Pipettier-Roboter-Arbeitsstation

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566594990

Beantragt wird die Ersatzbeschaffung eines Pipettierroboters (Workstation) zur Probenvorbereitung für die systemorientierte, genomweite quantitative Analyse zellulärer Regulationsprozesse, insbesondere der Kontrolle der Zelldifferenzierung. Die beantragte Ausstattung wird für die Probenvorbereitung zur Transkriptquantifizierung und Genotypisierung von Zelldifferenzierungsmutanten unter Verwendung eines vorhandenen 8-Kapillar-Sequenzierers sowie für RNAseq-Experimente und markierungsfreie quantitative Proteomik unter Verwendung eines vorhandenen TIMs-TOF-Massenspektrometers eingesetzt. Die beantragte Ersatzbeschaffung wird in ein bestehendes, selbst entwickeltes Labordatenmanagement- und Dokumentationssystem integriert, das die Grundlage für die Erfassung, Auswertung und Wiederverwendung von Messdaten im Bereich von 65.000 bis 880.000 Genexpressionswerten pro Einzelexperiment bildet. Obwohl die Zelldifferenzierung, d.h. die Bildung spezialisierter Zelltypen, eine zentrale Rolle bei der Entwicklung und Regeneration von Geweben und Organen sowie bei praktisch allen degenerativen Erkrankungen einschließlich Krebs spielt, ist das entscheidende Zusammenspiel der zugrunde liegenden molekularen Mechanismen kaum verstanden. Um hier grundlegende Fortschritte zu erzielen, arbeiten wir daran, den Schaltplan des zentralen Steuerungsnetzwerks der Zelldifferenzierung mit einer Kombination aus speziell entwickelten experimentellen und computergestützten Methoden zu entschlüsseln. Das Prinzip ist einfach. Wir stören das dynamische Gleichgewicht des Systems durch Stimulation oder Mutation und verfolgen die Reaktion des regulatorischen Netzwerks im zeitlichen Verlauf durch Messung einer Vielzahl molekularer Komponenten. Mit Hilfe spezieller Berechnungsmethoden erstellen wir dann ein Modell der Reaktion in Form eines endlichen Automaten, ausschließlich und direkt aus den gemessenen Werten, ohne weitere Hypothesen oder Annahmen, unter Berücksichtigung der individuellen Unterschiede von Zelle zu Zelle. Aus der mathematischen Struktur dieses Zustandsautomaten lässt sich dann mit Hilfe mathematisch fundierter Algorithmen der Schaltplan des regulatorischen Netzwerks rekonstruieren. Um möglichst viele entscheidende Details herauszuarbeiten, ist eine große Menge weiterer experimenteller Daten erforderlich, die mit Hilfe der beantragten Ersatzbeschaffung erhoben werden sollen. Das Gerät wird auch für das kombinatorische Screening von Krebsmedikamenten eingesetzt, die die extrinsische Apoptose beeinflussen. Diese Screenings sind Teil wissenschaftlicher Projekte, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und der Europäischen Union (EU) gefördert werden. Sie erfordern eine Vielzahl von Pipettierschritten, so dass eine Automatisierung unerlässlich ist.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Pipettier-Roboter-Arbeitsstation
• Gerätegruppe: 1060 Dilutoren, Pipettiergeräte, Probennehmer
• Antragstellende Institution: Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
• Leiter: Professor Dr. Wolfgang Marwan