Molekulare Diagnostik-Rückblick und Perspektiven einer revolutionären Technologie MICHAEL WEIZENEGGER

Transkript

1 Molekulare Diagnostik-Rückblick und Perspektiven einer revolutionären Technologie MICHAEL WEIZENEGGER

2 MOLEKULARE DIAGNOSTIK Transplantation Autoimmun Krankheiten Klinische Chemie Gerinnung Endokrionolgie Infektionskrankheiten Hygiene Molekulare Diagnostik (Fingerprinting) Onkologie Genetische Erkrankungen

3 MOLEKULARDIAGNOSTISCHE TECHNIKEN Nukleinsäureisolierung NAAT z.b. PCR, isothermale Amplifikation Hybridisierung Sequenzierung Massenspektroskopie Microarrays Fluorescence in situ hybridisation (FISH)

4 KARY MULLIS

5 MEILENSTEINE DER MOLEKULAREN DIAGNOSTIK 1983 Erfindung der PCR durch Karry Mullis Nobel Preis Chemie erstes PCR Kit zur forensischen DNS Typisierung 1991 TaqMan real time PCR 1993 Produktlaunch HCV PCR durch Roche 1992 Erfindung des highthroughput sequencing 1991 Erfindung der real timepcr durch Higuchi

6 The potential of the PCR technique increased dramatically when scientists identified a thermostable DNA polymerase, Taq DNA Polymerase, that was optimally active and stable at the high elongation temperature (around 72 C) used in PCR. Because the Taq enzyme was stable during the repeated PCR cycles, researchers no longer had to interrupt the PCR process to add fresh enzyme (Saiki et al., 1988). Taq Polymerase wurde aus dem Bakterium Thermus aquaticus isoliert, welches z.b. in heißen Quellen des Yellowstone National Parks vorkommt. C menschliche DNA Polymerase humane DNA polymerase Taq DNA Polymerase Taq DNA polymerase

7 Alles begann 1983 MEILENSTEINE DER MOLEKULAREN DIAGNOSTIK Perking-Elmer Cetus Amplitype DQ alpha first PCR forensic DNA typing kit

8 Alles begann 1983 MEILENSTEINE DER MOLEKULAREN DIAGNOSTIK 1991 real time PCR Higuchi 1990 first PCR forensic DNA typing kit

9 All started in 1983 MILESTONESOF PCR 1991TaqMan real time PCR 1991 Erfindung der real timepcr durch Higuchi

10 1991 TaqMan real time PCR MEILENSTEINE DER MOLEKULAREN DIAGNOSTIK 1983 invention of PCR by Karry Mullis 1993 first HCV PCR launched by Roche

11 MEILENSTEINE DER MOLEKULAREN DIAGNOSTIK 1993 Produktlaunch quantitative PCR durch Roche Roche brachte 1993 den ersten quantitativen PCR assay auf den Markt

12 HEUTE

13 MORGEN?

14 HEUTE UND MORGEN

15 PCR Innovationen, Hain LS liquid array Technologie OPTIMIERTE ASYMMETRISCHE PCR Symetrische PCR Asymmetrische PCR mit optimierten Primern: Sanchez JA, et al.,

16 PCR Innovationen, Hain LS liquid array Technologie SONDEN TECHNOLOGIEN

17 VOM 454 BIS ZUR NANOPORE SEQUENZIERUNG Sequenzierung durch Kettenabbruch durch Einbau von Dideoxynucleotiden mit Hilfe einer DNS Polymerase, Sanger 1977) Δ

18 ILLUMINA umina-sequencing.html#!/2012/12/illumina-sequencing.html

19 DRITTE GENERATION SEQUENZIERUNG, NANOPORE SEQUENCING NANOPORE, SEQUENCING, GENIA, PACIFIC BIOSCIENCES, OXFORD NANOPORES TECHNOLOGIES - MINION Kein Amplifikationsschritt integriert Einzelmolekül Sequenzierung

20 WAS IST ZUKUNFT OHNE VERGANGENHEIT?

21 Abteilung Molekulare Diagnostik MVZ Heidelberg 15 Mitarbeiter > 75 verschiedene Parameter >500 Proben pro Tag Molekulare Diagnostik Infektionskrankheiten Testvolumen (%) Eigner 2018

22 LABORLIMBACH HEIDELBERG Mykobakterien Diagnostik: alles gute Handarbeit.. Yenifer Garcia Moran, gopixpic.com A. M. Fahr, personal communication

23 Die Entwicklung der Mykobakterien Streifen begann 1996 Heidelberg LABORLIMBACH HEIDELBERG

24 Zuerst waren es Punkte LABORLIMBACH HEIDELBERG

25 Diese wurden immer schöner.. LABORLIMBACH HEIDELBERG

26 Dann wurden sie zu Linien.. LABORLIMBACH HEIDELBERG

27 Und im Jahr 2001 machte eine kleine Firma namens Hain Diagnostika in Tübingen einen gut aussehender Test daraus. Line Probe Assay LABORLIMBACH HEIDELBERG Good by Biochemie

28

29 Der Assay bekam Schwestern.. GenoType Mycobacterium MTBC Differentiation within the M. tuberculosis - Complex (MTBC) GenoType Mycobacterium CM Differentiation between 14 common mycobacterial species LABORLIMBACH HEIDELBERG GenoType Mycobacterium AS Differentiation between16 additional mycobacterial species

30 GenoType MTBDR plus Resistance to Isoniacid and Rifampicin Und Brüder.. GenoType MTBDR sl Resistance to Fluorchinolones, Aminoglycosides, Cyclic Peptides, Ethambutol LABORLIMBACH HEIDELBERG

31 Liquid array Technologie im FluoroType MTBDR LABORLIMBACH HEIDELBERG

32 FRAGEN?