Hintergrund Glossar häufig verwendeter Fachausdrücke
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Hintergrund Glossar häufig verwendeter Fachausdrücke Begriff Erläuterung Angewandte Testverfahren Ein Bereich, der sich auf Testverfahren für kommerzielle und industrielle Anwendungen konzentriert, primär für die Forensik, Tiermedizin und Lebensmitteltestung. Automation Bezeichnet die Übertragung von Routinetätigkeiten im Labor auf spezialisierte Instrumente, die ohne menschliche Interaktion einzelne Prozessschritte oder komplette Abläufe abarbeiten können. Mit der anhaltenden Verbreitung molekularer Technologien gewinnen Automationstechnologien zunehmend an Bedeutung, da sie die Effizienz der Abläufe steigern und potenzielle Fehlerquellen durch den Faktor Mensch weitgehend eliminieren. QIAGEN ist eines der wenigen Unternehmen, das Labors unterschiedlicher Größe komplette Automationslösungen in Verbindung mit den darauf abgestimmten Reagenzien anbieten kann. Ein Beispiel hierfür ist die QIAsymphony-Plattform. Bioinformatik Eine bereichsübergreifende Disziplin, die sich der Entwicklung von Methoden und Softwarelösungen für die Verarbeitung, Analyse und Interpretation biologischer Daten widmet. Die Bioinformatik hat maßgeblich zu grundlegenden Erkenntnissen der modernen Biologie und Medizin beigetragen und gewinnt mit dem exponentiellen Zuwachs an biologischen Daten aus NGS-Anwendungen zunehmend an Bedeutung. Nach den Zukäufen von CLC Bio und Ingenuity Systems 2013 nimmt QIAGEN eine weltweit führende Position in der Bioinformatik ein. Biomarker Biomarker sind einzigartige molekulare Nukleinsäure- oder Proteinsignaturen, die mit einem spezifischen gesundheitlichen Zustand assoziiert werden können. Beispiele für Biomarker sind Genmutationen, Proteine oder DNA-Methylierungsmuster. Biomarker können zur Identifizierung von Patientenprofilen sowie Krankheiten oder Krankheitsverläufen genutzt werden und spielen eine wichtige Rolle in der modernen Medikamentenentwicklung sowie der personalisierten Medizin. Blasensprung Eine häufige Schwangerschaftskomplikation (tritt bei ~10 % aller Schwangeren auf), bei der es zum vorzeitigen Austritt des Fruchtwassers aus der Fruchtblase kommt. Wird ein vorzeitiger Blasensprung nicht frühzeitig erkannt, kann er zu weiteren schwerwiegenden Komplikationen wie Infektionen, Sepsis, Lungeninsuffizienz, Hirnschädigungen, Frühgeburt oder einem Abort führen. careHPV Ein neuartiger molekularer HPV-Test für den Einsatz in Regionen mit knappen Gesundheitsressourcen, der von QIAGEN gemeinsam mit der wohltätigen Organisation PATH entwickelt wurde. Der Test hat die CE-Markierung erhalten und wurde 2012 offiziell in China zugelassen. Cycler Ein System zur temperaturbasierten Steuerung und zum Nachweis der Ergebnisse einer Polymerase-Kettenreaktion (PCR), mit der spezifische DNA- und RNASequenzen durch Vervielfältigung (Amplifikation) sichtbar und durch die gleichzeitige („real time“) Messung der Reaktion quantifizierbar gemacht werden. QIAGEN bietet eine solche Detektionsplattform in Verbindung mit unterschiedlichen PCRTestverfahren und Probenvorbereitungslösungen an. DNA Abkürzung für Desoxyribonukleinsäure; ein Makromolekül mit einer DoppelhelixStruktur, das aus den vier Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin aufgebaut ist. Die DNA ist Träger genetischer Informationen. DNAMethylierung Bei Methylierung handelt es sich um eine natürliche chemische Reaktion, bei der die Base