Die neuronale Entwicklung, Funktion und anschließende Degeneration des Gehirns, sowohl im normalen wie im pathologischen Zustand, sind weitgehend unbekannt und es besteht dringender Bedarf, bessere Ansatzpunkte für die Entwicklung von Behandlungsmethoden zu finden. 

Die aktuellen Techniken, um die Architektur des Gehirns und der krankheitsassoziierten Kaskaden zu analysieren,  eignen sich gut für die Auswertung einzelner Gene. Allerdings würde es viel zu viel Zeit in Anspruch nehmen, allen Hinweisen aus der momentanen Menge an genetischen und genomischen Daten nachzugehen.

Das Ziel der Cellomics Facility ist es, eine state of the art-Screening Plattform zur Verfügung zu stellen, die zelluläre high-throughout-high-content Screenings (HT-HC) durchführt. In Kombination mit einer whole genome human shRNA library, kann die Funktion hunderter Gene gestört und somit Enhancer und Suppressoren von Phänotypen, die im Zusammenhang stehen mit verschiedenen neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson, Alzheimer und Frontotemporaler Demenz, identifiziert werden.

Dieses Verfahren kann die Informationen, die aus einer Kombination von genetischen und genomischen  Ansätzen gesammelt wurden, in einen Zusammenhang bringen mit Netzwerken und funktioneller Zellbiologie und zur Identifizierung von Zielstrukturen für neue Therapien genutzt werden.

Wesentliche Aspekte des automatisierten Zellkultursystems:
Um die Auswirkungen wichtiger Gene/Modifikatoren zu erkennen ist es entscheidend, die experimentelle Varianz zu verringern und so Fehler und Kosten zu minimieren. Unser System ermöglicht eine automatisierte, simultane Kultivierung mehrerer Säugerzelllinien, da die Schlüsselparameter (wie Zelldichte, Trypsinierungszeiten, Konfluenz) unabhängig für jeden Zelltyp eingestellt werden können. Die Flexibilität und der Durchsatz ermöglichen es, mehrere HT-HC-Experimente parallel durchzuführen.

Das oben beschriebene System verfügt über mehrere vorgefertigte Protokolle, um HT-HC-Screenings in mehreren Zellmodellen zu erleichtern: 

• Expansion adhärenter Zellen und Vorbereitung der Assay-Platten 
• Automatisierte Virusproduktion, Lagerung und Verteilung in die Assay-Platten
• Automatisierte Expansion von Mausembryo-Fibroblasten, um iPSC-Kulturen zu erleichtern
• Expansion und Vorbereitung der Assay-Platten embryonaler Stammzellen
• Einsatz und Vorbereitung von Assay-Platten mit komplizierteren Zelllinien (wie primäre Neuronen, humane iPSC)
• Automatisierte Zelldifferenzierung

Das System ist vollständig für die Entwicklungneuer Protokolle programmierbar.

Darüber hinaus ermöglicht die Integration zweier High-Content-Imaging-Mikroskope (Operette; Perkin Elmer; CV7000; Yokogawa) die Quantifizierung zahlreicher zellulärer Phänotypen, die bei neurodegenerative Erkrankungen wichtig sind (Abbildung 1).

DZNE Mitglieder, Kooperationspartner, externe Forschungsgruppen oder Unternehmen können Screening oder Automatisierungsprojekte anfragen. Bitte kontaktieren sie hierzu Dr. Joachim Täger, um die entsprechenden Rahmenbedingungen zu klären.