Medizinische Biotechnologie

Mikrotiterplatte "Lilliput", Quelle: STEAG microParts GMBH

Lab-on-a-Chip, µTAS und BioMEMS beschreiben zurzeit den rasanten Fortschritt in der medizinischen Diagnostik und im gesamten Life Science-Bereich. Diese Schlagworte stehen für Reaktionsplattformen mit Kavitäten, Kanälen und Strukturen im Mikro- oder sogar Nanometermaßstab, die mit Hilfe der Biomikrostrukturtechnik hergestellt werden. Der Trend zur Miniaturisierung bietet neue Möglichkeiten zur Entwicklung und Herstellung von Reaktionsplattformen auf Mikrostrukturbasis. Lab-on-a-Chip-Systeme etwa funktionieren wie makroskopische Labore, nur eben auf einem chipkartengroßen Kunststoffsubstrat, auf dem biologische, chemische und physikalische Prozesse stattfinden. In die Diagnostik-Chips sind verschiedene Funktionen integriert. Probenaufnahme, Bluttrennung, Dosieren und Mischen stellen mit diesen mikrofluidischen Plattformen kein Problem dar. Diese Plattformen werden – oft in Verbindung mit neuen mikrooptischen Detektionsverfahren – im Bereich Point of Care oder Patient Self-Testing eingesetzt.

 

Die Genforschung hat ein neues Zeitalter der Medizin begründet. Mit der Entschlüsselung des menschlichen Genoms entdeckten die Forscher ein Vielzahl von Molekülen im Körper, die möglicherweise Krankheiten verursachen und damit Ziel einer medikamentösen Therapie werden könnten. Dieser bahnbrechende Fortschritt stellt die Pharmaindustrie aber auch vor ein Problem: Es ist mit dem heutigen Stand der Technik kaum machbar, all diese therapeutischen Angriffspunkte zu erforschen und die Erkenntnisse in die Medikamentenentwicklung umzusetzen.

 

Eine Lösung des Problems ist Proteomics, in Kombination mit der Bioinformatik. Die Technologie gewinnt zurecht mehr und mehr an Bedeutung. Untersucht Genomics nur den Bauplan für einen Organismus, geht Proteomics einen Schritt weiter: Sie analysiert die Funktionsmoleküle des Lebens, die Proteine. Ein Beispiel macht deutlich, warum es so vorteilhaft ist, die Proteine zu untersuchen: Vergleicht man eine Raupe mit dem aus ihr entstehenden Schmetterling, stellt man fest, dass beide ein identisches Genom, aber eine unterschiedliche Zusammensetzung ihrer Proteine haben. Ebenso unterscheiden sich ein gesunder und ein erkrankter Mensch weniger auf der Gen- als auf der Proteinebene.

 

Für die effiziente und schnelle Medikamentenentwicklung mit Hilfe angewandter Proteomics steht im Ruhrgebiet ein einzigartiges, weltweit anerkanntes Netzwerk bereit, in dem die Experten der Proteomics und der Bioinformatik organisiert sind. Hierzu gehören das Medizinische Proteom Center an der Ruhr-Universität Bochum, die Bioinformatischen Schwerpunkte an der Universität Dortmund und der Fachhochschule Gelsenkirchen. In Kombination mit der Erfahrung erfolgreicher Biotech-Firmen wie der Protagen und der Chimera Biotec bildet die Region eine stimulierende Umgebung für die Entwicklung modernster Technologien und Produkte für die Life Science-Industrie.

Industrielle und Umweltbiotechnologie

Die Bioverfahrenstechnik produziert und nutzt Zellen, Zellinhaltsstoffe oder Mikroorganismen für viele Einsatzbereiche. Sie dient dem Umweltschutz, medizinischen Zwecken wie Diagnose und Therapie oder kosmetischen Anwendungen. In der schnell wachsenden Disziplin zeigt das Ruhrgebiet große Kompetenz – von der Etablierung neuer Fermentationsverfahren über das Up-Scaling, die industrielle Fermentation unter GMP-Bedingungen bis hin zur Aufreinigung und Weiterverarbeitung von hoch komplexen Wertstoffen. Die ansässigen Unternehmen nutzen ihre Kapazitäten aber nicht nur selbst, sondern bieten sie – bundesweit und international – erfolgreich als Dienstleistung an. Hierzu zählen die Modifizierung des Mikroorganismus mit Hilfe der Gentechnik und der Molekularbiologie über die Pilotfermentation, die Aufbereitung und Trenntechnik bis hin zur industriellen Produktion von Mikroorganismen, Zellkulturen und deren Produkten. Hinzu kommt die Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen in der Region, beispielsweise in der Prozesssimulation und Entwicklung neuer Aufreinigungsverfahren, durch die sich das Ruhrgebiet zu einer ganzheitlich arbeitenden Dienstleistungsregion entwickelt hat.

