Thema: Laborautomation

Expertenpanel

Automation auf dem Vormarsch

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:

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 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 Software-gestützten 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.

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?

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 Liquid-Handling-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.

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1/2015

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