DKTK Serviceeinheit: Proteomics

Proteomics München

Die Serviceeinheit Proteomics am DKTK Standort München verfügt über fünf moderne Massenspektrometer, mehrere Flüssigchromatographiesysteme und leistungsstarke IT Infrastruktur.

Die von der Serviceeinheit unterstützten Anwendungen beinhalten quantitative Proteinexpressionprofile von humanen und tierischen Geweben, Tumoren, Zelllinien und Körperflüssigkeiten sowie die dynamische Analyse von post-translationalen Proteinmodifikationen, Proteininteraktionen, Identifizierung von Wirkstofftargets, des Wirkmechanismus von Medikamenten und viele weitere. Wir können sowohl breite als auch zielgerichtete qualitative und quantitative Analysen anbieten, die auf multidimensionaler Chromatographie in Verbindung mit Orbitraptechnologie basieren. Alle wichtigen Quantifizierungsmethoden sind in der Facility etabliert, inklusive SILAC, TMT und eine Reihe von Label-freien Techniken. Wir arbeiten typischerweise auf der Basis wissenschaftlicher Kooperationen bei denen wir unsere Expertise entlang des gesamten Projektes einbringen; vom experimentellen Design, über die Durchführung bis hin zur bioinformatischen Auswertung.

Proteomics Frankfurt

Die Proteomics Serviceeinheit am Standort Frankfurt ist eine Initiative des DKTK und ist mit drei Massenspektrometern vom Typ Q exactive (1 Q exactive, 1 Q exactive Plus, 1 Q exactive HF) der Firma Thermo Fisher ausgestattet. Mittels der zur Verfügung stehenden Technologie können u.a. Proteinexpressionsmuster, post-translationale Protein-Modifikationen wie z.B. Phosphorylierung, Acetylierung und Ubiquitinierung sowie Protein-Komplexe identifiziert und auch quantifiziert werden.

Dies ermöglicht eine umfassende Charakterisierung von onkogenen Mechanismen auf der Protein-Ebene, was auch die Erfassung onkogener Signaltransduktionsprozesse beinhaltet. Die technologischen Fortschritte der letzten Jahre haben dazu geführt, dass inzwischen aus wenigen Mikrogramm Protein mehrere tausend Proteine identifiziert und relativ quantifiziert werden können. Die inhaltlichen Schwerpunkte der Serviceeinheit Proteomics liegen im Rahmen der Bearbeitung translationaler Forschungsthemen im Bereich der Akuten Leukämien, Lungenkarzinome, dem Rektumkarzinom und von Hirntumoren. Neben Zellkulturmodellen und frisch aufgereingten Tumorzellen werden auch fresh frozen sowie Formalin-fixierte Gewebeproben untersucht. Alle zur Probenvorbereitung notwendigen Verfahren sind in der Proteomics Serviceeinheit etabliert und stehen den Nutzern zur Verfügung. Zur relativen Quantifizierung von Proteinproben werden u.a. stable isotope labeling (SILAC), iTRAQ und Label-freie Verfahren genutzt; auch eine absolute Quantifizierung von Proteinen ist möglich. Über die biochemische Analytik hinaus werden in der Serviceeinheit Proteomics bioinformatische Analysen der massenspektrometrischen Daten durchgeführt, sodass komplexe Datensätze DKTK-Wissenschaftlern nach adäquater Datenaufbereitung zur Verfügung gestellt werden können.

Die Metabolomics Plattform

Metabolomische Veränderungen spielen eine zentrale Rolle in der Pathogenese und Therapie maligner Erkrankungen. Die Analyse des Metaboloms ermöglicht die Bestimmung des aktuellen Funktionszustands einer Zelle. Die Metabolomics Plattform am DKTK Standort Berlin koppelt ein Trennverfahren (Gaschromatographie) mit hochauflösender Massenspektrometrie (MS) ermöglicht damit u.a. die Analyse von Metaboliten des primären Stoffwechsels, wie Aminosäuren, Zucker und Nukleinsäuren. Die verwendete MS-Technologie (APCI Q-TOF) bietet eine breite Anwendbarkeit in der tumorbiologischen Forschung. Sie erlaubt quantitative Aussagen und ist besonders geeignet für die Aufklärung der Struktur unbekannter Analyten sowie für die Analyse von sehr kleinen Proben Mengen. Derzeit wird die metabolische Fluxanalyse etabliert. Die Plattform stellt eine wichtige Ergänzung zu anderen in Berlin vorgehaltenen Omics-Plattformen dar. Sie ermöglicht funktionale, systembiologische Einblicke in den Tumorstoffwechsel und trägt somit zur Identifizierung neuer Therapieansätze bei.

