Technologien und Anwendungen – Sachsens Leuchtturmprojekte
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Weiße Biotechnologie: c-LEcta schreibt Erfolgsgeschichte im Bereich Enzym-Engineering
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Die c-LEcta GmbH aus Leipzig entwickelt und produziert maßgeschneiderte Enzyme für Pharma- und Lebensmittelindustrie. Das erfolgreiche Biotechnologie-Unternehmen hat in den zurückliegenden Jahren ein beeindruckendes Wachstum erreicht. Gestartet 2004 mit vier Mitarbeitern, hatte C-LEcta zum 15jährigen Jubiläum 2015 immerhin schon 75 Beschäftigte – und mittlerweile sind es deutlich über hundert. Mit Enzymen speziell für die Pharma- und Lebensmittelbranche erzielte c-LEcta in den Jahren 2018 bis 2020 ein durchschnittliches Umsatzwachstum von über 50 Prozent. 2021 konnte das Unternehmen den Umsatz auf 20 Millionen Euro gegenüber dem Vorjahr sogar verdoppeln. Seit Februar 2022 gehört c-LEcta zur Kerry Group. Mit seiner umfassenden Expertise in der Anwendung von Enzymen und seiner breiten Marktpräsenz wird Kerry das Leipziger Unternehmen beim Ausbau seines Portfolios unterstützen.
2021 präsentierte c-LEcta das bis dahin neues Produkt: NuCLEANase ist ein Enzym, das zur Entfernung von unerwünschten DNA-Rückständen beispielsweise in der Lebensmittelindustrie zum Einsatz kommt. Um mehr Platz für weitere Innovationen zu haben, bezieht das Unternehmen ein eigenes Gebäude auf dem Biotechnologie-Campus.
Aus der Forschung in die Praxis: Radiopharmaka von ROTOP
Morbus Parkinson gilt nach Demenz als zweithäufigste Nervenerkrankung. Ein Radiopharmakon zur gezielten nuklearmedizinischen Diagnostik der Erkrankung, die auch als Schüttellähmung bekannt ist, wird in Rossendorf bei Dresden produziert: Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) liefert dafür das Radionuklid Iod-123. Dieser Ausgangsstoff wird dann in unmittelbarer Nachbarschaft bei der ROTOP Radiopharmacy GmbH weiterverarbeitet.
Die ROTOP Pharmaka GmbH hat ihre Wurzeln im früher Zentralinstitut für Kernforschung Rossendorf, wo bereits seit 1958 radioaktive Stoffe für medizinische Zwecke hergestellt wurden. Seither hat das Unternehmen das Produktionssortiment kontinuierlich erweitert und ist international etabliert. In Rossendorf sind mittlerweile mehr als hundert Mitarbeiter beschäftigt. Für die Transferleistung im Projekt »GMP-Herstellung für Iod-123 markierte Radiopharmaka zur Diagnostik von Parkinson« wurde das Team um Prof. (em.) Dr. Jörg Steinbach 2021 mit dem Sächsischen Transferpreis geehrt.
Hochpräzisions-Strahlentherapie in der Krebsmedizin
Für die Hochschulmedizin Dresden spielt die gezielte Förderung des Freistaats in Forschungsprojekten zu innovativen Therapien eine wichtige Rolle. Sie ist eine verlässliche Basis dafür, dass Medizinische Fakultät und Universitätsklinikum ihr gemeinsames wissenschaftliches Profil kontinuierlich weiterentwickeln.
(Prof. Michael Albrecht, Medizinischer Vorstand des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus Dresden, am 20. August 2021 anlässlich der Installation eines neuen MR-Linearbeschleunigers für das Nationale Zentrum für Strahlenforschung in der Onkologie – OncoRay)
In allen Industrienationen sind Krebserkrankungen mittlerweile aufgrund der immer höheren Lebenserwartung nach den Herz-Kreislauf-Erkrankungen die zweithäufigste Todesursache. In Deutschland erkranken derzeit jährlich mehr als 500.000 Menschen neu an Krebs; über 230.000 Patienten versterben daran. Krebsforschung und eine wirksame Behandlung von Krebspatienten haben deshalb auch in Sachsen hohe Priorität.
