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Trendbericht Labortechnik - Analytica 2006 beschleunigt Laborprozesse

23.12.2005


Die Themen Wirtschaftlichkeit und Effizienz ziehen sich wie ein roter Faden durch die Analytica 2006 in München. Sie machen auch vor der Labortechnik nicht halt. Dabei geht es nicht allein um die Automatisierung von Prozess-Schritten und die Integration von analytischen Arbeitsabläufen, sondern auch um die Beschleunigung von Untersuchungen. Die Analytica 2006 präsentiert hier die neuesten Innovationen aus der Labortechnik.


München, 23.12.2005. Die Laborautomatisierung ist und bleibt ein Trend – auch auf der Analytica 2006 vom 25. bis 28. April in der Neuen Messe München. Das gilt nicht nur für den Einsatz von Laborrobotern oder die Nutzung von High-Troughput-Lösungen, sondern manifestiert sich in vielen kleinen, aber feinen Lösungen, die die Hersteller auf der Analytica 2006 vorstellen werden. Die Leistungsspanne ist weit – sie reicht von fertigen Reagenzien nach dem Motto „Mix-and-measure“ bis hin zu Hochleistungsgeräten, die sofort einsatzbereit sind und keine „Warmlaufphase“ mehr benötigen.

PCR in weniger als elf Minuten, AAS mit einer einzigen Lichtquelle


Die klassische PCR dauert mit allen Heiz- und Kühlschritten etwa 90 Minuten, doch die Entwicklung schreitet voran: Gerade stellte zum Beispiel Analytik Jena ein System aus einem Hochleistungs-Thermoblock und speziellen Mikrotiterplatten im Standardformat vor, das alle PCR-basierenden Laboruntersuchungen deutlich beschleunigen dürfte. Nur noch elf Minuten sollen für 30 Zyklen benötigt werden. Das Hochleistungs-Peltierelement heizt zehn und kühlt sechs Kelvin pro Sekunde. Die schnelle Reaktion verringert auch die Fehlerrate (Primer-Mismatching). Neuerdings bietet der Hersteller über eine Tochterfirma einen auf diesem System basierenden PCR-Test zum Nachweis der Vogelgrippe an. Der Schnelltest wurde zusammen mit Forschern der Universität in Bangkok entwickelt.

Schnelligkeit bietet auch ein neuer Atomabsorptionsspektrometer des Unternehmens, der mit nur einer Lichtquelle auskommt. In diesem Flammen-AAS sind die üblichen elementspezifischen Hohlkathodenlampen durch eine einzige Lichtquelle mit höchster Intensität ersetzt. Diese Xenon-Kurzbogenlampe liefert ein kontinuierliches Spektrum und erlaubt es damit, jedes Element und jede Linie zwischen 190 und 900 Nanometern zu analysieren. Mit dieser Vielfalt an Informationen schließt es die Lücke zwischen AAS und ICP. Das Gerät ist sofort betriebsbereit – die Einbrennzeiten, die bei elementspezifischen Lampen erforderlich waren, entfallen.

„Mix-and-measure“: Detektion ohne Waschschritte

Labortests sollen schnell gehen, auch in der biochemischen Forschung. Dem kommen die neuen „mix-and-measure“-Formate entgegen. Vorgemischt wie ein Fertiggericht sind die Reagenzien schon für den Test konfektioniert. Getrennte Markierungs- und Waschschritte entfallen, die Prozedur ist so einfach, dass kein erfahrener Labortechniker nötig ist. Ein Biotech-Unternehmen aus Hawaii etwa plant ab 2006 das Angebot von Nanobiosensoren, mit denen beispielsweise mit dem His-tag, einer gängigen Markierung gekennzeichnete rekombinante Proteine direkt in der Lösung ohne Gelelektrophorese nachgewiesen werden können. Zu den ersten Tests mit Nanobiosensoren soll auch ein Nachweis des Vogelgrippe-Erregers (H5N1) zählen. Von dieser Methode erwarten Experten bei gleicher Empfindlichkeit deutlich billigere und schnellere Ergebnisse als bei den gängigen ELISA-Tests. Mit einem einzigen Schritt kommt auch ein neuer Luciferase Reporter Gene Assay aus, der von verschiedenen Herstellern in unterschiedlicher Form angeboten wird: Die Luciferaseaktivität kann schon ab vier Zellen gemessen werden, um beispielsweise bei der Untersuchung der Genregulation oder beim Hochdurchsatzscreening von Modulatoren der Genexpression Licht ins Dunkel zu bringen. Der Mix-and-measure-Assay braucht lediglich fünf Minuten bis zum Beginn der Messung, das optimierte Reagenziensystem wird einfach zugegeben und startet gleichzeitig Zell-Lyse und Detektion.

