 85764 Oberschleißheim Tel.: +49 (89) 30 666 47 0 Fax: +49 (89) 30 666 47 20 info@hp-med.com www.hp-med.com 16. Jahrgang | Nr. 1/2015 | XIII

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Service Verbände

DiagnostikNet-BB

LABORWELT-Partner Dt. Ver. Gesell. f. Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin e.V. (DGKL)

Wo sich die Diagnostik-Szene trifft

www.dgkl.de

Deutsche Gesellschaft für Proteomforschung www.dgpf.org BIO Deutschland www.biodeutschland.org Deutsche Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie (DGHM)

www.dghm.org

bts (Biotechnologische Studenteninitiative e.V.)

 Nach den Erfolgen 2014 wird die Reihe Forum Companion Diagnostics Network (CDN) im Magnus-Haus in Berlin auch im neuen Jahr fortgeführt. Am 19. März 2015 werden von 9.30 bis 17.30 Uhr wieder Partner aus Laboratorien, Forschungseinrichtungen und Universitätskliniken ihre Projektideen vorstellen und einen Überblick über ihre Expertisen geben, die sie in ein Konsortium einbringen können. Abgerundet wird das Vortragsprogramm durch Beiträge erfahrener Experten aus den Bereichen Patentrecht, Normung sowie Zulassung und Erstattung. Über Fördermöglichkeiten im Rahmen des CDN informieren die Netzwerkmanager. Zudem steht den Teilnehmern Zeit zum Netzwerken zur Verfügung.

Am Abend des 19. März ﬁndet am gleichen Ort ebenfalls der „Treffpunkt In-vitro-Diagnostik“ in der Zeit von 18.00 bis 20.15 Uhr statt. Daran schließt sich ein Get-together an. Im Mittelpunkt des Geschehens wird die Infektiologie stehen. Hier werden unter anderem wesentliche Aspekte der Präanalytik beleuchtet, die entscheidend für eine qualitativ hochwertige Diagnostik sind. Außerdem sind methodische Standards und neue Erkenntnisse der Biomarker-Entwicklung als Themen geplant. Referieren werden unter anderem Philipp Warnke von der Universitätsmedizin Rostock und Nils Morgenthaler von der Bruker Daltonik GmbH. Weitere Informationen und den Link zur Anmeldung ﬁnden gibt es unter www.diagnostiknet-bb.de.

www.bts-ev.de Gesellschaft für Genetik

GENE

K TI

ELLSC S

AFT FÜ H

www.gfgenetik.de Gesellschaft für Signaltransduktion www.sigtrans.de Gesellschaft für Pharmakologie und Toxikologie

www.dgpt-online.de

Nationales Genomforschungsnetz www.ngfn.de Deutsche Gesellschaft für Neurogenetik

DGHM

Jahrestagung in Münster  Die Deutsche Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie e. V. lädt zur 67. Jahrestagung 2015 nach Münster ein. Die Veranstaltung findet vom 27. bis 30. September in den Kongressräumen der Halle Münsterland statt. Ein breites Spektrum in allen Gebieten von Mikrobiologie, Hygiene und Infektionskrankheiten soll Gegenstand von wissenschaftlichen Präsentationen und Diskussionen sein. Dabei soll sowohl grundlagenwissenschaftlichen als auch anwendungsbezogenen Aspekten ausreichend Raum gegeben werden.

In den Plenarsitzungen kommen national und international renommierte Sprecher zu Wort. Fokussierte Workshops und Posterpräsentationen sollen weitere Plattformen für Diskussionen und den wissenschaftlichen Austausch bilden. Abstracts können ab Ende Januar eingereicht werden, die Online-Registrierung für die Tagung startet kurz darauf. Außerdem wird die Veranstaltung von einer fachbezogenen Industrieausstellung begleitet. Weitere Details des Programms können auf der Webseite www.dghm-kongress.de abgerufen werden.

www.hih-tuebingen.de/dgng/

DGIZ

Netzwerk Nutrigenomik www.nutrigenomik.de DiagnostikNet-BB www.diagnostiknet-bb.de Verband der Diagnostica-Industrie e.V. www.vdgh.de Österreichische Reinraumgesellschaft (ÖRRG) Österreichische Ges. f. Laboratoriumsmedizin & Klinische Chemie

XIV | 16. Jahrgang | Nr. 1/2015

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www.oerrg.at

www.oeglmkc.at

Lübeck feiert Neubau mit Symposium  Anlässlich des Institutsneubaus veranstaltet die Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie (EMB) am 10. und 11. September 2015 im Rahmen des „6th Annual Meeting Industrial Cell Technology“ ein wissenschaftliches Symposium in den neuen Räumlichkeiten in der Hansestadt. Das Symposium wird sich künftig jährlich mit dem Kongress für Industrielle Zelltechnik abwechseln und dient der Vertiefung ausgewählter Themen. Die Veranstaltung fördert den Dialog zwischen Fachleuten aus Industrie und Forschung. Schwerpunkt wird in diesem Jahr die Überwachung von Zellen (Cell Monitoring) sein, worunter nicht-invasive Technologien zur Diagnose des Zellverhaltens und zur Medienanalytik