Die Versorgung von Krebskranken auf höchstem medizinischem Niveau ist das Ziel des Nationalen Centrums für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC). Diese gemeinsame Einrichtung des Deutschen Krebsforschungszentrums, des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus Dresden, der Medizinischen Fakultät der TU Dresden und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf gehört zu den Onkologischen Spitzenzentren in Deutschland, die von der Deutschen Krebshilfe gefördert werden.
Um die Heilung von Krebserkrankungen durch eine optimale Strahlentherapie zu unterstützen, haben Wissenschaftler und Mediziner in Dresden 2005 OncoRay – Nationales Zentrum für Strahlenforschung in der Onkologie gegründet. Diese Forschungsplattform arbeitet daran, die Strahlentherapie so weiterzuentwickeln, dass die Dosis und räumliche Ausdehnung der Bestrahlung sehr viel genauer zu steuern ist. Am OncoRay forschen 80 Wissenschaftler unter anderem an Biomarkern für die individualisierte Strahlentherapie oder Verfahren für eine bildgestützte Hochpräzisionsstrahlentherapie.
Digitale Technologien für Operationssaal und Klinik im Universitätsklinikum Leipzig
Am Universitätsklinikum Leipzig (UKL) wurde 2021 das erste Zentrum für roboterassistierte und navigierte Chirurgie in Sachsen gegründet. Der Einsatz moderner Technik im Operationssaal ermöglicht minimal-invasive Chirurgie mit höchster Präzision.
Schon seit 2011 wird in Leipzig der Operationsroboter »da Vinci« eingesetzt. Mit den zwei vorhandenen Geräten konnten bereits mehrere tausend komplexe operative Eingriffe durchgeführt werden. Derzeit wird in der Messestadt ein Neubau mit drei Hybrid-Operationssälen errichtet. Um die große Expertise, die am UKL schon heute vorhanden ist, zu bündeln und auszubauen, werden dort Spezialisten aus zwölf Fachgebieten sowie das Innovationszentrum für Computer-assistierte Chirurgie (ICCAS) zusammengeführt.
3D-Druck als neue Technologie zur Herstellung von Implantaten
Künstliche Gelenke, Zahnimplantate und komplizierte Apparaturen für die Kieferorthopädie aus dem 3D-Drucker – daran arbeiten mehr als 120 Forschungseinrichtungen und Unternehmen gemeinsam in dem Zwanzig20-Netzwerk »Agent-3D – Additiv-generative Fertigung«. Die strategische Allianz, die vom Dresdner Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) koordiniert wird, erschließt in 36 Projekten vielfältige Einsatzbereiche für die innovativen Fertigungsverfahren.
Ein Einsatzbereich für den 3D-Druck ist die Medizintechnik. Denn die additiv-generative Fertigung ist ein Verfahren, das auf weitgehend virtualisierten Prozessketten beruht, und vor allem auch eine kostengünstige Herstellung von individualisierten Einzelstücken ermöglicht.
So erforschen Wissenschaftler in »MediSlice«, wie das additive Fertigungsverfahren Laser-Strahlschmelzen genutzt werden kann, um Implantate mit feinen, zellularen Strukturen zu produzieren, die ein besseres Einwachsverhalten des Knochens ermöglichen. In »MikroDent« wird eine Prozesskette für die Herstellung von Kunststoff-Metall-Hybridbauteilen mit verbesserten Oberflächeneigenschaften zum Einsatz in der Kieferorthopädie entwickelt. Maßgeschneiderte Apparaturen für kieferchirurgische Operationen entstehen in dem Projekt »3D osseo distrakt«.
