Von Ärzten wird erwartet, dass sie Diagnosen verlässlich und schnell stellen. Besonders bei ernsthaften Erkrankungen ruht alle Hoffnung auf den Fähigkeiten der Mediziner, rasch eine wirkungsvolle Therapiemöglichkeit zu finden. Eine der häufigsten und am meisten angstbesetzten Krankheiten ist Krebs. Dank neuer Diagnose- und Therapiemöglichkeiten hat die Krankheit jedoch heute schon viel von ihrem Schrecken verloren. Manche Krebsarten sind bereits gut heilbar, bei anderen lässt sich das Leiden lindern, und die Patienten können ein weitgehend beschwerdefreies, normales Leben führen. Je früher die Ärzte Krebs erkennen, desto besser stehen die Chancen auf Heilung.

Durch die Alterung der Bevölkerung nehmen Krebsfälle stetig zu. Um die erforderlichen Diagnosen zu bewältigen und den Patienten belastende Wartezeiten zu ersparen, sind hochproduktive, automatisierte Labors unabdingbar.

Der Dako Omnis ermöglicht Gewissheit für den Patienten innerhalb von einem Tag

Je nach Krankheitsgebiet und Diagnosemethode fallen die Anforderungen an automatisierte Analyseverfahren unterschiedlich aus. Tecan investiert strategisch in die Entwicklung vollautomatisierter Lösungen für verschiedene Anwendungsgebiete. Nicht immer im Alleingang. Zu den ambitionierten, hoch innovativen Projekten im Kampf gegen Krebs zählt die 2013 erfolgreich beendete Entwicklungskooperation zwischen Dako und Tecan. Dako Omnis, eine neue Plattform für automatisiertes «Advanced Staining» im Bereich der gewebebasierten Krebsdiagnostik, konnte im Berichtsjahr im Markt eingeführt werden.

Der Dako Omnis automatisiert beide etablierten Prozesse bei der Diagnose von abnormen Zellen: die Immunohistochemie (IHC) und die In-situ- Hybridisierung (ISH). Mit Hilfe dieser Methoden werden die Zellstrukturen der Gewebeproben, welche für die Diagnose aufschlussreich sind, unter Zugabe von Antikörpern angefärbt. So können sogar spezifische Gene oder genetische Mutationen in Zellen nachgewiesen werden. Dank Dako Omnis erhält der Arzt in nur noch zweieinhalb Stunden vom Labor sichere Ergebnisse für IHC-Tests, in weniger als vier Stunden die Daten der ISH-Tests. Dies erlaubt den Pathologen, krankhafte Veränderungen schneller und umfassender zu erkennen. Onkologen wiederum können die zielgerichtete Therapie rascher verschreiben und somit die angstbesetzte Wartezeit für Patienten verkürzen.

Für die neue Generation einer Autostainer-Plattform suchte Dako im Jahr 2010 einen Partner für die Instrumentenentwicklung. Dako, ein Unternehmen von Agilent Technologies und führender Anbieter von Lösungen für die Krebsdiagnostik, stellt ein umfangreiches Portfolio an Antikörpern, Reagenzien, Softwarelösungen und Instrumenten für Pathologielabors bereit. Dako ist ein Pionier auf dem Gebiet der gewebebasierten Krebsdiagnostik und geniesst seit Jahrzehnten ein ausgezeichnetes Renommee. Dank dem grossen Applikations-Know-how und der Erfahrung mit den Workflows von Endkunden im IHCund ISH-Segment war Tecan der ideale Entwicklungspartner für den Dako Omnis. Ebenso war Tecans Erfahrung in der Systemintegration von entscheidender Bedeutung. Nach ersten Vorarbeiten schlossen Dako und Tecan im Mai 2011 eine konkrete OEM-Entwicklungsvereinbarung ab. Nur zwei Jahre nach Unterzeichnung der Vereinbarung wurde die Entwicklung des Dako Omnis erfolgreich zu Ende geführt. Seit September 2013 ist das kompakte System in Pathologielabors im Einsatz.

