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Einleitung
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Partnerschaft im Fokus
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Krebstherapien für Kinder im Fokus
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Neue Wirkstoffkandidaten im Fokus
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Nachhaltige Lebensmittel im Fokus
Einleitung
Im Jahr 2017 konnten Medizin und Biologie mehrere bedeutende Durchbrüche verzeichnen. Besonders gilt dies für die regenerative Medizin und die Entwicklung von Methoden für die Genom-Editierung, was sowohl die Behandlung von Krankheiten als auch die Pflanzenzüchtung revolutionieren könnte. In der Informationstechnologie schreitet die Entwicklung der künstlichen Intelligenz rasch voran. Damit muss die Gewinnung von Daten sowie deren Auswertung und Interpretation vorangetrieben werden, um schnellere Entscheidungen in der Medizin sowie in vielen anderen Bereichen zu ermöglichen. Wir leben eindeutig im Jahrhundert der Biologie.
Wohin man auch blickt: Überall sind Grundlagentechnologien, die Brücken zwischen den Disziplinen schlagen, der Schlüssel zum Erfolg. In vielen Fällen sind es Technologien von Tecan, die solch einen Fortschritt ermöglichen. Sie ebnen den Weg, damit immer grössere Mengen an wertvollen Daten erzeugt werden können, und zwar auf eine reproduktionsfähigere und effizientere Art, mit mehr Sicherheit und über ein breites Spektrum von Anwendungen hinweg.
In diesem Geschäftsbericht illustrieren wir mit einigen Beispielen, welchen Herausforderungen sich unsere Kunden tagtäglich stellen und wie Technologien von Tecan sie dabei unterstützen können, ihre Ziele zu erreichen. Zwei Beispiele zeigen, wie flexibel und wirksam die Laborautomation für den Fortschritt der Medizin sein kann. Beim einen geht es um die Suche nach Krebstherapien für Kinder. Das zweite schildert unsere Partnerschaft mit einem Diagnostikunternehmen: Gemeinsam streben wir an, das sichere Screening von Krankheitserregern und die Detektion von Antibiotikaresistenz zu optimieren. Die anderen Beispiele machen anschaulich, wie Automationstechnologie dabei helfen kann, die Natur als Quelle nachhaltiger Nahrung und wertvoller Arzneistoffe zu nutzen.
Tecan wird immer die Zukunft im Fokus haben.
Partnerschaft im Fokus
Die Zusammenarbeit mit Tecan Partnering hat vielen Unternehmen geholfen, ihre Assay- Technologie auf ein neues Niveau zu heben. Ein Beispiel dafür ist Mobidiag, eine finnische Biotechfirma. Sie hat sich mit Tecan zusammengetan, um eine automatisierte Plattform für Diagnosetests zu entwickeln, die Erreger im Magen-Darm-Trakt deutlich schneller erkennen.
Mit mehr als 200 Millionen Fällen pro Jahr allein in den USA gehört die ansteckende Gastroenteritis zu den am weitesten verbreiteten Befunden in der medizinischen Erstversorgung. Viele dieser Infektionen sind nicht schwer und heilen schnell ab, wohingegen Ausbrüche in Krankenhäusern besonders ernst zu nehmen sind. Ausserdem sterben jährlich Millionen von Kindern weltweit an Infektionen des Magen-Darm-Trakts.
Für eine wirksame Behandlung ist eine schnelle Diagnose entscheidend. Die Abteilung für Forschung und Entwicklung von Mobidiag hatte bereits sensitive Verfahren für den Nachweis von Erregern und deren potenzielle Antibiotikaresistenz entwickelt. Gefragt war jetzt ein effizienterer Ansatz mit noch mehr Sicherheit zur Vorbereitung der Nukleinsäureproben für die Diagnosetests. Die Lösung musste eine hohe Durchsatzrate erzielen, jegliches Risiko für Kreuz-Kontamination und damit falsche Ergebnisse vermeiden sowie das Laborpersonal vor gefährlichen Krankheitserregern wie Bakterien, Parasiten und Viren schützen.
Für Juha Kirveskari, den Leiter der Forschung und Entwicklung bei Mobidiag, war die Wahl der Technologie ein klarer Fall: „Ich hatte bereits in einem klinischen Labor in einer offenen Konfiguration eine Plattform von Tecan verwendet und kannte daher die Technologie und die Software. Ausserdem wusste ich, dass die Hardware zuverlässig war und den Belastungen im täglichen Betrieb ohne technische Probleme standhalten würde. Auch war ich sicher, dass das Servicepersonal vor Ort hochprofessionell sein würde. Wir haben Tecan unsere Ideen vorgestellt, und das Unternehmen hat einige sehr hilfreiche Features empfohlen.“
Das Ergebnis ist Amplidiag® Easy, eine vielseitige, voll integrierte Plattform. Sie wird von einer einfachen Benutzeroberfläche gesteuert, die Proben für die diagnostischen Tests von Mobidiag automatisch verarbeitet. Das Unternehmen vertreibt das System heute in ganz Europa sowie in weiteren Ländern, in denen die CE-Kennzeichnung anerkannt ist.