Digital Health: Datenschätze heben für die bessere medizinische Versorgung von Patienten
Ein wichtiges Ziel sächsischer Wissenschaftler ist es, Erkenntnisse aus der Forschung noch schneller zum Patienten zu bringen. Um die Digitalisierung in der Medizin voranzutreiben, engagieren sie sich im Netzwerk Universitätsmedizin und in der Medizininformatik-Initiative. Es geht vor allem darum, Daten aus Forschung und Krankenversorgung allen Bereichen der Universitätsmedizin und weiteren Partnern zugänglich zu machen. Die sächsischen Hochschulen beteiligen sich an zwei der vier Konsortien der Medizininformatik-Initiative sowie an zwei der sechs vom BMBF geförderten Digitalen FortschrittsHubs Gesundheit.
Das Institut für Medizinische Informatik, Statistik und Epidemiologie der Medizinischen Fakultät an der Universität Leipzig Konsortialführer im Konsortium SMITH – Smart Medical Information Technology for Healthcare. Es soll die Vernetzung stärken und die Nutzung der großen Datenmengen in den klinischen Informationssystemen ermöglichen. Deshalb werden zunächst in Datenintegrationszentren die Voraussetzungen dafür geschaffen, Forschungs- und Versorgungsdaten standortübergreifend zu verknüpfen. Gleichzeitig entwickeln die Forscher innovative IT-Lösungen für konkrete medizinische Anwendungen.
Ein gutes Beispiel dafür, wie die Patientenversorgung durch die Nutzung bereits vorhandener klinischer Routinedaten verbessert werden kann, ist die Smartphone-App »ASIC – Algorithmische Überwachung in der Intensivversorgung«. Sie unterstützt Intensivmediziner dabei, eine gefährliche Komplikation frühzeitig und zuverlässig zu erkennen: Das akute Lungenversagen ist eine lebensbedrohliche Erkrankung mit einer Sterberate von bis zu 40 Prozent. Es wird häufig zu spät erkannt, obwohl die Patienten auf Intensivstationen engmaschig überwacht werden. Die Warn-App hat in der Corona-Pandemie bereits dazu beigetragen, Leben zu retten.
Die Versorgung von Patienten nach einer intensivmedizinischen Behandlung zu verbessern, dafür setzt sich der Digitale FortschrittsHub »DISTANCE – Digital Smart Hub for Advanced Connected Care« ein. Nach einem Aufenthalt auf der Intensivstation entwickeln Kranke oftmals schwerwiegende Symptome. Sie reichen von Atembeschwerden und körperlicher Erschöpfung bis hin zu Depressionsschüben und Gedächtnisstörungen. Dieses »Post Intensive Care Syndrome« (PICS) führt dazu, dass Betroffene häufig erneut stationär aufgenommen werden müssen.
Um solche Krankheitsverläufe nach intensivmedizinischer Betreuung besser verstehen und therapieren zu können, haben die Experten im Hub DISTANCE eine Smartphone-App entwickelt. Damit können Patientinnen und Patienten unkompliziert Daten übermitteln, und so ihre Versorgung und die Gesundheitsforschung unterstützen. Die App erinnert sie zudem an therapeutische Maßnahmen, wie die Einnahme von Medikamenten oder an Arzttermine. Zu den sächsischen Partnern im Digitalen FortschrittsHub DISTANCE gehören neben dem Universitätsklinikum Leipzig und der Universität Leipzig mit LIFE Management Cluster auch das Heinrich-Braun-Klinikum Zwickau und das Klinikum Chemnitz.
Die TU Dresden und das Universitätsklinikum Carl Gustav Carus beteiligen sich an dem Konsortium MIRACUM. Ziel ist es, klinische Daten, Bilddaten und Daten aus molekularen/genomischen Untersuchungen für innovative Forschungsprojekte nutzbar zu machen. Darüber hinaus soll MIRACUM unter anderem die Gewinnung von Patienten für klinische Studien vorantreiben sowie die Entwicklung einer Präzisionsmedizin für Krebspatienten unterstützen.
Das Universitätsklinikum Carl Gustav Carus und die TU Dresden koordinieren auch einen der sechs Digitalen FortschrittsHubs Gesundheit, die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert werden: Durch MiHUBx (Medical Informatics Hub in Saxony) soll eine flexible Infrastruktur für eine bessere Vernetzung von Akteuren des Gesundheitswesens sowie Projekten der Gesundheitsforschung entstehen.
