Mit der Markteinführung eines Sequenziersystems der nächsten Generation tritt Applied Biosystem in eine neue Ära der Life-Science-Forschung ein

SAN DIEGO, Calif.--(BUSINESS WIRE)--Applied Biosystems (NYSE: ABI), ein Unternehmen der Applera Corporation, verkündete heute den Beginn einer neuen Ära in der Life-Science-Forschung: Das SOLiD^TM System, eine Sequenzier-Plattform der nächsten Generation, ist ab sofort weltweit erhältlich. SOLiD ermöglicht neue Anwendungen in der genetischen Analyse. Damit setzt das System neue Maßstäbe bei der Erforschung der molekularen Grundlagen, die über Gesundheit oder Krankheit entscheiden. Die Ankündigung des SOLiD Next-Generation-Sequenziersystems erfolgte heute auf dem 57. Jahrestreffen der American Society of Human Genetics.

Die Life-Science-Forschung braucht neue Technologien, mit denen Wissenschaftler genetische Variationen und Genexpressionsmuster möglichst kostengünstig identifizieren können. Solche Systeme helfen, den Zusammenhang zwischen dem individuellen Genotyp und der Entstehung von Krankheiten oder der Reaktion auf bestimmte Behandlungen zu erkennen. Höchster Durchsatz, gute Skalierbarkeit, Genauigkeit und flexible Handhabbarkeit sind Eigenschaften, mit denen sich SOLiD^TM von anderen Next-Generation-Sequenziersystemen abhebt und Forschern eine Vielfalt neuer Anwendungsmöglichkeiten bietet.

Applied Biosystems startete im Juni dieses Jahres ein Early-Access-Programm für das SOLiD-System. Seither hat die Plattform ihren Durchsatz vervierfacht und die Leselänge um 40 % gesteigert. Das aktuelle System erreicht Sequenzierleistungen von bis zu vier Milliarden Basen pro Lauf. Damit ist das Gerät die industrielle Sequenzier-Plattform mit dem derzeit höchsten Durchsatz. Überdies besitzt das System unter allen erhältlichen Sequenziergeräten der nächsten Generation die größte Datengenauigkeit. Diese beiden Eigenschaften erlauben es Wissenschaftlern, ihre Sequenzierprojekte kostengünstiger durchzuführen. In seinem Early-Access-Programm arbeitete Applied Biosystems eng mit seinen Kunden und Kooperationspartnern zusammen, um die Einsatzmöglichkeiten des Systems zu erweitern.

„In der neuen Ära der Life-Science-Forschung bieten flexible Sequenziertechnologien mit höherem Durchsatz Wissenschaftern neue Anwendungsmöglichkeiten. So kann beispielsweise die Beziehung zwischen der Art und der Menge einer DNA und der Entstehung einer Krankheit mit nur einem System erforscht werden“, so Shaf Yousaf, Präsident des Bereichs Molecular and Cell Biology Systems. „Die neuen Ansätze zur Erforschung der genetischen Variation werden die Pharmaentwicklung auf dem Gebiet der personalisierten Medizin entscheidend beeinflussen.“

Nahezu alle Krankheiten des Menschen haben eine genetische Ursache. Wissenschaftler, die komplexe Krankheiten wie Krebs, Diabetes oder Herzkrankheiten untersuchen, verlassen sich heute auf Referenzsequenzen aus groß angelegten DNA-Sequenzierprojekten. Mit diesen Daten können sie die genetische Variation mit der entsprechenden Krankheit abgleichen. Darüber hinaus können sie die Aktivität beziehungsweise die Expressionsrate spezifischer Gene mit den Merkmalen der Erkrankung in Zusammenhang bringen. Zwar werden für die Erforschung der genetischen Variation und der differenziellen Genexpression unterschiedliche Methoden eingesetzt. Dennoch ist zu erwarten, dass das SOLiD-System Wissenschaftlern das Identifizieren, Sammeln und Analysieren genetischer Informationen erleichtert.

Weltweit führende Forschungseinrichtungen, unter anderem das Hubrecht Institute in den Niederlanden, die Columbia University, die Universität von Queensland in Australien und die Universität Tokio setzen das SOLiD-System bereits in unterschiedlichen Bereichen ein. Dazu gehören der Nachweis seltener Varianten, das epigenetische Profiling, die Transkriptom‧analyse und die serielle Analyse der Genexpression (SAGE).

