Intelligente Zelltechnologie: Yokogawa entwickelt „SU10 Single Cellome™“-Instrument

Die Yokogawa Electric Corporation hat einen neuartigen Einzelzell-Manipulator mit der Bezeichnung „SU10 Single CellomeTM“ entwickelt. Das Instrument nutzt eine Nanopipette1, mit der sich Substanzen wie Gene oder Medikamente injizieren und intrazelluläre Materialien aus einzelnen Zellen extrahieren lassen. Das SU10 wurde speziell für biologische Forschungseinrichtungen entwickelt und wird derzeit in Japan auf dem Markt eingeführt. Die Markteinführung in anderen Ländern wie den USA soll später folgen.

Mit derartigen Entwicklungen unterstützt Yokogawas „Life Innovation Business“ (LIB) die Weiterentwicklung einer Industrie, die sich auf die Nutzung intelligenter Zellen mit gezielt entwickelter Expressionskontrolle spezialisiert hat.

Entwicklungshintergrund


Durch die rasanten Fortschritte in der Biotechnologie ist eine Bioökonomie entstanden, von der weitreichende Auswirkungen auf diverse Bereiche wie die Landwirtschaft, die Fertigung und das Gesundheitswesen zu erwarten sind. Ein wichtiger Teilbereich dieser Bioökonomie ist die intelligente Zelltechnologie, die der Herstellung von Hochleistungsprodukten wie biologischen Medikamenten und Substituten für aus Erdöl gewonnene Produkte dient. Hierfür werden gezielt entwickelte expressionskontrollierte Zellen (intelligente Zellen) eingesetzt. Intelligente Zellen ermöglichen bahnbrechende Veränderungen in der Energie- und Umweltindustrie sowie in verschiedenen Bereichen wie der Landwirtschaft, der Fertigung und dem Gesundheitswesen und können zur Lösung zahlreicher Probleme beitragen, mit denen die Menschheit zu kämpfen hat.

Im April 2018 hat Yokogawa ein Life Innovation Business Headquarter mit dem Ziel eingerichtet, die Gesundheit und das Wohlbefinden der Gesellschaft zu fördern. Der LIB-Hauptsitz in Kanazawa, Japan, beschäftigt sich vornehmlich mit Biowissenschaften und entwickelt Fertigungslösungen. Dabei werden gemeinsam mit unseren Kunden neue Produkte und Dienstleistungen konzipiert, die speziell auf die Pharma- und Lebensmittelindustrie zugeschnitten sind. Hierfür werden Yokogawas etablierte Mess-, Kontroll- und Informationstechnologien genutzt und somit Lösungen aus einer Hand angeboten, die die Produktivität in der gesamten Wertschöpfungskette der Pharma- und Lebensmittelindustrie revolutionieren, von der Grundlagenforschung bis hin zu Fertigung, Logistik und Dienstleistungen.

Im Bereich der Krebs- und Immunologieforschung besteht ein starkes Interesse an der Einzelzell-Analyse zur Aufklärung von Krankheitsursachen und zur Untersuchung pathologischer Zustände. Dies ermöglicht große Fortschritte in der Arzneimittelforschung sowie bei der Entwicklung der Präzisionsmedizin und der regenerativen Medizin. Yokogawa hat das SU10 für Wissenschaftler und Forscher in der Einzelzell-Analyse entwickelt, um die intelligente Zelltechnologie für industrielle Anwendungen voranzutreiben.

Merkmale

1. Minimalinvasive2 Nanopipette

Mit dem SU10 können Substanzen wie Gene oder Medikamente injiziert und intrazelluläres Material an gezielten Stellen einzelner Zellen aspiriert werden. Im Gegensatz zu den mikrometergroßen Pipetten, die üblicherweise für solche Aufgaben eingesetzt werden, hat die Spitze der im SU10 verwendeten Nanopipette einen Außendurchmesser von nur etwa hundert Nanometern (nm) und zählt damit zu den kleinsten Pipetten, die für den Einsatz in der biologischen Forschung erhältlich sind3. Die Spitze dieser Nanopipette ist deutlich kleiner als die Zellen, die mit dem SU10 analysiert werden, ist also minimal invasiv und erlaubt somit auch Einzelzell-Analysen an lebenden Zellen.

