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玻璃凝聚着希望

采用肖特提供的抗体微阵列涂层玻片,可帮助位于海德堡的德国癌症研究中心的研究人员以及新兴的Sciomics公司,为实现无癌症生活的宏伟目标而迈出了一小步。

采用肖特提供的抗体微阵列涂层玻片,可帮助位于海德堡的德国癌症研究中心的研究人员以及新兴的Sciomics公司,为实现无癌症生活的宏伟目标而迈出了一小步。

生物学中充满着例外情况,这一点 Christoph Schröder博士每天都能在他的早餐桌上看到。统计数据虽属于科学家日常工作的一部分,但每当他看着他的三个具有个性的男孩时,他就会耸耸肩膀,露出笑容。这是大自然充满意外情况的又一次最好的证明。随后,这位分子微生物学家前往位于诺恩海莫尔菲尔德的583号大楼,这是在内卡河背面的城区,靠近海德堡大学校园。在那里,Schröder走入地下层,打开玻璃门。他是生物科技公司Sciomics的营运总监,这家成立于2013年的公司专业从事抗体微阵列技术。他的团队人数不多,共有11名专业人员,他们一起分析研究蛋白质的变化对不同疾病的诊断或治疗产生的影响。在复杂的抗体微阵列的帮助下,这个新兴企业为医疗研究、诊断和行业内部提供了创新服务。Schröder说:“想到我们可能获得的科学发现,以及能在治疗癌症和与其他疾病进行斗争的过程中做一些帮助到别人的事情,是激励着我们每天前进的动力,”他又补充说,“但我们也很清楚,在我们的研究成果使患者受益前,还需要相当长的一段时间。”

已制备的载玻片经过细致处理用于扫描过程。
团队协作:来自Sciomics的Camille Lowy博士、Christoph Schröder博士,以及Ronny Schmidt博士 正在讨论一个客户研究项目。

Sciomics在科技校园内租用了一层地下室。­办公室装修采用了众多具有创新企业的元素。墙上贴着许多分析图表、蛋白质分配图和写有研究成果的挂图。大厅内摆放着红色、黄色和绿色的扶手椅,这些颜色和公司标志相对应,同时表示使用荧光染料进行蛋白质分析的过程。

Sciomics在其实验室区域就显示了和其他公司的差异性,例如在IT部。毋庸置疑,创业精神在日常工作得到了清晰的体现。“我们具有灵活机动性。当客户要求我们提供支持时,我们能在5分钟内确定如何以最佳的方式进行项目处理,”Ronny Schmidt博士这样说道。这位33岁的化学家负责Sciomics的合同研究工作。如您想了解Sciomics的业务背景,那就需要回首我们将近20年的发展历程– 现在我们公司搬到了新的地方。走过两栋楼后,便来到Jörg Hoheisel 博士开展工作的实验室场所。这位海德堡德国癌症研究中心(DKFZ)功能遗传基因分析业务分支的负责人,是微阵列分析开发的核心研究管理者。他是该领域的具有领先地位的研究者之一。这位59岁的研究员强调说,他工作中的主要动力就是获得的知识。首先工作重心应该在建立新的方式方法上,然后才能开始对其应用进行详细计划。

在伦敦的帝国癌症研究基金会工作时,作为博士后,他曾从事过确定人类遗传物质序列相关方法的开发,这也是他将研究重点放在开发微阵列的原因。他从1993年在德国癌症研究中心工作起,便一直持续从事该领域的研究。

最先进的分析设备为研究者的日常工作提供支持。

采用玻璃材质的载玻片可起到决定性作用,这一点很快就得以显现。其实抗体微阵列原理十分简单。检测到的蛋白质通过光线显示为荧光斑点,所产生的图案可提供结论性信息:例如特定蛋白质在患者采样中是否大量或较少存在,或根本不存在。因此,生物标志物的识别不仅可用于诊断和治疗方法的选择,还有助于在防止疾病继续恶化的过程中赢取宝贵时间。仅为几微米大小的已知蛋白质或抗体的微小斑点,被放置于载玻片上。在一片玻璃上实际可放置数千滴试样,并可同时进行分析。

