Die Resistenz gegen Antibiotika ist eines der wesentlichen Probleme der Gesundheitsversorgung weltweit. Das PK/PD-Labor am Southmead Hospital nutzt unseren ASSIST PLUS-Pipettierroboter und die VOYAGER-Pipette mit einstellbarem Spitzenabstand, um experimentelle Substanzen auf ihre Eignung für eine Prüfung in klinischen Studien zu untersuchen. Dabei werden sie auf ihre Wirksamkeit gegen resistente Stämme gramnegativer Bakterien geprüft. Zudem wird eine Bestimmung der minimalen Hemm-Konzentration (MHK) durchgeführt. Mit tausenden von monatlich durchgeführten Tests hat das GNA NOW-Team seine Protokolle auf dem ASSIST PLUS automatisiert. Dabei verfolgen sie das Ziel, sich von langwierigen, zeitraubenden und potenziell fehleranfälligen manuellen Prozessen zu entlasten. Die Senior Wissenschaftlerin Adrianna Olejniczak erklärt: „Gramnegative Bakterien sind das Hauptproblem bei der zunehmenden Antibiotikaresistenz. Sie verursachen tausende von Todesfällen jedes Jahr und stellen eine riesige finanzielle Belastung für die Gesundheitssysteme weltweit dar. Das GNA NOW-Projekt konzentriert sich auf die Entdeckung neuartiger Substanzen, die den Resistenzmechanismus überwinden. Es umfasst Teams in ganz Europa mit unterschiedlichen Fachgebieten in klinischen und präklinischen Studiensektoren, die alle zusammenarbeiten. Ergebnisse werden untereinander und an die Pharma-Unternehmen, welche die Arzneimittel entwickeln, kommuniziert. Unsere Aufgabe in dem Projekt ist die Mikrodilution und das Testen der minimalen Hemmkonzentration potentieller Antibiotika.“

Automatisierung als wahre Erleichterung

Wenn vielversprechende neue Substanzen entdeckt werden, prüft man diese intensiv, um die Stärken und Schwächen jedes Analogons festzustellen. Zudem werden sie verfeinert, um günstige Eigenschaften zu verstärken. Adrianna weiter: „Wir arbeiten derzeit an über 50 Stämmen, könnten aber auch 500 handhaben – das sind Tausende und Abertausende von MHK-Bestimmungen pro Monat. Sie können sich vorstellen, wie mühsam und zeitaufwändig das manuelle Vorgehen ist. Wir haben stundenlang pipettiert.“

Das Labor hat sich dann nach anderen Arbeitsweisen umgesehen, um die Qualität des Testens zu verbessern und die Mitarbeiter vom manuellen Pipettieren bei 4000 Tests pro Monat zu entlasten. Die klare Antwort war die Automatisierung. „Wir entdeckten den ASSIST PLUS und die VOYAGER-Pipette mit einstellbarem Spitzenabstand, die die Arbeit um einiges erleichterten. Die GripTip-Pipettenspitzen haben unser Leben ebenfalls grundlegend verändert, da sie immer fest anheften und nicht grundlos von der Pipette abfallen”, erklärte Adrianna. „Zu Beginn haben wir den ASSIST PLUS mit einer 8-Kanal-VOYAGER- Pipette verwendet. Anschliessend kauften wir jedoch zwei der 12-Kanal-Modelle, sodass wir den Durchsatz noch weiter steigern konnten. Durch die Optimierung unserer Pipettierprogramme für die 12-Kanal-VOYAGER konnten wir die Durchsatzzeit weiter verringern und das volle Potenzial des Systems nutzen, um unsere Prozesse so rasch und effizient wie möglich abzuarbeiten. Voraussichtlich werden wir jetzt einen weiteren ASSIST PLUS anschaffen, so dass wir unseren Arbeitsablauf noch weiter beschleunigen können.”

Rationales, flexibles Pipettieren

„Wir verwenden derzeit den ASSIST PLUS und die VOYAGER-Pipette, um die MHK-Bestimmung in 96-Well-Platten durchzuführen. Dazu geben wir ein Medium, das eine bestimmte Menge an Antibiotikum enthält, in die Platte und fügen dann ein anderes Medium hinzu, das mit den Bakterienkulturen beimpft wurde. Mit dem ASSIST PLUS können wir viele verschiedene Arten von Reagenzien und Zellkultur-Reservoirs verwenden, sowie Wärmeblöcke, wenn wir mit temperaturempfindlichen Medien arbeiten. Wir haben ausserdem die Möglichkeit, die VOYAGER-Pipette manuell zu verwenden, wenn wir beispielsweise nur eine Platte vorzubereiten haben.”

Programmieren ganz einfach

Das GNA NOW-Team verwendet die VIALAB-Software für ein einfaches Programmieren der Arbeitsabläufe mit dem ASSIST PLUS. Dazu erklärt Adrianna: „Die Pipettier-Programme sind sehr benutzerfreundlich. Wir können sie sehr leicht bei Bedarf anpassen, um auf wechselnde Anforderungen zu reagieren. Mit VIALAB können Sie alle individuellen Komponenten auswählen, die Sie für Ihr Protokoll benötigen. Dies können Reservoire, Mikrotiterplatten und Pipetten sein. Anschliessend können Sie den Arbeitsablauf Schritt für Schritt mit den benötigten Volumina und Zeiteinstellungen programmieren. Wenn Sie fertig sind, kann das Protokoll vor der Anwendung simuliert werden. So gehen Sie sicher, dass keine Programmierfehler bestehen. Es dauert nur wenige Minuten, um ein neues Programm zu erstellen. Dann können Sie nur noch die VOYAGER-Pipette auf dem ASSIST PLUS platzieren und die Testreihe starten. Die Personalisierung von Programmen ist ein grosser Vorteil. Jeder kann dies tun.”

Bessere Reproduzierbarkeit, weniger Fehler und geringere Belastungen

Die Automatisierung erweist sich für Adrianna und ihr Team als ein wahrer Segen; „Mit dem ASSIST PLUS können wir programmieren und den Roboter die Arbeit machen lassen. Wir müssen nicht mehr über längere Phasen konzentriert arbeiten. Zudem ist die Reproduzierbarkeit wesentlich besser als beim manuellen Pipettieren. Wenn Sie manuell 50 Platten pro Charge Analogon pipettieren müssen, werden Ihre Augen sehr müde. Dies führt auch schnell zu Fehlern. Mit dem ASSIST PLUS geschieht dies nicht. Besonders hilfreich ist die Automatisierung für neue Mitarbeiter. Diese benötigen eine umfangreiche Einschulung, um manuell die Präzision, Genauigkeit und Konsistenz zu erreichen, die wir für dieses Projekt benötigen. Bei der Verwendung des Pipettierroboters müssen wir keine menschlichen Fehler befürchten. Die Mitarbeiter müssen für den Start der Testreihe nur einen Knopf drücken. Die Variabilität von Benutzer zu Benutzer wird vollständig eliminiert, wodurch alles konsistenter wird. Das ist ein grosser Vorteil bei einem so dynamischen Projekt, bei dem wir unter Zeitdruck arbeiten. Manuelles Pipettieren lässt sich einfach nicht mit der Automatisierung vergleichen“, endete Adrianna.