Dako Omnis – ein neuer Standard für automatisiertes « Advanced Staining »

Der Dako Omnis bietet vollständige Automatisation und erfüllt die Bedürfnisse von grossen Diagnostiklabors, Krankenhäusern und Universitäten. Er bietet einen hohen Durchsatz, bearbeitet die Proben innerhalb weniger Stunden und ermöglicht die vollständige Bearbeitung der einzelnen Patientenfälle innerhalb von einem Tag. Der Dako Omnis erlaubt sowohl eine kontinuierliche Beladung mit Einzelproben wie auch im Batch und die Option, das System über Nacht laufen zu lassen. Damit setzt er neue Standards für das, was Kunden bezüglich Flexibilität, Kapazität, Effizienz und Rückverfolgbarkeit der Proben von einer automatisierten Plattform erwarten können. Die Plattform bietet modernste Software, die intuitiv bedienbar ist und die Kontrolle im Labor auf ein neues Niveau bringt. Schlüsselprozesse wie Objektträgerbearbeitung und Unterhalt der Instrumente können nun bis zum einzelnen Mitarbeitenden rückverfolgt werden, was die Qualitätskontrolle deutlich verstärkt.

Zu den wertvollsten Dingen überhaupt gehört der Zugang zu schadstofffreien Lebensmitteln. Ob wir ein gesundes Leben führen können, hängt auch davon ab, wie sicher und verlässlich Qualitätskontrollen sind – angefangen bei Bodenproben, über Tierfutter und fortgesetzt bei jeglicher Art von Lebensmitteln.

Besonders in Ländern mit einem sehr dicht angelegten Netz von Qualitätskontrollen setzen die Menschen grosses Vertrauen in die Unbedenklichkeit von Lebensmitteln und pharmazeutischen Erzeugnissen. Diese Erwartung zwingt alle involvierten Instanzen der Produktionskette dazu, jeden Schritt der Herstellung unter grösster Sorgfalt auszuführen. Damit verbunden sind laufende Kontrollen verschiedener Proben und deren lückenlose Dokumentation. Immer leistungsfähigere, komplexer aufgebaute und dennoch einfach zu bedienende Halb- und Vollautomationssysteme sind die Antwort der Gerätehersteller auf den hohen Bedarf an sicheren und schnellen Probentests.

Effiziente Geräteentwicklung mit Tecan-OEM-Komponenten

Aus dem bestehenden Portfolio liefert Tecan OEM-Komponenten an Gerätehersteller. Im Rahmen von OEM-Partnerprojekten lassen sich Automationslösungen deutlich schneller und kostengünstiger entwickeln, als dies Gerätehersteller ausschliesslich über eigene F&E-Anstrengungen realisieren könnten.

Mit bewährten OEM-Komponenten wie beispielsweise Präzisionspumpen und Robotikmodulen ermöglicht Tecan die einfache Integration in verschiedene externe Umgebungen. Genannt sei exemplarisch der Cavro® Omni, ein modulares, vielseitig ausbaubares Robotikmodul. LCTech, ein deutscher Hersteller von Produkten und Methoden für die Vorbereitung und Analyse von Lebens- und Futtermitteln sowie Umweltproben, hat den Cavro Omni als Basis eines neuen Systems zur Probenvorbereitung integriert.

Effiziente Automation der Routineaufgaben

LCTech-Kunden hatten nach einer Automationslösung für tägliche Routineaufgaben im Labor gefragt. Das Gerät sollte in der Lage sein, bisher einzeln manuell ausgeführte Arbeitsschritte miteinander zu verknüpfen. Mit dem neuen Robotik- System FREESTYLE können klassische Laboraufgaben jetzt automatisiert abgewickelt werden. Unter anderem werden komplexe Proben für Qualitätstest und Kontaminations-Screenings vorbereitet. Die Basis-Plattform lässt sich problemlos mit anderen Modulen kombinieren – und bietet damit die Möglichkeit, Proben mit unterschiedlichen Technologien für die nachfolgende Analyse vorzubereiten. So können die Stoffe, die analysiert werden sollen – je nach Präferenz der Kunden oder vorgeschriebener Bestimmung für eine spezifische Technologie – vom Rest der Probe getrennt werden.

