Mikrotechnische Systeme für die personalisierte Medizin
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- Bella Schräder
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1 Mikrotechnische Systeme für die personalisierte Medizin Klaus Stefan Drese Institut für Mikrotechnik Mainz GmbH 1
2 IMM - Exzellenzzentrum im Bereich Mikrotechnik Wir sind ein anwendungsorientiertes Forschungs- und Entwicklungsinstitut, das eine Brücke zwischen akademischer Forschung und Industrie schlägt Fakten: gegründet im Dezember 1990 im Besitz des Bundeslandes Rheinland-Pfalz 145 Mitarbeiter rund 230 Projekte pro Jahr, wovon 75% Industrieprojekte und 25% öffentliche Förderprojekte sind 2
3 IMMs Forschungs- und Entwicklungsgebiete Chemische Prozesstechnik Biomedizinische Diagnostik Mikrobearbeitung Neurosonden Energietechnik Spezialsensorik 3
4 Was ist personalisierte Medizin? Und was kann IMM dazu beitragen. Was ist personalisierte Medizin? Es geht um eine individuelle Behandlung von Patienten, basierend auf den Ergebnissen von molekularen und gendiagnostischen Untersuchungen zur Optimierung des individuellen therapeutischen Behandlungserfolgs Welche Methodik verbirgt sich hinter der personalisierten Medizin? Next Generation Sequencing (NGS) und Bioinformatik Real Time PCR zur Mutationsanalyse Was kann das IMM dazu beitragen? Analytische Plattformen zur Mutationsanalyse und deren Anpassung für Anwendungen im Feld der personalisierten Medizin. 4
5 Innovationsfeld Infektionskrankheiten und Antibiotikaresistenz 4 Mio. Erkrankte sterben pro Jahr an Atemwegsinfektionen Oft unnötige Verordnung von Antibiotika Zunehmende Resistenzentwicklung bei Erregern / In der Primärversorgung werden derzeit keine weiterführenden diagnostischen Test durchgeführt keine eindeutige Diagnose möglich Etablierte diagnostische Tests im Zentrallabor dauern mind. 1 Tag Entwicklung eines automatisierten Point-of-Care-Tests Multipler Erreger-Nachweis Unterscheidung bakterieller bzw. viraler Infektionen Nachweis von Resistenzen Analysezeit weniger 30 Minuten 5
6 Innovationsfeld Diabetes 2010 weltweit 285 Mio. Erkrankte (ca. 7,5 Mio. in D) Kosten von 376 Mrd. US $ Bild: dpa F Ziel: integrierte Lösung für verbessertes Langzeitmanagement von Diabetes kontinuierliche Blutzuckermessung klinische Überwachungs- und Interventionsstrategien Überwachung und Vorhersage von Folgeerkrankungen, automatische Dosierung von Insulin innerhalb eines geschlossenen Regelkreises. Rolle des IMM: Entwicklung von minimal-invasiven, genauen und kontinuierlichen Glucose-Sensoren zur automatischen Blutzuckerkontrolle 6
7 Innovationsfeld Krebsdiagnostik Krebsrisiko für Frauen 38% und für Männer 47% (GEKID, 2006). Fast jede Minute wird in Deutschland eine neue Krebsdiagnose gestellt (RKI, 2010). PET/MRT (mta-r.de) Bild: Invitek Bild: dpa Bild: C. Charalampaki Bild: Michael Vogt Ziel: Isolation, Quantifizierung und molekulare Charakterisierung zirkulierender und disseminierter Tumorzellen Ziel: Modulare Plattform für integrierte Biosensoren zur Krebsdiagnostik Schneller Nachweis am Point-of-Care einfache Handhabung Reduzierung falsch positiver Ergebnisse flexible an die durchzuführende Analyse anpassbare Plattform 7
8 Motivation der Zellisolation seltener Zellen Beispiele seltener Zellen: Zirkulierende Tumorzellen (Circulating tumor cells (CTCs)) Stammzellen Fötale Zellen Zirkulierende Tumorzellen: Zellen die vom Primärtumor abgesondert werden Können an anderen Orten Metastasen verursachen Potential : Auszählung erlaubt Aussagen über Prognose und Krankheitswiederkehr Charakterisierung erlaubt Aussagen über das Ansprechen des Patienten und somit das Therapiemanagement (Therapieauswahl und -monitoring) 8
9 CTC Isolation aus Vollblut Bis hinab zu 1 Zielzelle pro 1 ml Blut (in 5*10 9 Erythrozyten, 5*10 6 Leukozyten, 3*10 8 Thrombozyten) Anreicherungsstrategien: Immunomagnetische Selektion Immunomagnetische Depletion Mikrofiltration (Größenauschluss) Dichtegradienten 9
10 Integriertes Modulares System Abfallreservoir Waschpuffer ml Blut MACS Mischkammer Lyse Elektrochem. Detektion NA-Amplifikation (RT-MLPA) 10
11 Zusammenfassung Es wurde eine Reihe von vollautomatischen Analyse-Plattformen entwickelt, die für Fragestellungen der personalisierte Medizin angepasst werden können Die Plattformen gehören in die Felder der Molekular Biologie Immunologie Metabolomik Zellomik 11
12 IMM: Ihr Partner für mikrofluidische Lösungen Das IMM kann eigenständig medizinische Diagnostiksysteme entwickeln Die Stärken des IMM liegen in unserer: Systemkompetenz Fertigungsmöglichkeiten (vom Rapid-Prototyping bis hin zum Gerätebau) interdisziplinäre Mitarbeiterteams (Physiker; Ingenieure; Chemiker; Biologen; Feinmechaniker) Danke für Ihre Aufmerksamkeit 12
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