Cytosin als Bestandteil der DNA mit einer Methylgruppe modifiziert wird. Das Auftreten der Methylierung wirkt sich regulierend auf die Genaktivität aus, indem einzelne Gene wie mit einem Schalter ein- und ausgeschaltet werden. Durch eine Untersuchung unterschiedlicher DNA-Methylierungsmuster im gesunden und kranken Ge- Status: Februar 15 pr.qiagen.com 1 Hintergrund webe kann eine Veränderung in der Genaktivität zum Beispiel als Biomarker für die Entstehung bestimmter Krankheiten wie Krebs festgestellt werden. EGFR EGFR ist eine Abkürzung für den EGF-Rezeptor (Epidermal Growth Factor Receptor). EGFR befindet sich auf der Zelloberfläche und agiert als ein Rezeptor für spezifische Proteine, die innerhalb eines komplexen biologischen Signalweges Prozesse des Zellwachstums und der Zellteilung steuern. Es konnte gezeigt werden, dass eine Überexpression von EGFR mit zahlreichen Krebsarten assoziiert ist; vor allem Lungenkrebs sowie dem aggressiven Hirntumor Glioblastoma multiforme. Viele moderne Krebsmedikamente (so genannte monoklonale Antikörper) zielen auf den EGFRezeptor, um den nachfolgenden Signalweg in Krebszellen zu blockieren. Epigenetik Die Epigenetik konzentriert sich auf die Erforschung diverser Phänomene, die zwar mit dem Genom assoziiert sind, aber nicht durch genetische Variabilität erklärt werden können. Einer der wichtigsten Mechanismen in der epigenetischen Regulierung ist die DNA-Methylierung. Exosome Exosome sind ein wesentlicher Bestandteil des Kommunikationssystems des Körpers, das genetische Anweisungen von Zelle zu Zelle überträgt. Diese Mikrovesikel werden von Zellen abgesondert, können aus Körperflüssigkeiten isoliert werden und beinhalten Nukleinsäuren sowie Proteine, die ein großes Potenzial für die Identifizierung von Biomarkern und damit für die Personalisierung von Therapien haben. Flüssigbiopsie Oberbegriff für Methoden, die auf die Gewinnung molekularer Biomarker aus unterschiedlichen Körperflüssigkeiten von Patienten abzielen. Flüssigbiopsien ergänzen herkömmliche invasive Gewebebiopsien und eröffnen neue Möglichkeiten zur Diagnose und Behandlung zahlreicher Krankheiten, vor allem Krebs. Als Zielmoleküle kommen dabei vor allem frei zirkulierende Nukleinsäuren, zirkulierende Tumorzellen und Exosome in Betracht. Genexpression Übertragung genetischer Informationen in ihre funktionale Form, üblicherweise von der DNA über die RNA (Transkription) zu Proteinen (Translation). Genom Die Gesamtheit aller genetischen Informationen eines Organismus. Bei den meisten Lebewesen besteht das Genom aus der DNA, in einigen Viren kann es abweichend aus der RNA bestehen. Genomik Ein Teilbereich der Life Science Forschung, der sich umfassend mit Genen sowie ihrer Rolle für die Entwicklung und das Funktionieren eines Organismus befasst – zum Beispiel Struktur, Wachstum, Gesundheit, Entstehung von Krankheiten etc. Gentypisierung Testverfahren, mit dessen Hilfe Variationen in der genetischen Zusammensetzung eines Organismus ermittelt werden. Auf dieser Weise können zum Beispiel beim Vorliegen einer Infektion unterschiedliche Typen eines Virus bestimmt und daraus in bestimmten Fällen Voraussagen zum möglichen Krankheitsverlauf getroffen werden. HPV (Humanes Papillomvirus) Eine Gruppe von mehr als 100 miteinander verwandten Viren, von denen etwa 30 für Erkrankungen im Genitalbereich verantwortlich sind. Bestimmte Hochrisiko-Typen dieser Virenfamilie können Gebärmutterhalskrebs bei Frauen und Anal- oder