zusammengefasst werden. Für Interessierte ist auch eine Führung durch die Räumlichkeiten des Neubaus geplant: Es werden die Aquakulturanlagen, ein Lebensmitteltechnikum, Biobanken mit vollautomatischen State-of-the-Art-Technologien einschließlich der modern ausgestatteten Labore besichtigt. Der Spatenstich für den Neubau erfolgte im Dezember 2012, das Richtfest wurde im September 2013 in Anwesenheit des Ministerpräsidenten von Schleswig-Holstein, Torsten Albig, gefeiert. Derzeit wird noch der Innenausbau abgeschlossen. Die ersten Gruppen ziehen aus dem 1.000 m entfernten bisherigen Institut bereits an ihre neue Wirkungsstätte. Weitere Details zum Symposium werden auf www.zelltechnik-kongress.de veröffentlicht. LABORWELT

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Ausblick

Vorschau Heft 2/2015

Regeneration

Blutgefäße in der Flosse eines erwachsenen Zebrafisches. Arterien sind in gelb und Venen in grün dargestellt.

 Zebrafische sind Meister der Selbstheilung. Wie Blutgefäße bei einer amputierten Schwanzflosse in nur 24 Stunden nachwachsen, konnten nun Max-Planck-Forscher beobachten. Ob im Mutterleib, nach der Geburt oder bei der Wundheilung: Arterien und Venen entstehen in verschiedenen Stadien unseres Lebens immer wieder neu.Wie genau sich Gefäße bilden, haben Forscher aus Münster im Fachblatt Nature Communications berichtet (doi: 10.1038/ncomms6758). Demnach wandern aus einem unorganisierten Geflecht, Plexus genannt, von venösen Blutgefäßen neue Zellen aus – und zwar entgegen der allgemeinen Wachstumsrichtung der Flosse. Diese Zellen bilden die späteren Arterien.

Wirkstoffentwicklung

1 Million Euro per Crowdfunding!  Die Biotech-Firma Riboxx hat mit einer Crowdfunding-Kampagne die Marke von einer Million Euro geknackt. Nach knapp einem halben Jahr haben am 12. Januar 2015 insgesamt 929 Investoren die Summe aufgebracht. Nach mehreren Verlängerungen des Zeitfensters konnte somit die geplante Maximalsumme erreicht werden. Damit kann die Firma aus Radebeul bei Dresden auch eine klinische Studie der Phase I für die Krebsarznei Riboxxim finanzieren. Die Riboxx GmbH wurde 2009 als Spin-off der Medizinischen Fakultät der Technischen Universität Dresden gegründet und ist im Gebiet der Krebsimmuntherapie zu

Hause. Sie setzt dabei auf RNA-Moleküle, die als eine Art Immunschalter fungieren und das körpereigene Immunsystem so ankurbeln, dass es vor allem nach Erstbehandlungen mit Chemo- und Radiotherapie gezielt verschiedenste Krebszellen im Körper bekämpfen kann. Wegen des wirtschaftlichen Potentials dieser Innovation gehörte Riboxx bereits 2007 und 2010 zu den Gewinnern des GO-Bio-Wettbewerbs und wurde durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung in Millionenhöhe gefördert. Investoren konnten die Entwicklung des Medikamentes mit Beträgen ab 250 Euro auf der CrowdfundingPlattform Seedmatch unterstützen.

Chlamydien fördern Krebs Syphilis, Tripper, Chlamydien: Klassische Geschlechtskrankheiten sind in Europa auf dem Vormarsch. Die meisten werden erst spät entdeckt und es drohen Langzeitschäden wie Unfruchtbarkeit. Deutsche Forscher haben Chlamydien-Infektionen nun auch mit der Entstehung von Tumoren in Verbindung gebracht. Die Berliner Teams vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie und dem Max DelbrückCentrum konnten zeigen, dass die Bakterien die Aktivierung des Standard-Selbstmordprogrammes der Zellen verhindern – und zwar durch die Zerstörung des Proteins p53. Der „Wächter des Genoms“ sorgt eigentlich dafür, dass Zellen mit Mutationen entsorgt werden (doi: 10.1038/ncomms6201). LABORWELT

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Aus der laborwelt.de-Galerie

Gefäßen beim Wachsen zuschauen

Themen

Bioanalytik, Mess- und Regeltechnik Online-Messtechnik, Prozessmodellierung, Einweg-Sensorsysteme, Streifentests, Point-of-care-Analy tik und Lab-on-aChip – im nächsten LABORWELT-Spezial dreht sich alles um die Königsdisziplin im Labor, die Analytik. Neben neuen Ansätzen aus der Forschung werden auch Produkt- und Anwendungsideen vorgestellt. Erscheinungstermin für das zweite Heft des Jahres ist der 26. März 2015. Beiträge können bis 11. März 2015 eingereicht werden (Redaktionskontakt: b.kaltwasser@ biocom.de).