Dies ist ein weiteres Beispiel dafür, wie Tecan Partnering einem Unternehmen dabei geholfen hat, seine Vision mit Leben zu erfüllen.
Krebstherapien für Kinder im Fokus
Im anhaltenden Kampf der Menschheit gegen Krebs verdient ein Forschungsbereich besondere Aufmerksamkeit: Projekte, die auf bessere Behandlungsmöglichkeiten und Therapieerfolge für krebskranke Kinder abzielen. Hirntumore sind die verbreitetste Form solider Tumore im Kindesalter. Automatisiertes Liquid Handling von Tecan hilft einer Forschungsgruppe, die Wirkstoffe zur Optimierung der Behandlungsergebnisse für Kinder sucht.
Das Telethon Kids Cancer Centre (TKCC) im australischen Perth bringt Wissenschaftler und Klinikärzte aus der ganzen Welt zusammen, um wirksamere Krebstherapien für Kinder zu entwickeln. Innerhalb des TKCC wird im Forschungsprogramm für Hirntumore nach Wirkstoffen gesucht, die Krebszellen sensibilisieren. Damit soll die Wirkung konventioneller Behandlungen, wie Chemo- und Bestrahlungstherapie, verbessert werden. Das Forschungsteam stützt sich auf Modellsysteme, um Wirkstoffe nach Anti- Krebs-Eigenschaften zu screenen und sie zu verdünnen, damit die zur Behandlung notwendige Minimaldosis bestimmt werden kann. Die Forscher untersuchen auch, wie Krebsmedikamente miteinander in Wechselwirkung stehen, so dass die Gabe neuer Arzneistoffe die laufende Behandlung nicht beeinträchtigt.
Eine der grossen Herausforderungen ist die effiziente und fehlerfreie Durchführung Tausender Arzneimitteltests, einschliesslich zahlreicher Verdünnungen. Das Team entschied, den Vorgang mit Hilfe des digitalen Dispensers D300e von Tecan zu automatisieren, wodurch das Projekt eine völlig neue Dimension erreichte. Dr. Jacqueline Whitehouse, leitende Wissenschaftlerin, sagt: „Was früher Stunden gedauert hat, ist mit dem Tecan-System eine Sache von Minuten.“ Tatsächlich konnten der Durchsatz auf das 4- bis 5-Fache beschleunigt und ausserdem die Treffsicherheit und Präzision der Daten gesteigert werden. Dank der erhöhten Zuverlässigkeit mussten die Experimente zudem weniger oft wiederholt werden.
Hochpräzise Dosierung niedriger Mengen spart auch Kosten, da Experimente mit kleinsten Dosen wertvoller, teurer Anti-Krebs-Wirkstoffe durchgeführt werden können. Aufgrund der geringen Stellfläche der Instrumente können die Experimente in einem Biosicherheitsschrank durchgeführt werden. Dies schützt sowohl die Zellkulturen als auch das Laborpersonal.
Forschungsaktivitäten wie diese beschleunigen die Entwicklung von wirksamen Therapien, die die Überlebensrate und die Lebensqualität von krebskranken Kindern erhöhen.
Neue Wirkstoffkandidaten im Fokus
Die Suche nach neuen niedermolekularen Wirkstoffen gehört zu den grössten Herausforderungen des Gesundheitswesens. Chemiker wenden sich daher auch der traditionellen Heilkunde zu, um in komplexen Pflanzenextrakten aktive Substanzen zu finden. Ein Forschungsteam in China setzt dafür Technologien von Tecan ein.
Die Natur ist eine wunderbare Quelle für Arzneistoffe – von Aspirin über Codein bis hin zum Chemotherapeutikum Paclitaxel (Taxol®). Rund die Hälfte der in den vergangenen 40 Jahren klinisch zugelassenen Wirkstoffe wurde aus natürlichen Substanzen gewonnen. Das hat Professor Yi Wang und seine Forschungsgruppe an der chinesischen Universität Zhejiang dazu angeregt, in der traditionellen Medizin, mit der in China seit Jahrtausenden Krankheiten, Verletzungen und Infektionen behandelt werden, nach neuen Wirkstoffen zu suchen.