Peniskarzinome bei Männern verursachen. HPV ist die am häufigsten vorkommende sexuell übertragbare Infektion; schätzungsweise 80 % der Frauen (und 50 % aller Männer und Frauen zusammen) sind im Laufe ihres Lebens davon betroffen. Hybrid Capture® Patentierte Technologie, die u.a. als Grundlage für QIAGENs Test zum Nachweis von HPV-Infektionen dient. Das Verfahren wird als "Hybrid Capture" bezeichnet, weil dabei RNA-Sonden an die DNA des betreffenden Virus oder Bakteriums andocken und eine "Hybride" bilden. Diese Hybride wird dann von einem speziellen Antikörper "eingefangen" (captured). In einem späteren Schritt werden zusätzliche Antikörper zugeführt, die aufgrund des Vorhandenseins der Hybriden Licht aussenden. Diese Leuchtsignale können mit einem speziellen Laborinstrument (Luminometer) gemessen werden. Die Status: Februar 15 pr.qiagen.com 2 Hintergrund erfasste Lichtmenge ist proportional zur Menge der in der Probe erfassten Ziel-DNA. IGRA Die Abkürzung steht für interferon gamma release assay, eine Klasse moderner Tests für den Nachweis von Infektionen mit Tuberkulose-Erregern. Hierbei werden einer Blutprobe extrahierte Bestandteile von TB-Bakterien zugesetzt. Hatten die körpereigenen Abwehrzellen (T-Zellen) in der Blutprobe zuvor bereits Kontakt mit dem Erreger, setzen sie Interferon Gamma frei, dessen Konzentration mit speziellen Laborinstrumenten gemessen werden kann. QIAGENs QuantiFERON-TB Gold In Tube Test gilt als der führende IGRA-Test auf dem Weltmarkt. Die zugrundeliegende Technologie kann dabei auch für den Nachweis anderer Infektionen eingesetzt werden. Kolposkopie Ein Verfahren, bei dem die Vagina und die Oberfläche des Gebärmutterhalses mit Hilfe eines beleuchteten Mikroskops (Kolposkop) auf Anzeichen für präkanzeröse Zellen oder Tumore untersucht werden. Kolposkopie ist die zweite Diagnosestufe für Frauen, bei denen eine anhaltende HPV-Infektion festgestellt wird. KRAS KRAS ist ein Onkogen, das eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von Krebszellen einnimmt. Mutationen im KRAS-Gen können zum ungehemmten Wachstum und zur Teilung von Krebszellen führen. KRAS-Mutationen treten zu rund 35-45 % bei Darmkrebs, zu 15-50 % bei Lungenkrebs und zu 72-90 % bei Bauchspeicheldrüsenkrebs auf. Der Status der KRAS-Mutation ist bei metastasierendem Darmkrebs indikativ für den Erfolg von Therapien mit so genannten EGFR-Inhibitoren. Latente Infektion Eine latente Infektion liegt vor, wenn ein Individuum Träger bestimmter Krankheitserreger ist, ohne dass es zu einem Ausbruch der Krankheit kommt. Im Falle von Tuberkulose (TB) ist geschätzt bis ein Drittel der gesamten Bevölkerung mit dem Erregerbakterium infiziert. Bei 5-10% dieser Personen entwickelt sich im Laufe ihres Lebens eine aktive TB. Der Nachweis latenter Infektionen und die gezielte Behandlung gefährdeter Personen sind daher ein wichtiger Baustein zur Tuberkulose-Kontrolle. Tests auf bestimmte Erkrankungen oder Gesundheitszustände mittels DNA, RNA und Proteinen. QIAGEN ist eines der weltweit führenden Unternehmen in diesem schnell Molekulare wachsenden Bereich. QIAGEN-Produkte ermöglichen die diagnostische Auswertung Diagnostik (MDx) einer breiten Palette von Proben – Blut, Gewebe und Körperflüssigkeiten – und stellen automatische Lösungen bereit, mit denen mehrere Proben gleichzeitig analysiert werden können. Mutation Dauerhafte Veränderung des Erbguts. Mutationen können im unterschiedlichen Umfang, spontan oder verursacht durch äußere