Entdeckung seltener Varianten am Hubrecht-Institut

Forscher am Hubrecht-Institut in den Niederlanden untersuchen die Genfunktion an Tiermodellen wie C.elegans (Rundwurm), dem Zebrafisch oder Ratten. Dadurch können sie die Funktion von ähnlichen menschlichen Genen verstehen.

Um seltene oder low-frequency Mutationen zu entdecken, verändern die Wissenschaftler die Gene dieser Modellorganismen dadurch, dass sie die DNA chemisch verändern. Dies unterbricht die Funktion der veränderten Gene oder schaltet diese aus. Das Team beobachtet dann, wie sich das Aussehen oder das Verhalten des Organismus verändert, wenn spezifische Gene nicht funktionieren. Nachdem die Forscher diese zufälligen Mutationen erzeugt haben, benutzen sie das SOLiD-System, um DNA-Proben von Tausenden unterschiedlichen Tieren zu sequenzieren. Dabei decken sie bis zu 10.000 Mal die für sie relevanten Abschnitte des Genoms ab. Dies ermöglicht es ihnen, die Mutationen zu identifizieren, die in dieses Genom eingebaut wurden. Im nächsten Schritt bringen die Wissenschaftler diese veränderte Sequenz mit den beobachteten Veränderungen im Organismus in Verbindung. Auf diese Weise können sie die Funktion der Gene in diesen Tiermodellen besser verstehen.

„Damit wir seltene und low-frequency Mutationen erkennen können, brauchen wir eine Sequenzier-Technologie mit besonders hohem Durchsatz und einer extrem geringen Fehlerquote“, sagt Dr. Edwin Cuppen, Gruppenleiter für funktionelle Genomik und Bioinformatik am Hubrecht-Institut. „Der 2-Base-Encoding-Mechanismus des SOLiD-Systems, der zwischen zufälligen oder systematischen Fehlern und tatsächlichen Mutationen unterscheidet, unterstützt uns dabei, immer mehr tatsächliche Mutationen zu entdecken.“

Epigenetisches Profiling an der Columbia Universität

Dr. John Edwards und Dr. Timothy Bestor an der Universität von Columbia benutzen das SOLiD-System, um beim Brustkrebs Methylierungsmuster im kompletten Genom zu vergleichen. Edwards ist Gastforscher am Genome-Zentrum der Columbia Universität, Bestor Professor am Institut für Genetik und Entwicklung. Methylierung ist eine natürlich vorkommende chemische Modifikation der DNA. In ihrem Projekt untersuchen die Wissenschaftler, wie sich die Methylierungsmuster bei der Umwandlung von gesundem Gewebe und Tumorgewebe verändern, wie verschiedene Tumoren sich hinsichtlich der Muster unterscheiden und welche Rolle abweichende Methylierungsmuster bei der Krebsentstehung spielen könnten.

Einigen Publikationen zufolge führt die Methylierung spezifischer DNA-Sequenzen zur Expressionsinaktivierung bestimmter Gene, die Krebs unterdrücken. Dagegen resultiert die Demethylierung repetitiver Elemente in einer Instabilität des Genoms und in Veränderungen der Genexpression. Wissenschaftler sind der Meinung, dass methylierte DNA-Abschnitte als Marker für solche Gene dienen können, die bei Krebs eine Rolle spielen.

Das SOLiD-System hilft Forschern an der Columbia Universität, den Methylierungsstatus repetitiver Elemente des Genoms zu charakterisieren. Außerdem lässt sich das Gerät einsetzen, um Methylierungsmuster, die als Biomarker für Krebs dienen könnten, zu bestimmen.

„Der Durchsatz des SOLiD-Systems ist unglaublich und erreicht schnell den Punkt, an dem das Profiling von Methylierungen des kompletten Genoms vieler Proben zur Routine wird“, sagt Dr. Edwards. „Dank der Skalierbarkeit des SOLiD-Systems können wir getrost planen, unsere Studien auszuweiten und neue Anwendungen und Analysemethoden für das epigenetische Profiling zu entwickeln. So können wir die Funktion von Methylierungsmustern in der Carcinogenese immer besser verstehen.“

Transkriptom-Analyse an der Universität von Queensland

Forscher an der Universität Queensland, Australien, untersuchen Transkriptome, um wichtige Prozesse in der Zelle besser zu verstehen. Dazu zählen unter anderem Zelldifferenzierung, Nierenschädigungen und Reparatur von Nierenschäden sowie die Entstehung und das Wachstum von Tumoren. Als Transkriptom wird die Gesamtheit der transkribierten messenger-RNA (mRNA) der Gene und regulatorischen DNA-Regionen in einer Zelle oder Zellpopulation bezeichnet.