Termine Werbekunden bietet diese Ausgabe, begleitend zum redaktionellen Inhalt, eine ideale Umgebung für ihre Anzeigen. Reservieren Sie Ihren Werbeplatz bis spätestens 13. März 2015. Detaillierte Informationen erhalten Sie von Christian Böhm (Tel.: +4930-264921-49, c.boehm@biocom.de).

Impressum LABORWELT (ISSN 1611-0854) erscheint 5-mal im Jahr im Verlag der BIOCOM AG Lützowstraße 33–36 10785 Berlin, Germany Tel./Fax: 030/264921-0 / 030/264921-11 laborwelt@biocom.de www.biocom.de Redaktion Dr. Martin Laqua Tel.: 030/264921-68 Namentlich gekennzeichnete Beiträge stehen in der inhaltlichen Verantwortung der Autoren. Alle Beiträge sind urheberrechtlich geschützt und dürfen ohne schriftliche Genehmigung des BIOCOM Verlages nicht reproduziert oder verbreitet werden.

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Advertorial Liquid-Handling

››› BIOTECON

Diagnostics

Lebensmittelsicherheit im Fokus Die Automatisierung von Arbeitsabläufen spielt heute im Bereich der Lebensmittelproduktion und in der Klinik zunehmend eine Rolle und immer schnellere und effizientere Analysesysteme und deren Standardisierung sind gefragt. Auch die hohe Reproduzierbarkeit von Test ergebnissen und die nachvollziehbare Doku mentation der Analysen sprechen für den zunehmenden Einsatz von Liquid-HandlingSystemen im Labor. Seit 1998 ist BIOTECON Diagnostics ein kompetenter Partner für Fra gestellungen rund um die Lebensmittelsicher heit. Im Fokus stehen die Entwicklung, Pro duktion und internationale Vermarktung von real-time PCR-basierten Schnelltests, Pro dukten zur Probenvorbereitung und DNA-Ex traktion sowie applikativen Komplettlösungen für die Lebensmittel-, Getränke- und Pharma industrie. Des Weiteren entwickelt und ver marktet BIOTECON Diagnostics Lösungen zur Automatisierung von Laborprozessen. Mit dem foodproof® RoboPrep+ HT hat das Unternehmen bereits seit dem Jahr 2010 ein Liquid-Handling-System auf dem Markt, wel ches die vollautomatisierte Aufarbeitung von Lebensmittelproben mit einem PCR-Setup in einem Gerät vereint. In Verbindung mit den foodproof Magnetic Preparation Kits und den real-time PCR-basierten Pathogennachweis kits wird durch fokussierte Produktentwick lung eine an die individuellen Bedürfnisse der Kunden angepasste automatisierte Lösung für die Lebensmittelanalyse zu Verfügung ge stellt. Diese „Walk-Away“-Automation mini miert manuelle Arbeitsschritte und senkt die Personalkosten. Dabei eignen sich die Geräte der foodproof RoboPrep+-Serie insbesondere für Labore, in denen Pathogentests bei mitt lerem bis hohem Probendurchsatz durchge führt werden. Laboren mit niedrigem bis mittlerem Pro bendurchsatz bietet BIOTECON Diagnostics mit dem foodproof RoboPrep X-Tract zusätz lich eine kompakte Automationslösung für ei ne DNA-basierte Analytik. Der foodproof Ro boPrep X-Tract extrahiert unter Verwendung der foodproof Magnetic Preparation Kits die DNA aus bis zu 12 Proben vollautomatisch un ter Vermeidung menschlicher Fehler. Durch den sparsamen Einsatz von Verbrauchsma XVI | 16. Jahrgang | Nr. 1/2015

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Die Instrumente der RoboPrep Automation Series von BIOTECON Diagnostics im Vergleich terialien ist es äußerst kosteneffizient und umweltschonend. Mit dem KingFisher Flex bietet BIOTECON Diagnostics zusätzlich ei ne schnelle, speziell für die GVO-, Allergen-, Tierarten- und Pathogenanalytik validierte Automationslösung an. In Verbindung mit den foodproof Magnetic Preparation Kits III oder IV ermöglicht das System eine optimale DNA-Extraktion. Der KingFisher Flex arbeitet 96 Proben in nur 35 bis 50 Minuten auf und liefert hochreine DNA zur direkten Weiter verwendung. Dabei ist er äußerst anwender freundlich und zugleich sehr robust. Seit 2014 hat BIOTECON Diagnostics die Produktpalette um ein weiteres Liquid-Hand ling-System erweitert. Der foodproof Robo Set+ ist zusammen mit den foodproof real-

time PCR-Nachweiskits für Pathogene, GVO und andere eine speziell für die PCR entwi ckelte Automationslösung für die qualitative und quantitative Lebensmittelanalyse. Das System kann auf Grund seiner hohen Flexibi lität für zahlreiche Aufgaben eingesetzt wer den: vom einfachen Flüssigkeitstransfer bis hin zu hochkomplexen Anwendungen. Es ist für alle Bereiche der Lebensmittelindustrie geeignet, in denen PCR-basierte Schnelltests durchgeführt werden.

Kontakt bcd@bc-diagnostics.com www.bc-diagnostics.com/de/kontakt/ LABORWELT

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