Einflüsse und in der Keimbahn oder anderen Gewebetypen stattfinden. Mutationen können positive, negative oder auch keine Auswirkungen auf den Organismus haben. Eine besondere Rolle spielen sie bei zahlreichen Krankheiten wie Krebs, in denen das Vorliegen bestimmter Mutationen als Biomarker mit der Wirksamkeit und/ oder Sicherheit von Medikamenten assoziiert ist. Next-Generation Sequencing (NGS) Sammelbegriff für fortschrittliche Technologien zum Auslesen von Nukleinsäuren, die auf dem Prinzip der massiven parallelen Verarbeitung von Millionen kurzer DNAFragmente in einem einzigen Sequenzierlauf basieren. NGS hat gegenüber traditionellen Sequenziermethoden den Vorteil, deutlich günstiger und schneller zu sein. Entsprechende Verfahren erfreuen sich derzeit vor allem einer großen Beliebtheit in diversen Forschungsanwendungen und stehen mittel- bis langfristig vor der Breitenanwendung in der medizinischen Praxis. Nukleinsäuren Moleküle, die in allen lebenden Zellen und Viren vorkommen. Die Nukleinsäuren DNA und RNA sind für die Steuerung der Zellfunktionen und für die Vererbung verantwortlich. Die DNA enthält die genetischen "Anweisungen" für die biologische Entwicklung einer Zelle. RNA wirkt wie ein genetischer "Botenstoff", der die in der DNA einer Zelle gespeicherten Informationen an andere Teile der Zelle weiterleitet, wo sie als Vorlage zur Bildung von Proteinen verwendet werden. Proteine erfüllen im menschlichen Körper im Wesentlichen zwei Funktionen: Aus strukturellen Proteinen bestehen die meisten festen Gewebe im menschlichen Körper (wie etwa Muskeln und Haut), funktionale Status: Februar 15 pr.qiagen.com 3 Hintergrund Proteine helfen hingegen bei der Durchführung von bestimmten Aktivitäten und Funktionen (wie etwa dem Transport von Sauerstoff durch die roten Blutzellen). Pap-Test Ein Testverfahren, bei dem ein Labormitarbeiter eine Probe Gebärmutterhalszellen auf Anzeichen von Anomalien untersucht. Da der Pap-Test von der Qualität der Gewebeprobe und dem Urteil des Labormitarbeiters abhängt, handelt es sich hierbei um ein subjektives Testverfahren. Der Name wird abgeleitet von dem Namen des Erfinders, des Pathologen George Papinicolaou, der den Test in den 1950er Jahren entwickelte. Pathogen Ein Pathogen ist ein biologischer Stoff mit der Fähigkeit, Krankheiten hervorzurufen. PCR Abkürzung für polymerase chain reaction (Polymerase-Kettenreaktion), ein Verfahren, bei dem zwecks Erfassung und Bewertung mehrere Kopien einer bestimmten DNASequenz erzeugt werden. PCR ist eines der am weitesten verbreiteten Verfahren in vielen Bereichen der Grundlagen- und der angewandten Forschung und kommt in vielen kommerziellen Anwendungen zum Einsatz. QIAGEN bietet mehrere PCRVerfahren für Labors sowie PCR-Cycler als Detektionsplattform an. Personalisierte Medizin Bezeichnet die Entwicklung maßgeschneiderter Behandlungsstrategien in Abhängigkeit von der genetischen Ausstattung eines Patienten. Personalisierte Medizin trägt der Tatsache Rechnung, dass die meisten Medikamente bei der Hälfte aller Patienten keine oder nicht die erwünschte Wirkung zeigen. Im Gegensatz zur bislang praktizierten Versuch-und-Irrtum-Methode baut die personalisierte Medizin auf molekulare Informationen, um bereits vor Behandlungsbeginn die wirksamste und sicherste Behandlungsmethode für einen Patienten zu bestimmen. Damit verspricht die personalisierte Medizin bessere Behandlungsergebnisse zu geringeren Kosten. Pharmakogenomik Ein wissenschaftlicher