Die Forscher benutzten das SOLiD-System bei der Transkriptom-Analyse, um die Anzahl von relevanten, variierenden mRNA-Transkripten an Tiermodellen zu bestimmen. Das SOLiD-System ermöglicht es ihnen, sowohl schwach exprimierte mRNA-Transkripte als auch seltene Varianten bekannter Transkripte nachzuweisen.

„Aufgrund seines bislang unerreicht hohen Durchsatzes und der großen Genauigkeit der generierten Sequenzdaten hat SOLiD das Potenzial, ganze Transkriptome mit kurzen Leselängen zu sequenzieren“, sagt Dr. Sean Grimmond, Gruppenleiter der Genome und Computational Group am Institut für Molekulare Biowissenschaften. „Das Wissen um die biologische Bedeutung von Transkriptomen wird uns dabei helfen, die molekularen Grundlagen von Stoffwechselstörungen zu verstehen, die zu komplexen Krankheiten führen.“

Serielle Analyse der Gen-Expression an der Universität von Tokio

Forscher an der Universität von Tokio untersuchen die Promoter-Regionen des Genoms – die Schalter, die Gene an- und ausschalten. So wollen sie den Zusammenhang zwischen Genexpressionsmustern und bestimmten Krankheiten, regulatorischen Netzwerken und Zelldifferenzierungs-Vorgängen verstehen. Die Wissenschaftler benutzen das SOLiD-System, um Transkriptionsstartstellen (TSS) zu finden. Denn um Promoter-Regionen effektiv zu analysieren, ist es notwendig, die TSS zu lokalisieren.

Dazu passte das Team eine Genexpressionstechnik, die sogenannte SAGE, eigens an die Verwendung im SOLiD-System an. Mit der adaptierten Methode konnten sie TSS-Profile beim Dickdarmkrebs erstellen. SAGE ist eine Technik, die vor über zehn Jahren entwickelt wurde, um anhand abweichender Genexpressionsmuster Unterschiede zwischen Krebszellen und normalen Zellen zu finden. Die Methode wurde als 5’-end-SOLiD bezeichnet, da das 5’-Ende des Zielgens, an dem die Transkriptionsstartstelle der mRNA liegt, dabei eine wichtige Rolle spielt. Mit Hilfe der angepassten Technik und der damit gewonnenen Erxpressionsdaten erhielten die Forscher Aufschluss über die TSS in unterschiedlichen Genomen. Durch die Identifizierung der TSS wird es künftig einfacher sein, den Einfluss epigenetischer Medikamente auf die Genexpression in den Zelllinien zu verstehen.

„Bis wir das SOLiD-System bei unseren Genexpressionsstudien mit Dickdarmkrebs-Zelllinien verwendeten, war es schwierig, Gene zu finden, die außergewöhnlich hohe beziehungsweise niedrige Expressionsraten besaßen“, sagte Dr. Shinichi Hashimoto, Assistent Professor in der Abteilung für molekulare Präventivmedizin. „Mit der 5’-end-SOLiD-Technik konnten wir veränderte Expressionsraten sehr gut erkennen, sogar bei Genen, die normalerweise nur in geringem Maße exprimiert werden.“

Das SOLiD-System setzt neue Maßstäbe für das Next-Generation-Sequencing

Das SOLiD-System ist eine „end-to-end Next-generation-Lösung für die genetische Analyse . Es besteht aus einer Sequenziereinheit, Reagenzien, einer Computer- und Datenspeicher-Einheit. Die Sequenzanalyse erfolgt durch Oligonucleotid-Ligation und Detektion. Im Gegensatz zu Sequenziertechniken, die auf einer Polymerasereaktion beruhen, arbeitet SOLiD nach dem Prinzip der schrittweisen Ligation. Dieses Verfahren erzeugt qualitativ hochwertige Daten für eine Reihe von Anwendungen, darunter die Sequenzierung vollständiger Genome, Chomatin-Immunopräzipitation (ChiP), Sequenzierung mikrobieller Genome, digitales Karyotyping, Medical Sequencing, Genotyping, Genexpression sowie der Nachweis kleiner RNA-Moleküle.