取自肿瘤组织、血清和尿液试样的蛋白质在被放到已制备的载玻片之前,将采用荧光染料进行标记处理。通过扫描微阵列,结合反应在屏幕上以红绿点的可视化形式呈现。此过程的目的是,当离疾病爆发还有很长一段时间时,在血液中可检测出癌症迹象。“癌症是一种遗传性疾病,这是遗传物质中的一个病变,” Hoheisel博士解释说。“癌症患者具有不同于健康人的蛋白质图形。因此,我们可使用此方法发现相关生物标志物。”这些不仅有助于诊断或预后,而且对于预估治疗干涉的潜在影响也有帮助。

这听上去很简单,但实际上是一个高度复杂的科学过程。更重要的是,开发抗体微阵列需要很长时间。因为数量实在是太多了。虽然人体基因结构中“仅有”22000个基因,但通过蛋白质改性,估计可使此数量上升至百万之多。通过这个数字可以说明摆在研究者面前的几乎是难以完成的任务量。一些蛋白质仅在特定位置上出现,有些位于细胞壁、或作为薄膜的一部分,有些位于细胞核、或在其外侧,其中一些会反复地变化其特性和位置。“这确实会使事情变得很复杂”, Hoheisel承认道,在其开发工作中由Schröder为他提供支持。

Sciomics营运总监Schröder在他的博士论文中对12个不同的载玻片表面进行了检查分析。从一开始起,肖特生产的NEXTERION®抗体微阵列涂层玻片就非常符合科学家们的期望。优化工作在Schröder和特种玻璃制造商一起合作时就已开始进行,当时是作为其攻读博士学位的一部分内容,并在以后的博士后工作中也进行了此项工作。“我们在这项工作上并肩作战,”Schröder回忆起这个开发项目时这样说道。

在德国癌症研究中心,Mohamed Alhamdani也是提供支持的人员之一。“有一次,我们很快便发现环氧硅烷涂层是符合我们要求的最好选项,”亲和蛋白质组学研究领域的团队负责人这样回忆道,“但是,背景的噪点很高,幸好有了肖特,我们才完成了涂层优化。”

所有步骤都要万无一失:对于研究者而言,抗体的制备属于例行工作。
先驱者:Jörg Hoheisel博士是德国癌症研究中心功能基因分析研究领域的负责人。

肖特在其他生命科学领域已证明了玻璃的影响作用。无论是用于医药包装的特种玻璃,或用于分析设备的最新光纤系统和照明解决方案,还是生物活性玻璃,肖特为各类医疗应用领域提供具有开创意义的产品。在开发抗体微阵列过程中,高品质基材和极好的涂层能力对于获取可靠且可复制的诊断结果十分重要。抗体微阵列是具有极高智能特性的工具,但需要获得结论性结果时,准确的原材料至关重要。蛋白质的不利属性在于非特定的结合特性。当10,000个显微镜下的微小蛋白质液滴放置在玻璃载玻片上时,则需要其粘附在指定的点上,并不与周边的涂层发生反应。在获取肿瘤细胞、血液或尿液的蛋白质进行后续培养过程中,也需要具有上述效果;蛋白质应仅和一个抗体在其相应的位置进行结合。 Hoheisel开心地说,“在各个点之间应不产生任何信号。通过使用NEXTERION®抗体微阵列涂层玻片,我们能获得以前使用其他产品所无法实现的研究深度。”并补充道,“这个产品的性能实在太棒了。现在我们正采用此方法用于发现生物信息。”

