High Content Analysis Imager (Erneuerung)

• Fachliche Zuordnung: Biologische Chemie und Lebensmittelchemie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 579073182

Moderne Wirkstoffforschung charakterisiert Arzneistoffkandidaten frühzeitig und umfassend hinsichtlich der Interaktion mit dem Target und auf zellulärer Ebene. Als Standard zum zellulären Screening hat sich die High Content Analyse (HCA) etabliert, bei der mit einem hochauflösenden Mikroskop phänotypische Effekte von Wirkstoffen an zellulären Systemen mit hohem Durchsatz analysierbar sind. HCA-Imager erlauben mit Fluoreszenz- und Hellfeldtechniken multiparametrische Aufnahmen bis in den subzellulären Bereich, die durch leistungsfähige Bildanalyse-Software qualitativ und quantitativ auswertbar sind. An der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf beschäftigen sich viele Arbeitsgruppen mit moderner Wirkstoffforschung. Dies beginnt mit dem Design, der Isolierung und Synthese von Naturstoffen und Wirkstoffen und erstreckt sich dann in der präklinischen Entwicklung auf die Analyse von Wirkstoffeffekten an isolierten Zielstrukturen (Targets) sowie an Zellen und Geweben. Ein Schwerpunkt ist dabei die onkologische Wirkstoffforschung. Effekte potentieller Krebswirkstoffe werden nicht nur an Krebszellen, sondern zum Test der Selektivität auch an Nicht-Krebszellen und an Immunzellen getestet, Zelltypen, die auch das Tumormikromilieu beinhaltet. Die gleichzeitige Analyse verschiedener Zelltypen hinsichtlich Parametern wie Zelltod, Mitochondrienaktivität, Membranintegrität oder Zellkernveränderungen benötigt multiparametrische, hochauflösende Analysenverfahren wie das HCA-Imaging. Dabei können Mechanismen des Zelltods (Apoptose, Nekrose), Auswirkungen auf die Stoffwechselaktivität (Mitochondrien), Schäden an der genomischen DNA oder Veränderungen der Membranpermeabilität ebenso wie Markerproteine mit Hilfe von Fluoreszenzmarkern parallel bestimmt werden. Um eine zelluläre und subzelluläre Auflösung in Mikroplatten zu gewährleisten, ist ein hochleistungsfähiges und schnelles Mikroskopsystem zwingend notwendig. Die Komplexität der Analysen ergibt sich ebenfalls durch den epigenetischen Forschungsschwerpunkt. Inhibitoren von Histondeacetylasen (HDAC) führen zu Veränderungen der Chromatinstruktur, die zu umfangreichen Veränderungen der Gen- und Proteinexpression führen. HDAC-Inhibitoren können Chemoresistenz in Krebszellen aufheben. Um die dahinterstehenden Mechanismen aufzuklären, müssen die multiplen funktionellen Effekte solcher Inhibitoren am zellulären System untersucht werden, wie beispielsweise auch Signaltransduktionswege, die mit Hilfe von fluoreszenzmarkierten Antikörpern und Sonden analysiert werden können. Wirkstoffe werden weiterhin nicht nur einzeln, sondern auch in Kombinationen ausgetestet. Dies erhöht die Komplexität der Analyse. Um die bisherigen Erfolge der Wirkstoffforschung auf State-of-the-Art Niveau fortzuschreiben, ist ein moderner leistungsstarker HCA-Imager unverzichtbar. Bestehende und geplante interdisziplinäre und interfakultäre Forschungsansätzen werden durch die Beschaffung eines HCA-Imagers stark profitieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: High Content Analysis Imager (Erneuerung)
• Gerätegruppe: 5042 Mikroskope für Hochdurchsatz und Screening
• Antragstellende Institution: Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
• Leiter: Professor Dr. Matthias Kassack