Mit dem neuen, vielseitig einsetzbaren System laufen zahlreiche Arbeitsschritte in der Probenvorbereitung der Bereiche Lebensmittel-, Futtermittel- sowie Umweltanalytik automatisiert. Ein Beitrag, die Lebensqualität für den Menschen zu sichern.

Zellbiologen sind überzeugt: Wenn die Forschung an neuartigen 3D-Kulturen über automatisierte Testverfahren unterstützt werden kann, wird die Entdeckung neuer Wirkstoffe einen positiven Impuls erfahren. Schon heute stösst die Arbeit mit 2DZellkulturen an ihre Grenzen. Bisher fehlt es jedoch an der Möglichkeit, 3D-Zellkulturen flächendeckend für automatisierte Testreihen einzusetzen. Labore züchten und bearbeiten 3D-Zellstämme noch weitestgehend manuell. Gemeinsame Bestrebungen zwischen Tecan und führenden Unternehmen im Bereich der Zellbiologie haben nun den Weg für eine breite Nutzung von 3D-Zellkulturen über vollautomatisierte Systeme geebnet.

Die Begrenztheit von 2D-Zellkulturen hat in der Vergangenheit immer wieder dazu geführt, dass vielversprechende Forschungsprojekte in den letzten Entwicklungsschritten nicht die erhofften Ergebnisse erzielten und medizinische Wirkstoffe nach teuren Testverfahren letztlich ausschieden. Der Bedarf an aussagekräftigeren, alternativen Methoden für die frühen Testphasen ist entsprechend hoch.

Erste Testverfahren an 3D-Zellkulturen zeigen eine höhere biologische Relevanz bei der Wirkstoffsuche. Bei der Entwicklung neuartiger Krebsmedikamente lassen sich beispielsweise Zellwachstum und kanzeröse Wucherungen schon früh in einem Umfeld untersuchen, das dem natürlichen Gewebe sehr nahe kommt. Die Möglichkeiten waren bisher jedoch wegen der geringen Durchsätze stark limitiert. Um die Arbeit mit 3D-Zellkulturen auf ein wirtschaftlich tragbares Fundament zu heben, sind neue Lösungen notwendig, auf denen 3D-Zellkulturen in automatisierten Prozessen gezüchtet und Tests durchgeführt werden können.

Vor diesem Hintergrund hat sich Tecan in einer führenden Rolle in diesem Zukunftsmarkt positioniert. Hierfür schloss Tecan Kooperationen mit führenden Technologiefirmen im Bereich Zellbiologie ab, darunter InSphero, TAP Biosystems und Reinnervate. Ziel ist, automatisierte Testverfahren mit vereinfachten Arbeitsschritten so schnell als möglich im Laborumfeld umzusetzen.

Kooperationen für automatisierte 3D-Zellkulturen

Tecan bringt in die Kooperationen Automationsexpertise und umfangreiches Applikations- Know-how ein, die Partnerfirmen tragen unterschiedliche Methoden und Technologien der 3DZellkultur bei. Neu entwickelte Systeme erlauben es, Zellkulturen direkt in einem Standard- Plattenformat zu kultivieren, wodurch sie sich für die Automation eignen. Die Suche nach neuartigen Wirkstoffen wird dadurch wesentlich effizienter.

Die Prozessschritte werden jeweils auf einer Tecan Freedom EVO^® Liquid-Handling-Plattform automatisiert und die Ergebnisse mit einem Tecan Reader, beispielsweise dem Infinite® M200 PRO, ausgelesen. 3D-Zellkulturen sind dadurch mit höherem Durchsatz, reproduzierbaren Ergebnissen und auf wirtschaftliche Weise möglich und binden hochqualifizierte Mitarbeitende nicht an repetitive Arbeit.