对于Sciomics也同样如此,抗体微阵列识别所形成的生物标志物特征,已具有商业可行性,并成为一项成功的业务。此方法的巨大潜力在其开发阶段就已显现,并由此发展为两项极具价值的专利:一个是关于胰腺癌的诊断,另一个是关于膀胱癌的预后。由于具有足够­数量的订单,Sciomics在公司成立初期就已具有财务独立性。客户包括各类大学、大型国际研究机构、大学医学院、实施研究的医生以及生物科技和制药公司。

带涂层的基材需要接受接触角度测量,以确保具有持续高质量的涂层。
一切都从分析开始:Ronny Schmidt博士小心地制备好蛋白质。

“我们客户都各具要求,”Schmidt说。“每个项目都完全不同。通过我们的平台,能为涵盖面极广的生物医疗研究和疾病提供支持。很多情况下,常会发展成与客户进行更深入的合作开发。”从一开始起,Sciomics就是一个国际化公司。事实上,今年不到1/10的销售额来源于德国国内的业务。Sciomics 采取的是整体发展的战略。微阵列并非只是简单地完成生产后就移交给客户,Sciomics还提供科研方面的支持。“我从其他公司得到的是一份报价,而Sciomics提供的是一个解决方案,”Schröder不只一次听到这样的说法。每个客户都是合作伙伴,Sciomics希望提供强有力的协助,其中包括研究项目的计划、分析,以及制定一份详细且具有科研价值的报告。

“这是我们独有的卖点,”Schmidt自信地说。当微阵列进行扫描时,研究者的主要工作就开始了。每个微小的颜色斑点由许多像素组成,每个像素都具有一个数值,用于表示密度。每个微阵列可衍生出500,000个数字。对于50个样品而言就意味着2500万个数据点。将其正确分配和解释则属于Schmidt和分子生物学家Camille Lowy的任务范围。“和其他蛋白质分析技术不同的是,通过Sciomics的方法可在几分钟内,对若干分子上的不同参数进行稳定且具有高信息量的分析,” Lowy解释说。

微阵列已制备完成,并准备用于扫描阶段。
来自德国癌症研究中心的Mohamed Alhamdani博士对表面进行检查。他和肖特共同深入参与到抗体微阵列的开发过程。

德国癌症研究中心和Sciomics都确信,抗体微阵列将成为更短时间内实现诊断并实现和预后相结合的关键。“在实际病患开始前,我们能提前多久根据生物标志物相应图形检测出潜在的问题,从而使我们可以确信地说‘是的,目前正在形成肿瘤,’”Hoheisel 说道。Christoph Schröder 采用相同的方法。“我们希望能够同时测量血液样本中的几种蛋白质,以实现更快、更详细的诊断,”这位Sciomics营运总监解释说。

虽然离个人定制医疗还有很长一段路,但自从可进行特定组别分类以来,可采用更为个性化的方式对患者进行治疗。创新的解决方案,包括肖特的iQ™ 平台,可­有效地完成最小的批次,从而为新的治疗奠定基础。

用于微阵列或立体表面结构的更小尺寸的载玻片,仅是推动技术发展众多方法中的很小一部分。“我们很高兴地看到有肖特这样的公司,能非常积极主动地参与进来,”Schmidt这样说道。“我们共同协作,就能取得宏伟的成就。”通过优化表面,甚至能进一步提高微阵列的敏感度、可复制性和结合能力。其结果是:信号密度将能得以提高,且得到的结果将更精细更精准。需要再次说明的是,在消灭癌症的战斗中,这些都是很小但很重要的步骤。

Sciomics的重要营销工具是参加会议、贸易展会以及拜访客户。在一张小型世界地图上,Schröder标出了他出差到访过的地方。上面没有度假胜地。“几乎没有时间去度假,”Schröder强调,但随后说道,不久他将休几天假和家人在农场度过假期。当看着自己的孩子们在那里快乐地蹦蹦跳跳时,他清楚地意识到每天的研究工作对于将来后代的意义:为获得无癌症的生活带来新的希望。

2018年1月14日

联系方式:

Roy Wong

+86 15012515572

roy.wong@schott.com

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