Die Identifizierung von Wirkstoffen und die Quantifizierung der Wirkungen von Testsubstanzen ist eines der wichtigsten Arbeitsgebiete des Labors. Beispiele für durchgeführte Untersuchungen an Testsubstanzen sind:

  • Produktion von reaktiven Sauerstoff-Spezies (ROS) in lebenden Zellen
  • Antioxidatives Potential (in-vitro Test)
  • Wachstumshemmung
  • Hemmung der Sterolbiosynthese
  • Hemmung der Zellwandbildung

Dabei werden entweder neue Verfahren entwickelt oder Testsubstanzen auf eine Wirkung in bestehenden Verfahren überprüft.

Testsysteme in Mikrotiterplatten (MTPs)

Im Labor für Biochemie werden Testsysteme in Mikrotiterplatten (MTPs) verwendet und entwickelt, um Wirkstoffe zu identifizieren, die Eigenschaften von Testsubstanzen zu charakterisieren und um in verschiedenen Proben den Gehalt an einzelnen Analyten zu bestimmen.

Die verwendeten 96- und 384-Loch-Mikrotiterplatten bieten den Vorteil, viele Proben gleichzeitig auf die gewünschten Eigenschaften hin zu untersuchen. So können bei der Suche nach neuen Wirkstoffen viele Substanzen in kurzer Zeit überprüft werden, um aus einer großen Anzahl von Verbindungen einzelne interessante Kandidaten zu  identifizieren. 

Die Tests in MTPs müssen ohne Trennschritte wie etwa Filtrationen auskommen und als Ergebnis ein optisches Signal (meist Absorption oder Fluoreszenz) liefern, das in MTP-Readern gemessen werden kann. Typische Methoden sind:

  • Die Bestimmung von Enzymaktivitäten oder Metaboliten mit mehr oder weniger gereinigten Enzymen. 
  • Zellbasierte Tests unter Verwendung genetisch veränderter Hefestämme, die auf die Wirkung von Testsubstanzen durch veränderte Produktion von Reportergenen wie GFP reagieren.

MTP-Reader

Das Labor verfügt über mehrere MTP-Reader, die in kurzer Zeit Absorption oder Fluoreszenz aller Wells einer 96- oder 384-Well-MTP messen können.

Bei enzymatischen Bestimmungen wird nach der Zugabe aller Reagenzien meist 5 bis 30 Minuten gewartet und dann eine Endpunktmessung durchgeführt. Zur Gewinnung kinetischer Daten kann auch eine Platte über den Verlauf der Reaktion hinweg im Gerät belassen und regelmäßig gemessen werden.

Für zellbasierte Tests mit deutlich längeren Reaktionszeiten kann auch eine MTP im Gerät bei kontrollierter Temperatur über einen Zeitraum von 16 bis 24 Stunden inkubiert und regelmäßig vermessen werden.

Zur schnellen Zugabe der benötigten Lösungen stehen automatische Mehrkanalpipetten, im Reader integrierte Dispenser, ein automatischer 8-Kanal-Dispenser (Thermo "Multidrop") sowie ein Pipettierroboter zur Verfügung.

Durchführung automatisierter Tests

Die automatisierte Workstation des Labors, bestehend aus MTP-Reader, automatischem Pipettierer und Roboterarm zum Transport von MTPs ermöglicht die vollkommen selbständige Durchführung von Testverfahren in MTPs.

Substanzen können aus Masterplatten oder Vorratsgefäßen in Test-MTPs gefüllt und Verdünnungsreihen angelegt werden. Testlösungen können mit einem 8-Kanal-Pipettierer oder mit 1- und 8-Kanal-Dispenser zugegeben werden. Der Roboterarm macht es zusammen mit dem MTP-Stacker möglich, verschiedene MTPs sequentiell zu bearbeiten und zu verschiedenen Zeitpunkten zu vermessen.