Das Netzwerk der führenden Life-Science-Research-Unternehmen in Deutschland ist einzigartig.
Die Fachabteilung LSR bietet ihren Mitglieder exklusive Angebote und Leistungen.
Wir beleuchten unsere Expertise und unser Know-how für eines der innovativsten Forschungsthemen…
Unsere Schlüsseltechnologien sind unser Aushängeschild – ob Automation oder Nukleinsäuren.
Ob im Gespräch mit Studierenden oder auf der Labor-Fachmesse – unsere Events nehmen aktuelle…
Die Standorte der LSR-Mitgliedsunternehmen sind über ganz Deutschland verteilt, auch in Ihrer…
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Manche Gerätschaften, die im Labor eingesetzt werden, sind uns auf den ersten Blick aus dem Alltag bekannt: Kühlschränke, Gefriereinrichtungen, Waagen. Aber die Anforderungen und Standards im Labor sind ungleich höher. Mikrowaagen können ein Gewicht von weniger als einem Millionstel Gramm exakt bestimmen. Temperatursensible Proben und Reagenzien müssen in speziellen Gefrierschränken bei einer Temperatur von -80 °C gelagert werden. An anderer Stelle benutzt man Tanks, die mit flüssigem Stickstoff gefüllt sind und damit eine Probenlagerung bei einer Temperatur von -196 °C erlauben.
Doch die meisten im Labor genutzten Produkte und Technologien sind nur dem wissenschaftlichen Fachpublikum bekannt. Diese Technologien werden zum Teil seit vielen Jahrzehnten genutzt und stetig weiterentwickelt. Sie helfen wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in der Bewältigung des Laboralltags und sind so aus dem Labor nicht mehr wegzudenken. Andere Technologien sind als Innovationen erst in den letzten Jahren entstanden.
Um etwas Licht in den Laboralltag und darüber hinaus zu bringen, werden im Folgenden wichtige Technologien der LSR-Branche beschrieben, die fast jede in der Wissenschaft tätige Person schon einmal benutzt hat. Weiterhin werden Ansätze mit Zukunftspotenzial gezeigt, die aus ihnen entstanden sind.
Die Molekularbiologie umfasst den Bereich der Biologie, der sich mit der Entstehung, Struktur und Funktion der Nukleinsäuren beschäftigt. Zu den Nukleinsäuren gehören die Desoxyribonukleinsäure (DNS oder im Englischen DNA für desoxyribonucleic acid) sowie die Ribonukleinsäure (RNS oder im Englischen RNA für ribonucleic acid). Von beiden Nukleinsäuren gibt es noch weitere Abwandlungen, deren Abkürzungen für unterschiedliche Funktionen in der Zelle stehen. Die mRNA beispielsweise ist die messenger-RNA, die in der Zelle eine Funktion der Informationsweitergabe erfüllt. In den erstmals in der Corona-Pandemie eingesetzten mRNA-Impfstoffen erfüllt diese die gleiche Funktion – sie übermittelt dem Körper die Information über den Bauplan eines Virusbestandteiles. Im aktuellen Fall ist dies eine Information über den Bauplan zum Spike-Protein des Corona-Virus.
Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter von LSR-Unternehmen verfügen über eine enorme Expertise im Bereich der Molekularbiologie, wodurch sich die Unternehmen seit Beginn der Pandemie als verlässlicher Partner für Forschung, Diagnostik und Therapie auszeichnen. Sei es die Identifikation des Erregers, die Versorgung der medizinischen Diagnostiklabore mit PCR-Reagenzien und Geräten als auch die Unterstützung der Forschung und Entwicklung von mRNA-basierten und vektorbasierten Impfstoffen – ohne LSR-Unternehmen ist Molekularbiologie kaum denkbar.
In der breiten Bevölkerung ist unbekannt, wie steinig der Weg zu einem neuen Arzneimittel ist. Oft vergeht von der Entwicklung bis zur Zulassung mehr als ein Jahrzehnt und in Hunderten von Einzelschritten wird aus bis zu 10.000 Substanzen am Ende eine einzige Substanz als wirksam und sicher identifiziert. Es beginnt mit der Suche nach einem geeigneten Wirkstoffkandidaten und endet in der finalen Zulassung.
LSR-Technologien sind einer der Grundpfeiler in der Arzneimittelforschung. Viele Produkte und Technologien kommen bis zur sogenannten präklinischen Phase zum Einsatz und umfassen damit die Phasen von der Grundlagenforschung bis zur Testung neuer Wirkstoffkandidaten in Zellkulturen und Tiermodellen.