Ansatz, der Genvariationen untersucht, die das Ansprechen auf Medikamente bestimmen. Ebenso wird erforscht, wie anhand dieser Variationen vorausgesagt werden kann, ob jemand gut, schlecht oder gar nicht auf ein bestimmtes Medikament anspricht. QIAGEN-Technologien ermöglichen es, mit genetischen Tests das Ansprechen von Personen auf Arzneimittel vorauszusagen und dadurch eine ständig wachsende Palette an "personalisierten Arzneimitteln" bereitzustellen. Proben- und Testtechnologien Biologische Proben enthalten eine Vielzahl unterschiedlicher Moleküle wie etwa DNA, RNA oder Proteine. Von diesen ist jedoch in der Regel nur ein kleiner Bruchteil für die Forscher von Interesse. Probentechnologien werden angewendet, um Zielmoleküle aus Proben von Gewebe, Körperflüssigkeiten usw. zu entnehmen, zu stabilisieren, zu extrahieren und zu reinigen. Testtechnologien werden anschließend angewandt, um diese kleine Menge isolierten Materials zu vervielfältigen, dadurch sichtbar und lesbar zu machen und schließlich auszuwerten. Pyrosequenzierung Pyrosequenzierung ist eine Sequenzierungstechnologie der nächsten Generation. Die Technologie erlaubt den Nachweis und die Quantifizierung von Nukleinsäuresequenzen auf der Ebene einzelner Basen. Hierdurch ist es möglich, nicht nur bekannte Nukleinsäuresequenzen nachzuweisen, sondern auch bislang unbekannte Variationen oder Mutationen in bestimmten DNA-Regionen zu identifizieren. Dies bringt signifikante Vorteile für unterschiedliche Forschungsbereiche wie Epigenetik, wo Pyrosequenzierung die direkte Quantifizierung von Methylierungsmustern erlaubt. Die Technologie kann auch in Multiplex-Analysen zum gleichzeitigen Nachweis mehrerer Nukleinsäuresequenzen, z.B. unterschiedlicher Krankheitserreger, eingesetzt werden. RNA Ribonukleinsäure umfasst mehrere Typen biologisch relevanter Moleküle. Besonders hervorzugeben sind die mRNA (messenger RNA), welche als Kopie einzelner DNAAbschnitte Proteine kodiert, sowie microRNA, welche die Expression von Genen auf der Translationsebene reguliert. RNAi RNA-Interferenz, ein wissenschaftliches Verfahren, mit dessen Hilfe die Synthese bestimmter Proteine dadurch unterbunden wird, dass entsprechende Gene blockiert werden. RNAi findet breite Verwendung in der Forschung, um die Funktionsweise von Status: Februar 15 pr.qiagen.com 4 Hintergrund Genen und damit potenzielle Ansatzpunkte für Arzneimittel zu ermitteln. QIAGEN ist ein führender Lieferant von RNAi-Technologien für die Wissenschaft. Sequenzierung Ein Prozess zur Bestimmung der Reihenfolge einzelner Nukleotide in einer bestimmten DNA-Sequenz, vgl. auch Pyrosequenzierung. Signalweg Bei einem Signalweg handelt es sich um eine Abfolge von mehreren Reaktionen zwischen Molekülen in einer Zelle. Das Verständnis gesamter Signalwege und der komplexen Interaktion aller beteiligten Moleküle – im Gegensatz zur Untersuchung einzelner Moleküle – ist der Schlüssel zum Verständnis vieler Krankheiten und zur Entwicklung neuer Diagnostika und Medikamente. Systembiologie Die Erforschung biologischer Systeme auf Zellebene unter Berücksichtigung der Wechselwirkung zwischen Schlüsselbestandteilen wie etwa DNA, RNA und Proteinen. Target Enrichment Bezeichnet einen wichtigen präanalytischen Schritt bei NGS-Anwendungen. Hierbei werden bestimmte Abschnitte der DNA vor der eigentlichen Sequenzierung vervielfältigt und somit in der Ausgangsprobe angereichert. Viele Anwendungen in der Diagnostik und klinischen Forschung