Jedes der über 300 traditionellen Arzneimittel ist eine hochkomplexe Mischung. Ein einziger Extrakt kann Tausende chemische Verbindungen enthalten, was die Entdeckung aktiver Substanzen extrem schwierig macht. Das Team hat diese Suche vereinfacht, indem es ein Verzeichnis von über 30‘000 Fraktionen anlegte, die aus Rohextrakten hergestellt wurden. Danach wurden die Fraktionen auf ihre potenzielle biologische Aktivität hin untersucht. Dafür verwendeten Professor Wang und sein Team einen Infinite® F200 multimodalen Mikroplatten-Reader und einen Monochromator-basierten Infinite M1000, um eine grosse Anzahl an Tests zu entwickeln. Zusätzlich setzten sie einen Tecan D300e Digital Dispenser ein, um extrem geringe Mengen exakt dosieren zu können. Die Testverfahren dienten dazu, Zelltoxizität (für die Chemotherapie) zu messen und chemische Verbindungen mit Anti- Tumor- und antioxidativer Wirkung zu finden.
Technologie von Tecan hat es dem Forschungsteam ermöglicht, Tests zu entwickeln, die bis dahin nicht möglich gewesen waren, darunter komplexe Experimente, die zeigen, dass in vielen chinesischen Arzneistoffen unterschiedliche Verbindungen zusammenwirken. Solche synergistischen Experimente wären für eine manuelle Durchführung zu kompliziert gewesen. Dieses erfolgreiche Zusammenspiel aus traditioneller Heilkunde und moderner Analytik lässt hoffen, dass neue Wirkstoffkandidaten gefunden und damit Wege zu neuen Therapien geebnet werden können.
Nachhaltige Lebensmittel im Fokus
Durch die wachsende Weltbevölkerung sowie knapper werdenden natürlichen Ressourcen gewinnt die nachhaltige Versorgung mit gesunder Nahrung an Bedeutung. Besonders bedroht ist die Fischereiwirtschaft. Ausschlaggebend dafür, ob neue Zuchtanlagen geschaffen oder bestehende geschlossen werden, ist die Überwachung der Populationen. Beim Tracking aufgezogener Fische, die dazu verwendet werden, die natürlichen Populationen der Lachsarten Pacific Chinook und Coho zu vermehren, kommt einer Technologie von Tecan eine Schlüsselfunktion zu.
Mit der traditionellen Tracking-Methode musste man am Körper einzelner Jungfische eine Markierung anbringen, um deren Weg zu ihrem Laichplatz und ihrer Brut verfolgen zu können. Diese Methode war teuer und langsam. Ausserdem erforderte sie die Tötung der Fische. Hinzu kam, dass damit nur ein unvollständiges Bild der Fischpopulation ermittelt wurde, da nur wenige der markierten Fische gefangen werden konnten.
Die Forscher des Teams für Molekulargenetik der Pacific Biological Station in Nanaimo in der kanadischen Provinz British Columbia wollten diese Probleme kosteneffizient lösen. Sie ersetzten die physische Markierung durch eine „Kennzeichnung nach dem Abstammungsprinzip“. Dazu musste eine Datenbank mit dem genetischen Fingerabdruck jedes einzelnen Laichfisches aufgebaut werden. Mit der genetischen Markierung einzelner wild gefangener Fische liessen sich per Datenbanksuche Laichplatz und Brut des jeweiligen Fisches finden.
Für die Probenentnahme brauchte es bloss die Ausstanzung eines kleinen Flossenstücks. So wurde DNA extrahiert, und mehrere hundert Genomabschnitte wurden mittels Next- Generation-Sequenzierung, einer erweiterten Methode für die DNA-Sequenzierung, analysiert. Eine der grössten Herausforderungen war dabei die Erhöhung des Durchsatzes bei der Probenaufbereitung. Aufgrund des guten Rufs, den Tecan für seine Qualitätsprodukte geniesst, entschied sich das Team für den Einsatz zweier Freedom EVO® 100 Workstations zum Einfüllen der Proben in den DNA-Sequenzer. Dank dieser Automatisierung können jetzt 1‘500 Fischproben pro Woche verarbeitet werden. Damit wurde die neue Methode kostengünstig. Sie funktioniert bei allen gefangenen Fischen und wird inzwischen bereits seit zwei Jahren angewendet.
Von Innovationen wie dieser kann erwartet werden, dass sie einen Beitrag zur Sicherung von Nahrungsressourcen für zukünftige Generationen leisten.
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