Ein Einstieg findet häufig im Rahmen von universitären Forschungsprojekten statt, in denen die Entstehung von Krankheiten untersucht wird. Dabei fokussieren sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf die Identifikation von biomolekularen Angriffspunkten, die im Krankheitsgeschehen eine wichtige Rolle spielen.
Ein frühes Beispiel moderner Wirkstoffforschung war die Entdeckung der Inhibitoren der HIV-Protease, die seit Mitte der 1990er-Jahre in der AIDS-Therapie eingesetzt werden. Proteasen können Proteinsequenzen an definierter Stelle schneiden. Wenn sich eine Substanz an die Protease anlagert und damit die Schneidefunktion der Protease hemmt, wird diese als Inhibitor bezeichnet.
Nachfolgend werden LSR-Technologien beschrieben, die helfen, geeignete Wirkstoffkandidaten schnell zu identifizieren, ihre Wirksamkeit zu validieren und eine mögliche Toxizität auszuschließen.
LSR-Technologien für große Probenmengen – Hochdurchsatz durch Automation
Die Arbeit im Labor ist oft zeitaufwändig. Nicht selten dauern einzelne Experimente bis zu einer Woche, und das auch gerade einmal für eine Handvoll Proben. Multipliziert man die Anzahl der Proben mit 1.000 oder sogar 10.000, wird es nicht nur schnell unübersichtlich, auch die Zeitplanung gerät aus den Fugen. Dabei ist diese Probenanzahl keine Seltenheit, vor allem wenn man an das Wirkstoffscreening in der Arzneimittelforschung denkt. Dort wird anfangs mit sogenannten Substanzbibliotheken gearbeitet, die Zehntausende Substanzen umfassen können. Dies ist notwendig, um in der ersten Phase der Wirkstoffforschung geeignete Kandidaten mit der gesuchten Wirksamkeit zu finden.
Das sogenannte Hochdurchsatzverfahren (oder englisch High Throughput Screening, HTS) erleichtert das Wirkstoffscreening und macht durch Automation und Robotik komplexe Probenanalyse im großen Maßstab möglich. Gleichzeitig werden dadurch auch Kosten reduziert. So wird Forschung weiter optimiert.
LSR-Gerätehersteller bringen auch automatisierte Geräte auf den Markt, die monotone Prozessschritte wie Pipettieren von der Hand des Labormitarbeiters auf Roboter übertragen. Diese Geräte sind bis zum kleinsten Schritt an individuelle Verfahren und Protokolle anpassbar – weit über bloßes Pipettieren hinaus. So werden Roboter zu spezialisierten Helfern im Laboralltag.
Darüber hinaus zählen auch Weiterentwicklungen im Bereich der Mikroskopie und dem Sequenzieren zu Hochdurchsatzverfahren: In neueren Geräten können immer mehr Proben zeitgleich analysiert werden. Beispielhafte LSR-Technologien zeigen die folgenden Artikel.
In Laboren der medizinischen Diagnostik kommen oftmals LSR-Technologien zum Einsatz. Die SARS-CoV-2-Diagnostik via Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR) ist nur ein Beispiel von der Transformation einer ursprünglichen LSR-Technologie in die breite Anwendung in der medizinischen Routinediagnostik.
Weiterentwicklungen von LSR-Technologien, oftmals durch eine Kombination mit anderen Geräten oder Technologien, ermöglichen weitere Fortschritte im labormedizinischen Repertoire. Die Chromatographie sowie die Massenspektrometrie entstammen beispielsweise aus biologischen und chemischen Laboren und werden nun in einer Kombination (Flüssigchromatographien mit Massenspektrometrie-Kopplung, HPLC-MS) bei Drogentests oder toxikologischen Analysen angewandt.
LSR-Technologien sind darüber hinaus auch Taktgeber in der Entwicklung und Etablierung von sogenannten Advanced Therapy Medicinal Products (ATMP – Arzneimittel für neuartige Therapien). Dazu zählen nicht die klassischen wirkstoffbasierten Arzneimittel, sondern Gentherapeutika (z. B. CAR-T-Zell-Therapien), Zelltherapeutika und biotechnologisch bearbeitete Gewebeprodukte (Tissue-Engineered Products). ATMP eröffnen neue Möglichkeiten für bisher nicht oder nur unzureichend behandelbare Krankheiten. Mit Stand Juni 2022 sind elf Gentherapeutika, ein Zelltherapeutikum sowie zwei biotechnologisch bearbeitete Gewebeprodukte in der EU zugelassen.
Im Folgenden werden verschiedene LSR-Technologien beschrieben, die entweder den Sprung in die Routinediagnostik und die Anwendung als neuartige Therapie bereits geschafft haben oder noch in der Entwicklung stecken und auf den Durchbruch warten.
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