Software für die High-Content Pharmaforschung mit lebenden Zellen

Sie wurde im Auftrag der Bayer Pharma AG und mit Unterstützung der ChromoTek GmbH entwickelt. Bei der Suche nach neuen Wirkstoffen gegen Krebs unterstützt das Software-Paket den gesamten Workflow von der Zellerkennung bis zur Visualisierung und Exploration der Daten. Durch die Analyse lebender Zellen können biologisch relevante Ergebnisse erzielt und Wirkstoffe besser charakterisiert werden.

Die Zeta Software des Fraunhofer FIT wird bei Bayer HealthCare Pharmaceuticals in der Pharmaforschung eingesetzt. High Content Analysis ist dabei ein computergestütztes, bildgebendes Verfahren, das unter anderem für die Entdeckung von Arzneistoff-Kandidaten geeignet ist. Die neu entwickelte Software wird unter anderem zur Bestimmung der Teilungsraten von lebenden Krebszellen eingesetzt, so dass durch dieses Live-Cell-Imaging-Verfahren Wirkstoffkandidaten sehr viel genauer charakterisiert werden können. Die Zeta Software hilft zudem bei der Bestimmung der Zellzyklus-Phasen. Chemische Verbindungen, die einen Einfluss auf die Teilungsrate von Krebszellen haben und diese in der gewünschten Art und Weise verändern, haben das Potenzial zu einem neuen Medikament zu werden.

Während die Zeta Software das Tracking von Einzelzellen über ihren gesamten Lebenszyklus ermöglicht und man diese somit über mehrere Generationen beobachten kann, erlaubt ein zusätzliches Visualisierungs-Tool die einfache Exploration der Daten. Dadurch ist es leichter, individuelle Unterschiede zu finden und Ursachen für unterschiedliche Reaktionen der Zellen zu ermitteln. Man kann in einzelnen Versuchsansätzen zeitliche Kinetiken über die Wirkweise erstellen oder genauere Aussagen über den Beginn oder das Maximum der Substanzwirkung treffen. Die Substanzen und die zellularen Strukturen auf denen sie wirken – so genannte Targets – können somit besser charakterisiert werden.

Um die Phasen des Zellzyklus eindeutig voneinander unterscheiden zu können, sind spezifische Marker notwendig. Diese machen bestimmte Kontrollpunkte, die den Übergang von einer Phase in die nächste markieren, sichtbar und automatisiert auswertbar. Hierfür wurde von der ChromoTek GmbH basierend auf der Chromobody® Technology eigens eine Zelllinie entwickelt, die speziell für das Live-Cell-Imaging in der High-Content-Pharmaforschung geeignet ist.

Die Zeta Software bietet eine einfache und intuitive Möglichkeit, komplexe Vorgänge während der Zellteilung zu analysieren. Eine einfache Bedienoberfläche führt den Nutzer durch den gesamten Analyse-Workflow. Interaktive Elemente sind an entscheidenden Punkten eingebaut, um die Auswertung flexibel zu halten. So kann der Nutzer den Analyse-Workflow auf sich verändernde experimentelle Bedingungen anpassen. Eine Besonderheit von Zeta ist seine Plug-In-Struktur, die die Software sehr flexibel adaptierbar macht. Vor Arbeitsbeginn werden über eine Konfigurationsdatei nur diejenigen Module in die Benutzeroberfläche geladen, die für die jeweilige Bildanalyse nötig sind. Durch diese modulare Architektur kann Zeta leicht an andere Analyse-Workflows angepasst werden.

Kontakt:
Alex Deeg
pr@fit.fraunhofer.de
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