 

Die industrielle Bioverfahrenstechnik hat in der Region lange Tradition. Seit 1963 ist zum Beispiel der Standort Bergkamen mit Fermentationsanlagen bis zu 230 Kubikmetern und entsprechenden Aufreinigungskapazitäten der größte Produktionsstandort der Firma Schering. Das forschende Pharma-Unternehmen stellt dort chemische und mikrobiologische Wirkstoffe für Diagnostika, Radiopharmaka und Therapeutika sowie für Produkte aus den Bereichen Fertilitätskontrolle, Hormontherapie und Dermatologie her. Schering nutzt innovative Verfahren, zum Teil auch gentechnologische Methoden. Für Up-Scaling-Versuche steht ein separates Technikum, das für gentechnische Versuche (S 1) zugelassen ist, mit Fermenteranlagen von 500 bis 50.000 Litern – inklusive des dazugehörigen Aufarbeitungsequipments – zur Verfügung.

 

Firmen wie die Protagen oder die Chimera Biotec unterstützen Kooperationspartner gezielt bei der Entwicklung und Charakterisierung von neuen biotechnologischen Produkten. Die bitop für biotechnische Optimierung, ausgezeichnet mit dem Innovationspreis Ruhrgebiet, bietet als Kernkompetenz die Fermentation extremophiler Mikroorganismen, mit deren Hilfe sie neuartige kompatible Solute (niedermolekulare Schutzstoffe) für kosmetische und pharmazeutische Anwendungen entwickelt und produziert. Mit „Ectoin“ hat bitop bereits ein Produkt gemeinsam mit der Merck KGaA international in den Kosmetikmarkt eingeführt. Als Dienstleistung liefert das Unternehmen das Know-how für die Verfahrensentwicklung und großtechnische Fermentation mesophiler und extremophiler Mikroorganismen sowie für die Aufreinigung kleiner Moleküle und Proteine.

 

In der Bioprocessing-Forschung aktiv sind im BioIndustry e.V. die Universität Dortmund, das Dortmunder Max- Planck-Institut für molekulare Physiologie, die Fachhochschule mit dem Schwerpunkt Informatik, das Institut für angewandte Biotechnik und Systemanalyse der Universität Witten/Herdecke sowie die Ruhr-Universität Bochum und die Fachhochschule Gelsenkirchen.

Agrar- und Nahrungsmittelbiotechnologie

Im der Agrar- und Nahrungsmittelindustrie gewinnen biotechnologische Verfahren und Technologien zunehmend an Bedeutung und Akzeptanz. Biotechnologsiche Methoden und Technologien werden sowohl zur Verbesserung von Nutzpflanzen als auch zur Gewinnung von pflanzlichen Inhaltsstoffen eingesetzt. Zudem gilt es, pflanzliche Enzyme bzw. Wirkprinzipien für neue Anwendungsbereich zu erschließen. 

 

Trotz kontroverser Diskussionen werden weltweit transgene Pflanzen mit Resistenz gegenüber Pathogenen und Herbiziden sowie mit veränderten oder neuen Inhaltsstoffen weltweit in Freilandversuchen getestet und haben bereits die Grenze zur Kommerzialisierung überschritten. Mit Hilfe neuartiger Testsysteme, die u.a. auf der Nutzung gentechnischer Veränderungen beruhen, können neue Wirkstoffe aufgespürt und Wirkmechanismen charakterisiert werden. Im Bereich der molekularen Mikrobenökologie werden die molekularen Nachweismethoden verfeinert, zunehmend gentechnisch veränderte Mikroorganismen eingesetzt und die Auswirkungen gentechnisch veränderter Pflanzen auf assoziierte Mikroorganismen untersucht.

 

Ausgehend vom Kompetenzzentrum BioSecurity in Bönen positionieren sich die Akteure des BioIndustry e. V. mit Projekten wie dem QM Freshfoodnet und einem Projekt zum nachhaltigen Nutzen von Fleischabfällen im Themenfeld der Agrar -und Nahrungsmittelbiotechnologie.

NEWS

23.05.17

Geschäftsanbahnung Schweiz: Biotechnologien

Kooperationsreise für Unternehmen der Biotechnologie

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25.04.17

Bio-Gründer Wettbewerb 2017 erfolgreich gestartet!

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21.02.17

Branchentreff "MEDICE"

Spannende Einblicke in die Entwicklung der MEDICE

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VERANSTALTUNGEN

07.07.2017: Update Gentechnikrecht - Schwerpunktthema: Zulassungshürden für Forschung und Industrie

Auffrischungskurs zum GenTG für Betreiber, Projektleiter und Beauftragte für die Biologische...

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