Genom- und Proteom -Serviceeinheit

Die Serviceeinheit Genomics und Proteomics ist eine zentrale Infrastruktur des DKFZ, die ihre Kapazitäten mit geschultem Personal einem großen Nutzerkreis für moderne Forschungsansätze zur Verfügung stellt. Das breit gefächertes, innovative Service-Portfolio wird durch Unterstützung beim Projektdesign und bei der Datenanalyse begleitet. Eine sehr hohe Datenqualität wird durch die Einhaltung strikter Qualitätsstandards garantiert. Eingehende Aufträge werden gemäß dem „first come – first served“ –Prinzip bearbeitet.

Der technologische Portfolio der Serviceeinheit Genomik und Proteomik des DKFZ umfasst folgende Servicebereiche:

• Mit der Unit „High Throughput Sequencing“ wurde eine der größten Next-Generation Sequenziereinheiten Europas etabliert. Unter Einsatz der Illumina Technologie – HiSeq-, MiSeq-, NovaSeq- und NextSeq- Sequenzierung und die Illumina Hi-Seq X-Ten Plattform -  werden Ganzgenom-, Exome-, ChIP-, Bisulfit-, mRNA-, small RNA- und Amplicon-Sequenzierungen durchgeführt. Die Unit ist neben ihrer Beteiligung an zahlreichen wissenschaftlichen DKFZ In-House Projekten in viele nationale und internationale Krebsgenomprojekte involviert (z.B, INFORM, DKTK). Die einzigartige Illumina X-Ten Plattform zur Ganzgenom-Sequenzierung, die vom DKTK finanziert und in den Jahren 2014-2015 am Standort Heidelberg etabliert wurde, ermöglicht die Sequenzierung von mehreren tausend Patientenproben pro Jahr.
  Array-basierte Technologien (Illumina, Agilent und Affimetrix) werden in der „Microarray“-Unit zur Expressionsanalyse, zum miRNA Profiling, sowie für die Genotypisierung und für die Methylierungsanalyse von Genomen eingesetzt - Technologien, die tiefe Einblicke in die molekularen Profile von Nukleinsäuren und deren Veränderungen im Verlauf einer Krankheit erlauben.
  Darüber hinaus wird ein Array-basierter Kinase-Aktivitäts-Profiling-Service angeboten. Seit Januar 2019 sind der Sequenzierungs- und Microarray-Services für die klinische Analyse sind nach DIN EN ISO/IEC 17025 zertifiziert.
• Zur qualitativen und quantitativen Analyse von Proteinen, Proteinmodifikationen und kleinen Molekülen stehen state-of-the-art Massenspektrometrie und NMR-Analytik bereit.
• Im Bereich Functional Genomics steht ein Service zur Produktion von Antikörpern gegen krebsrelevante Proteine, die z. T. bereits in der Diagnostik eingesetzt werden, zur Verfügung. Das Angebot umfasst die Produktion von mono- und polyklonalen Antikörpern, sowie die non-GMP Herstellung und Reinigung von Antikörpern in größerem Maßstab für präklinische Studien.
  Für Untersuchungen zur Expression von Proteinen und Proteinmutanten in vitro und in vivo und deren funktioneller Wirkung bietet die GPCF eine innovative Technologie unter Einsatz von isogenen, stabilen, rekombinanten Zelllinien an. Solche Zelllinien können z.B. zur Analyse in Xenograft Mausmodellen eingesetzt werden. Darüber hinaus wurde ein Lenti / Retrovirus-Transduktionsservice eingerichtet, der die Beantragung, die Risikobewertung, die Zelllinientransduktion und die vollständige Sicherheitsdokumentation der Prozesse umfasst.
• Im Rahmen einer zentralen Infrastruktur betreiben wir einen Gerätepark, der durch die Core Facility betreut und den Nutzern des DKFZ zur Verfügung gestellt wird. Schließlich verfügt die Core Facility Genom und Proteom über die weltweit größte genomweite Ressource von klonierten humanen Genen (> 17.000 humane Gene)  und stellt diese im Haus für die Expression der kodierten Proteine zur Verfügung, auch in isogenen Zelllinien.

Um die angebotenen Services stets auf aktuellem Stand zu halten, führen wir gemeinsam mit wissenschaftlichen Einheiten Projekte durch, in denen moderne Technologien in der Serviceeinheit etabliert und im Anschluss allgemein angeboten werden. Darüber hinaus informiert die Serviceeinheit über neueste Entwicklungen im Rahmen von Tech-Talks, Seminaren und Kursen.neueste Entwicklungen im Rahmen von Tech-Talks, Seminaren und Kursen.

GPCF Homepage: www.dkfz.de/gpcf