Automatisierung fördert vollautomatische Tests

Mit modernsten Geräten wird heute mehr untersucht als je zuvor. Im medizinischen Labor klagen einschlägige Verbände zwar in Folge von Gesundheitsreform und Fallpauschalen über einen Rückgang, allerdings fördern diese Zwänge auch eine Konzentration und Automatisierung der Untersuchung, um die gleiche Leistung billiger anbieten zu können. Aus Blut, Urin, Gewebe und anderen Proben können Laborärzte dank moderner Analysesysteme und neu entwickelter Reagenzien weit über 2.000 Parameter prüfen, die Hinweise auf den Gesundheitszustand eines Menschen geben. Mittlerweile lassen sich schon mehr als zehn verschiedene Tumormarker in automatisierten Systemen mit Elektrochemilumineszenztests bestimmen – weniger als 20 Minuten nach dem Start eines solchen Automaten stehen schon die ersten Ergebnisse zur Verfügung. Auch eine Reihe von Infektionskrankheiten, darunter Röteln oder der Aids-Erreger HIV lassen sich auf diese Weise bereits vollautomatisch identifizieren.

Die Hersteller offerieren dabei ein breites Spektrum an labordiagnostischen Lösungen, die je nach Aufgabenstellung und Dienstleistungsangebot der Labors maßgeschneidert eingesetzt werden können. Ein Beleg dafür sind die Influenzatests: Für eine Schnelldiagnostik ist der direkte Nachweis viraler Antigene mittels Immunfluoreszenz, ELISA oder so genannte Schnellteste (near-patient tests) aus Nasen-, Rachen- und Alveolarsekret geeignet. Diese müssen jedoch in den ersten drei bis vier Tagen nach Krankheitsbeginn erfolgen. Der Genomnachweis durch molekulare Methoden ist in der Regel hochspezialisierten Laboratorien vorbehalten. Dies gilt auch für die weitere Differenzierung von identifizierten Influenza-A-Viren in die beim Menschen verbreiteten Subtypen H1N1 und H3N2. Die Viren lassen sich außerdem in Zellkulturen anzüchten. Diese aufwändige Methode verspricht nur in den ersten Tagen nach Krankheitsbeginn Erfolg und erfordert ebenfalls spezialisierte Labore. Ein serologischer Antikörpernachweis mittels Komplementbindungsreaktion (KBR), ELISA und Immunfluoreszenz erfolgt meist retrospektiv und ist daher vor allem im Rahmen epidemiologischer Studien von Bedeutung.

Gene hundert Mal schneller entschlüsselt

Ein neues kostengünstiges Sequenziersystem ermöglicht es Forschern, Genome und lange DNS-Sequenzen bis zu hundert Mal schneller zu entschlüsseln als mit den heutigen kommerziellen Plattformen. Das System basiert auf der Nanotechnik und wurde vom einem US-amerikanischen Unternehmen entwickelt, der weltweite Vertrieb erfolgt über Roche Diagnostics. Das Genome Sequencer 20 System ist das erste auf dem Markt erhältliche Instrumentensystem, das eine einfache DNS-Sequenzierung mit ultrahohem Durchsatz (ultra-high-throughput DNA sequencing) bietet. Nach einem einzigen Vorbereitungsschritt für die Zubereitung eines ganzen Genoms kann das kompakte System in einem fünfstündigen Durchgang mindestens 20 Millionen Basen sequenzieren. Dank dieser neuartigen Technologie erübrigen sich aufwändige Robotersysteme, wie sie bei vielen gängigen Verfahren Anwendung finden. Ein einzelner Anwender kann DNS innerhalb von Tagen statt Monaten vorbereiten, sequenzieren und Resultate bereitstellen. Mit dem Verfahren wird eine sehr hohe Zahl parallel laufender Sequenzierungen auf einer „PicoTiterPlate“ durchgeführt. Dank modernster Bildverarbeitung und spezifischer Datenanalyse lassen sich nicht nur schnelle, sondern auch qualitativ hervorragende Resultate erzielen.

Vor der Analyse ist nach der Analyse

Empfindliche Detektoren finden heute fast alles – und das will gelernt sein. Die Interpretation von Messergebnissen wird schwieriger, je geringer die jeweiligen Mengen sind. Ist die Probe sauber im Labor angekommen? Wie alt ist die Probe? Wurde sie transportiert, gekühlt, luftdicht verpackt? Kann der Nachweis auf einer Kontamination beruhen? Und – ist der Messwert in irgendeiner Form relevant? Schon 75 Mikroliter Blut, Nerven- oder Gehirnwasser (Liquor) können beispielsweise ausreichen, um darin Stoffwechselprodukte zu identifizieren, die sich möglicherweise für eine Frühdiagnostik eignen.

„Die Innovationen in der Labortechnik beschleunigen die Untersuchungen, sparen damit Zeit und erhöhen die Effizienz. Immer kleinere Proben und immer empfindlichere Detektoren stellen hohe Anforderungen an das Laborpersonal und deren Interpretation der Ergebnisse. Zusammen mit der Analytica Conference bietet die Analytica 2006 nicht nur die Plattform, um sich über die neuesten Verfahren umfassend und in allen Details zu informieren, sondern auch ein Forum, um mit Kollegen und Experten der Branche über Best-Practices und wirtschaftliche Lösungen in den Labors in Industrie und Forschung zu diskutieren,“ umreißt Klaus Dittrich, Geschäftsführer der Messe München, das vielfältige Programm und Ausstellungsangebot der kommenden europäischen Leitmesse für Analytik, Labortechnik und Biotechnologie.

Ellen Richter-Maierhofer | Pressereferat Analytica
Weitere Informationen:
http://www.analytica.de
http://www. analytica-world.com

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