DKTK Serviceeinheiten: Genomics

DKTK Cancer Genomics Core Unit Frankfurt

Um den rasanten Entwicklungen im Bereich Tumorgenetik und Next-Generation Sequencing (NGS) Rechnung zu tragen, wurde 2015 am DKTK Standort Frankfurt/Mainz die DKTK Cancer Genomics Core Unit etabliert. Die Einheit ist mit einem Illumina MiSeq-Sequenziergerät ausgestattet und räumlich der der Medizinische Klinik II, Abteilung für Hämatologie/Onkologie des Universitätsklinikums Frankfurt zugeordnet.

Derzeit werden die folgenden Methoden/Techniken angeboten:

• Zielgerichtete Sequenzierung von Tumorproben (targeted/amplicon sequencing)
• Qualitätskontrolle von NGS-Bibliotheken (z.B. vor Sequenzierung auf HiSeq-Sequenziergeräten)-
• Zielgerichtete Sequenzierung von Tumorproben (targeted/amplicon sequencing)
• Auswertung von genetischen Screens 

Größere Sequenzierprojekte einschließlich Exomsequenzierung, Vollgenomsequenzierung und RNA-Sequenzierung können in Zusammenarbeit mit der Genomics & Proteomics  Serviceeinheit am DKFZ umgesetzt werden.

Next Generation Sequenzierung: 4C-Unit für personalisierte Medizin (4C-PMU) Berlin

Die 4C-PMU ist eine gemeinsame Initiative von Charité Comprehensive Cancer Centers (CCCC), DKTK, Labor für Molekulare Tumorpathologie (MTP) und der Molekularen Tumorpathologie des Instituts für Pathologie. Mit zwei Ion Torrent Systemen (PGM), einem Ion Chef (Abb. 1) und einem Illumina MiSeq System verfügt die Unit über neueste Technologie mit hoher Sequenzierkapazität für flexible Genpanels und tiefe Sequenzabdeckung bei heterogenen Proben. Der Schwerpunkt liegt im Rahmen der Bearbeitung translationaler Forschungsthemen auf tumorentitätsspezifischen amplikonbasierten Genepanel Analysen für Darmkrebs, Kopf-Hals -Karzinome, Lymphome, neuroendokrine Karzinome, Brustkrebs und Leukämien. Panels für Eierstockkrebs, pädiatrische Tumoren und Melanome sind in der Entwicklung. Für die Validierung der DKTK (Amplikon) NGS Daten stehen zwei Droplet Digital PCR - Systeme und zwei StepOnePlus Real-Time PCR-Systeme zur Verfügung. Gegenwärtig wird Tumor DNA aus Gewebe und Zellkulturen analysiert, zukünftig ist die Analyse von Flüssigbiopsien geplant. Die 4C-PMU ermöglicht auf Anfrage die Analyse von Tumorproben innerhalb klinischer Studien des CCCCs.

Die bioinformatischen Datenanalyse wird dezentral in den jeweiligen DKTK Gruppen, unterstützt durch die Arbeitsgruppe Computational Modelling in Medicie (Integratives Forschungsinstitut für Lebenswissenschaften IRI, Humboldt Universität zu Berlin) und die Bioinformatik Unit (CUBI) des Berliner Instituts für Gesundheitsforschung (BIG), durchgeführt.

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