2. Höhere Effizienz durch automatisierte Analysen

Das SU10 ist eine Branchenneuheit4 und automatisiert zahlreiche Prozesse wie z.B. die Erkennung einer Zelloberfläche und die Penetration der Zelloberfläche sowie die Injektion oder Aspiration von Materialien in die Zelle bzw. aus der Zelle – all dies sind Arbeitsschritte, die bislang von erfahrenen Forschern manuell durchgeführt werden mussten. Mit dem SU10 können Injektions- und Aspirationsvorgänge nun problemlos auch an lebenden Zellen durchgeführt werden.

Hiroshi Nakao, Vizepräsident von Yokogawa und Leiter des Life Innovation Business Headquarters, kommentierte die Entwicklung des SU10 wie folgt:

„Yokogawa möchte seine drei Nachhaltigkeitsziele bis zum Jahr 2050 umsetzen. Unser Life Innovation Business soll das ‚menschliche Wohlbefinden‘ fördern. Dies ist eines unserer drei Hauptziele. Das SU10 bietet unseren Kunden, die Spitzenforschung und -entwicklung in den Bereichen Biologie und Medizin betreiben, einen echten Mehrwert. Wir werden das Wachstum unseres Life Innovation Business proaktiv vorantreiben, indem wir zum Beispiel unsere Produktpalette um einen in der Entwicklung befindlichen Einzelzell-Analysator auf der Basis von Mikropipetten erweitern und solche Lösungen in Zukunft auch auf Abonnementbasis anbieten werden.“

Wichtigste Zielgruppen

  • Universitäten, Hochschulen und Forschungsinstitute, die sich mit der Forschung im Bereich der Biowissenschaften befassen
  • Pharma- und Lebensmittelindustrie

Haupteinsatzgebiete

  • Zellanalyse

1 Eine Pipette ist ein Röhrchen zum Injizieren oder Absaugen einer winzigen Menge an Flüssigkeit und Feststoff. Eine Nanopipette ist ein Röhrchen mit einem Spitzendurchmesser von 1 nm bis weniger als 1.000 nm. Ein Nanometer (nm) entspricht einem Milliardstel Meter. Unter einer Nanopipette versteht man auch ein Röhrchen, dessen Injektions-/Ansaugvolumen im Nano-Bereich liegt. Unsere Nanopipetten-Technologie wurde von BioStinger, Inc. entwickelt, einem Unternehmen mit Sitz in den USA, das im November 2019 von Yokogawa übernommen wurde.

2 Keine nennenswerten Schäden an einem lebenden Organismus verursachend. Dieser Begriff wird im medizinischen und biologischen Umfeld verwendet.

3 Ein Mikrometer (μm) entspricht einem Millionstel Meter, und ein Nanometer (nm) entspricht einem Milliardstel Meter.

4 Basierend auf einer Studie von Yokogawa vom März 2020

Weitere Informationen

https://www.yokogawa.com/solutions/products-platforms/life-science/single-cellome/su10

Über die Yokogawa Deutschland GmbH

Das Unternehmen hat sich seit seiner Gründung 1915 auf zukunftsweisende Forschung und innovative Produkte spezialisiert. Industrielle Automatisierung, Test- und Messausrüstung sowie innovative Nischen-Produkte wie z.B. für die Gesundheits- und Luftfahrttechnologie sind die Hauptgeschäftsfelder von Yokogawa. Mit dem Geschäftsbereich Life Innovation möchte das Unternehmen die Produktivität entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Pharma- und Lebensmittelindustrie deutlich verbessern. Die wichtigsten Zielmärkte der industriellen Automatisierung sind die chemische und pharmazeutische Industrie, die Öl- und Gasindustrie, die Energieindustrie, die Eisen- und Stahlindust-rie, die Zellstoff- und Papierindustrie sowie die Lebensmittelindustrie.

Etwa 200 Mitarbeiter der europäischen Yokogawa-Organisation sind an verschiedenen Produktions- und Vertriebs-standorten in Deutschland und am Sitz der Yokogawa Deutschland GmbH in Ratingen beschäftigt; mehr als 70 Au-tomatisierungs-, Elektrotechnik- und Verfahrensingenieure arbeiten bei Yokogawa Deutschland an der Konzeption, Planung und Umsetzung von Automatisierungslösungen. In Europa besitzt Yokogawa einen eigenen Vertrieb sowie eigene Service- und Engineering-Organisationen. Yokogawa Europe B.V. wurde 1982 als Zentrale für Europa in Ame-rsfoort, NL, gegründet.

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