Das SOLiD-System hebt sich mit zahlreichen Eigenschaften von anderen Sequenzier-Plattformen der nächsten Generation ab. Das sind vor allem der unübertroffen hohe Durchsatz, die Skalierbarkeit, Genauigkeit und die Flexibilität bei der Anwendung. Das System kann über eine skalierbaren Technologie, die auf winzig kleinen Beads beruht, auf eine größere Sequenzierdichte pro Slide eingestellt werden. Diese Beads sind ein zentraler Bestandteil des sogenannten Open-slide-Formats von SOLiD. Damit erreichte das System in Entwicklungslabors von Applied Biosystems Sequenzierleistungen von mehr als vier Gigabasen pro Lauf. Die Kombination des Open-slide-Formats mit dem Prinzip der skalierbaren Beads und der spezielle Softwarealgorithmus sind die Basis dafür, dass das System ohne große Änderungen an Hardware oder Software auf einen besonders hohen Durchsatz eingestellt werden kann.

Das SOLiD besitzt eine Genauigkeit von mehr als 99,94 %, die auf einer 2-Basen-Codierung beruht. Hierbei handelt es sich um einen Mechanismus, der zufällige oder systematische Fehler von echten Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) unterscheidet. Damit erreicht das System eine außergewöhnlich hohe Genauigkeit. Aktuellen Publikationen zufolge liegt die Genauigkeit bei SOLiD um den Faktor fünf über den Werten anderer Sequenziersysteme der nächsten Generation.

Die hohe Genauigkeit und das Prinzip der sogenannten Mate-Pair-Analyse ermöglichen es, Sequenzvariationen besser zu erkennen. Dazu gehören SNPs, Gene-Copy-Number-Variations, Duplikationen einzelner Basen, Inversionen, Insertionen und Deletionen. Die Mate-Pair-Probenvorbereitung ist eine Methode, die eine äußerst genaue Sequenzannotierung ermöglicht. Gerade bei der Untersuchung komplexer Genome wie dem menschlichen, dem Genom der Maus oder anderer Modellorganismen ist die genaue Zuordnung der Gensequenzen besonders wichtig.

„Das SOLiD-System setzt die bewährte Tradition unseres Unternehmens fort, innovative Lösungen für die DNA-Sequenzierung anzubieten“, sagt Kim Caple, Vice President und General Manager des Geschäftsfeldes Next Generation-Sequencing von Applied Biosystems. „Wir haben gerade dieses neue Verfahren für das SOLiD-System ausgewählt, weil wir glauben, dass es sich als erste Wahl für das Next-Generation-Sequencing erweist. Das Feedback unserer Kunden und Kooperationspartner von weltweit führenden Einrichtungen schenkt uns größtes Vertrauen in unser System. Wir denken, wir haben eine Technologie entwickelt, durch die Wissenschaftler Zusammenhänge zwischen der genetischen Variablilität und der individuellen medizinischen Veranlagung zuverlässiger bestimmen können.“

Applied Biosystems ist eines der weltweit führenden Unternehmen auf dem Gebiet der Entwicklung und Vermarktung technikbasierter Systeme, Verbrauchsmaterialien, Software und Dienstleistungen für den Life-Science-Markt. Die Firma ist Marktführer im Bereich der DNA-Sequenzierplattformen. Zusätzlich zum SOLiD-System für die DNA-Sequenzierung der nächsten Generation bietet das Unternehmen eine komplette Produktreihe an Systemen und Chemikalien für die Kapillarelektrophorese an. Heute sind mehr als 14.000 Genetic Analyzers von Applied Biosystems in Gebrauch. Sie haben dazu beigetragen, dass mehr als 450 vollständige Genome in den letzten Jahren sequenziert wurden; 700 weitere sind derzeit in Arbeit. Kapillarelektrophorese ist eine bewährte Methode für die Sequenz- und Fragmentanalyse. Das SOLiD-System erweitert die Grenzen der Sequenzanalyse und ermöglicht neue Anwendungen. Dazu gehören Resequenzierungen im großen Maßstab, „hypotheseneutrale“ Expression, Methylierungen und CHiP-Experimente. Für einige Anwendungen werden zu verschiedenen Zeitpunkten des Experiments zwei verschiedene Plattformen verwendet.

