Screening von antikörperproduzierenden B-Zellen

Erkrankungen vorbeugen – per Roboter

Ein primäres Antikörper-Screening kann bei der Entwicklung neuer Wirkstoffe gegen Erkrankungen des zentralen Nervensystems und immunologische Störungen wertvolle Dienste leisten. Eine auf diese Anwendung ausgerichtete automatisierte Arbeitszelle für die Pharmaindustrie setzt auf moderne Robotik – und beschleunigt den Prozess, indem sie das Screening von Milliarden von antikörperproduzierenden B-Zellen ermöglicht.

Die automatisierte Arbeitszelle von PAA dient dem primären Antikörper-Screening in der Frühphase der Entwicklung neuer Wirkstoffe gegen Erkrankungen des zentralen Nervensystems und immunologische Störungen. (Bild: UCB)

Aussichtsreiche Antikörperkandidaten müssen viele wünschenswerte Eigenschaften mitbringen, und je mehr man über die biochemischen und biophysikalischen Eigenschaften von Antikörpern weiß, desto länger wird der Wunschzettel. Die Suche nach den optimalen Eigenschaften stellt die Antikörperforschung daher vor große Herausforderungen: um die passenden Antikörper auswählen zu können, muss eine enorme Anzahl von Proben gescreent und anschließend getestet und bewertet werden. In der Arbeitszelle, die Peak Analysis and Automation (PAA) für das Pharmaunternehmen UCB entwickelt hat, ist das High-Throughput-Screening (HTS) von Zellkulturen mit der Isolierung einzelner antigenspezifischer B-Zellen kombiniert. Hierbei kommt ein proprietäres Verfahren namens Fluorescent-Foci-Methode zur Anwendung.

Durch Verwendung des Robotermodells Melfa RV7-FLM-D1-S15 von Mitsubishi Electric ist eine äußerst effiziente Abfrage des natürlichen Antikörperrepertoires möglich. (Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.)

Effiziente Abfrage

Durch Verwendung eines Roboters ist eine äußerst effiziente Abfrage des natürlichen Antikörperrepertoires möglich. Im automatisierten Eingangsscreening können Milliarden von antikörperproduzierenden B-Zellen durchgemustert werden, um Leitstrukturen zu entdecken – für manuelle Verfahren eine undenkbare Zahl. „Der Roboter muss die Mikrotiterplatten mit den Zellen zwischen mehreren Arbeitsstationen hin und her fahren, jeweils mit einer Mehrachsbewegung. Außerdem muss er seine Bewegungen mit anderen Funktionen innerhalb der Arbeitszelle synchronisieren“, erklärt Dr. Malcolm Crook von PAA. Mit seinen sechs Bewegungsachsen ist der eingesetzte Roboter von Mitsubishi Electric sehr flexibel und präzise. Für diese Anwendung wurde er zudem auf einem Schlitten mit Kugelgewindetrieb montiert, sodass er sich innerhalb der Arbeitszelle zwischen zwei Positionen bewegen kann, um dort unterschiedliche Aufgaben durchzuführen. Durch das High-Speed-Netzwerk SSCNet für Motion-Anwendungen ist diese lineare Bewegung vollständig in die eigenen Bewegungsachsen des Roboters integriert.

Vielseitiges Robotermodell

Beim Roboter handelt es sich um das Modell RV7-FLM-D1-S15, das in zahlreichen Anwendungen von der Biotechnologie und Präzisionsmontage bis hin zur Fertigung und Materialhandhabung zum Einsatz kommt. Bei einem Gewicht von knapp 67kg bietet der Roboter eine Tragfähigkeit von 7kg, eine Reichweite von über 900mm und eine Positioniergenauigkeit von 0,02mm. Die erste Hauptachse ist um ±240° drehbar, sodass ein umlaufender Arbeitsraum erreicht wird. Mit der hohen Schutzart IP67 ist der Roboter staubdicht und geschützt gegen zeitweiliges Untertauchen in Wasser, weshalb er auch für raue Umgebungen geeignet ist. Zudem bietet er sehr hohe Taktzeiten und verfügt über zahlreiche Sicherheitsmerkmale wie einstellbare Grenzwerte für Geschwindigkeit, Position und Drehmoment. Ein wesentlicher Vorteil der Arbeitszelle in der Antikörperentwicklung ist, dass sie gegenüber manuellen Verfahren den Zeitaufwand für die Identifizierung von Wirkstoffkandidaten und Leitstrukturen verkürzt und die anschließende Entwicklung therapeutisch wirksamer Stoffe beschleunigt.n