erfordern nicht die Sequenzierung des gesamten Genoms, sondern fokussieren sich auf einzelne oder mehrere Gene bzw. spezifische Regionen der DNA. Template Preparation Bezeichnet einen wichtigen präanalytischen Schritt bei NGS-Anwendungen. Bevor die DNA sequenziert werden kann, muss sie in ein Format konvertiert werden, das vom jeweiligen Sequenziergerät verarbeitet werden kann. Typischerweise wird die DNA hierbei zunächst fragmentiert. Anschließend werden die Enden aller DNAFragmente repariert und um einen herstellerspezifischen Adapter erweitert, an dem später der Sequenziervorgang beginnt. Bei Verwendung von Target Enrichment Technologien entfällt die Notwendigkeit zur Fragmentierung und Reparatur der DNA. Therapiebegleitender Test Therapiebegleitende Tests sind der Schlüssel zur personalisierten Medizin. Sie werden oft in Zusammenarbeit mit pharmazeutischen Unternehmen für bestimmte Medikamente entwickelt, um bereits vor Behandlungsbeginn die Wirksamkeit und/ oder Sicherheit des betreffenden Mittels bei einzelnen Patienten bestimmen zu können. Therapiebegleitende Tests weisen hierzu bestimmte Biomarker wie etwa Genmutationen beim Patienten nach. Transkription Ein Kopierprozess, bei dem die in der DNA gespeicherte Information in RNA übertragen wird, die als Vorlage für die Synthese von Proteinen dient. Translation Prozess der Proteinsynthese. Sobald die Transkription eines bestimmten DNAAbschnitts, z.B. eines Gens, abgeschlossen wurde, bewegt sich die RNA aus dem Zellkern in die Zellflüssigkeit. Dort übersetzen spezielle Zellorganellen (Ribosome) die in der RNA gespeicherte genetische Information in Proteine. Tuberkulintest Auch Tuberkulin-Hauttest oder Mantoux-Test genannt. Hierbei handelt es sich um ein über 100 Jahre altes und noch weit verbreitetes Verfahren zum Nachweis von Infektionen mit dem Tuberkulose-Erreger. Bei dem Test wird dem Patienten eine spezielle Lösung in die Haut injiziert und die Einstichstelle nach 48 bis 72 Stunden auf mögliche Schwellungen und Rötungen als Zeichen einer existierenden oder früheren TBInfektion untersucht. Der Test gilt mittlerweile als veraltet, da er sehr viele falsch positive Ergebnisse produziert (u.a. bei Patienten mit einer BCG-Impfung), subjektiv und in der gesamtwirtschaftlichen Betrachtung modernen Nachweismethoden unterlegen ist. Verbrauchsmaterialien Von QIAGEN hergestellte Kits, die alle für die Probenvorbereitung und Tests benötigten Chemikalien, Plastikmaterialien und technischen Protokolle enthalten. QIAGEN bietet unter anderem Verbrauchsmaterialien für die Aufreinigung, Stabilisierung, Vervielfältigung und Analyse von DNA und RNA sowie zur Aufreinigung von Proteinen an. Diese Kits werden standardmäßig in Forschungs- und Diagnostiklabors eingesetzt. Status: Februar 15 pr.qiagen.com 5 Hintergrund Vor-Ort-Testung (Point of Need Testung) Anwendung molekularer Proben- und Testtechnologien direkt am Ort des Geschehens ohne Zugang zu einer traditionellen Laborinfrastruktur. Der Vor-Ort-Testung wird vor allem in der molekularen Diagnostik sowie in den angewandten Testverfahren eine wachsende Bedeutung zugeschrieben, da es hier häufig auf die direkte Verfügbarkeit von Testergebnissen ankommt. WGA Whole Genome Amplification. Bezeichnet die präzise, komplette und prinzipiell unbegrenzte Vervielfältigung des gesamten Genoms. Zytologie Zellbiologie. Der Pap-Test ist ein zytologischer Test, der auf Zelluntersuchung basiert. Status: Februar 15 pr.qiagen.com 6