Unterstützung zu diesen Technologien bietet die weltweit größte Dienstleistungsorganisation der Life-Science-Industrie mit mehr als 2.000 Außendienstmitarbeitern weltweit. Die Mitarbeiter sind auf die Beratung und Entwicklung von Protokollen, auf die Geräteopotimierung und auf die Integration von Daten und Anwendungen spezialisiert. Weitere Informationen zum SOLiD-System erhalten Sie von http://solid.appliedbiosystems.com

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an: abdirect@eur.appliedbiosystems.com

http://europe.appliedbiosystems.com.

Über Applera Corporation und Applied Biosystems

Die Applera Corporation besteht aus zwei Konzerngesellschaften. Die Applied Biosystems Group entwickelt und vermarktet Geräte, Reagenzien, Software und Dienstleistungen für Unternehmen und Wissenschaftler der Biotechnologie. Ihre Kunden setzen diese Geräte zur Analyse von Nukleinsäuren (DNA und RNA), von kleinen Molekülen und Proteinen ein, um wissenschaftlich zu forschen und neue Arzneimittel zu entwickeln. Darüber hinaus werden die Produkte von Applied Biosystems auch in anderen Gebieten eingesetzt. Beispiele für diese „angewandte Forschung“ sind: Identitätstests (in der Gerichtsmedizin oder Vaterschaftstests); Produkte für die biologische Sicherheit (zum Schutz vor terroristischen Angriffen mit biologischen Kampfstoffen oder anderen biologischen Gefahren – egal ob beabsichtigt, unbeabsichtigt oder natürlich); Qualitäts- und Sicherheitstests, wie sie beispielsweise für die Lebensmittelanalyse oder in der Pharmaproduktion benötigt werden.

Applied Biosystems hat seinen Hauptsitz in Foster City, Kalifornien. Im Geschäftsjahr 2007 erzielte das Unternehmen einen Umsatz von fast 2,1 Milliarden US-Dollar. Der Schwerpunkt der Celera Genomics Group liegt auf der Entdeckung, Entwicklung und Vermarktung von Diagnostikprodukten. Das Unternehmen nutzt seine Kompetenzen in den Bereichen Proteomik, Bioinformatik und Genomik zur Entdeckung und Validierung pharmazeutischer Targets. Darüber hinaus arbeitet Celera Genomics gemeinsam mit anderen weltweit führenden Unternehmen daran, die Möglichkeiten für einen Einsatz therapeutischer Antikörper und ausgewählter kleiner Moleküle in Arzneimitteln zu erweitern. Informationen zur Applera Corporation, darunter auch bei der US-Börsenaufsichtsbehörde eingereichte Berichte und andere Informationen, erhalten Sie unter www.applera.com.

Applied Biosystems Forward Looking Statements

Certain statements in this press release are forward-looking. These may be identified by the use of forward-looking words or phrases such as "should, "planned," and "expect," among others. These forward-looking statements are based on Applera Corporation's current expectations. The Private Securities Litigation Reform Act of 1995 provides a "safe harbor" for such forward-looking statements. In order to comply with the terms of the safe harbor, Applera Corporation notes that a variety of factors could cause actual results and experience to differ materially from the anticipated results or other expectations expressed in such forward-looking statements. These factors include but are not limited to: (1) rapidly changing technology and dependence on the development and customer acceptance of new products; (2) the risk of unanticipated difficulties associated with the further development of the SOLiD™ System; (3) sales dependent on customers' capital spending policies and government-sponsored research; (4) Applied Biosystems products are based on complex, rapidly developing technologies, which has resulted in some ongoing legal actions against Applied Biosystems and which creates a constant risk of lawsuits, arbitrations, investigations, and other legal actions with private parties and governmental entities, particularly involving claims for infringement of patents and other intellectual property rights; and (5) other factors that might be described from time to time in Applera Corporation's filings with the Securities and Exchange Commission. All information in this press release is as of the date of the release, and Applera does not undertake any duty to update this information, including any forward-looking statements, unless required by law.

For Research Use Only. Not for use in diagnostic procedures.

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