Zu den Partnern gehören neben der Medizinischen Fakultät und der Fakultät Wirtschaftswissenschaften an der TU Dresden auch die Fakultät für Informatik der TU Chemnitz, die Hochschule Mittweida, das Klinikum Chemnitz, das Sächsische Makulazentrum, ein Verbund sächsischer Augenkliniken, sowie zahlreiche weitere regionale Kliniken und niedergelassene Ärztinnen und Ärzte. Im ersten Schritt wird MiHUBx digitale Werkzeuge und Dienstleistungen für drei konkrete Anwendungsfälle erarbeiten – KI-basierte Entscheidungshilfe bei diabetischen Augenerkrankungen, datengestütztes Pandemie-Management und digitale Vernetzung in der personalisierten Krebsmedizin.
Smart und dünn wie ein Haar: Sächsische Forscher entwickeln mikroelektronischen Katheter für die minimalinvasive Chirurgie der Zukunft
© Jacob Müller
Der weltweit dünnste flexible Mikrokatheter kommt aus Sachsen. Die innovativen Instrumente haben einen Durchmesser von nur 0,1 mm. Sie zeichnen sich zudem durch Strapazierfähigkeit und eine hohe Biokompatibilität aus. Bei der Entwicklung des Mikrokatheters haben Wissenschaftler der TU Chemnitz, vom Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung IFW Dresden sowie dem Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (CBG) sächsische Kernkompetenzen kombiniert. Geleitet wurde dieses interdisziplinäre Projekt von Oliver G. Schmidt. Auf seine Initiative hin entstand an der TU Chemnitz das Zentrum für Materialien, Architekturen und Integration von Nanomembranen (MAIN).
Mit dem Mikrokatheter schufen die Forscher ein smartes Werkzeug für die minimalinvasive Chirurgie. Denn in der Katheterwand sind bereits elektronische Komponenten eingebettet. Dies gelingt durch die sogenannte Swiss-Roll-Origami-Technik.
Bei der Swiss-Roll-Origami-Technik werden komplexe mikroelektronische Schaltungen auf extrem dünnen, formbaren Polymerfilmen erzeugt, die sich anschließend von selbst zu einer hochflexiblen Mikro-Röhrchenstruktur aufrollen. Die Swiss-Roll-Architektur vergrößert die nutzbare Oberfläche erheblich und ermöglicht es, Sensoren, Aktoren und weitere Mikroelektronik in der Wand des Röhrchens monolithisch zu integrieren. Außerdem verfügen die Katheter über einen Kanal, über den Flüssigkeiten im Körper gezielt direkt am Einsatzort verabreicht werden können. An der Katheterspitze befindet sich ein winziges Greifinstrument, mit dem Objekte erfasst und bewegt werden können. Denkbar wäre beispielsweise, damit kleinste Gewebeproben oder Blutgerinnsel zu entnehmen.
Starker Partner im Forschungsverbund: ZEISS Innovation Hub Dresden
Digitalisierung und Gesundheit sind große Zukunftsthemen. Ihre Verschmelzung bietet großes Wachstumspotenzial. Ich bin überzeugt davon, dass sich das Else Kröner Fresenius Zentrum in Dresden zu einem führenden Standort für Innovationen in der Gesundheitswirtschaft entwickeln wird. Biosaxony und Silicon Saxony sowie eine stark wachsende Softwarelandschaft bieten genau das richtige Umfeld, damit auch in den Life Sciences und auf dem Markt für Gesundheitsdienstleistungen innovative Technologien und Produkte ›Made in Saxony‹ entstehen können.
(Martin Dulig, Sächsischer Staatsminister für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr)
Auch Unternehmen beobachten die Entwicklung des Life-Science-Clusters Sachsen mit großem Interesse. So hat ZEISS 2021 in Dresden einen von weltweit vier ZEISS Innovation Hubs eingerichtet. Ein Kooperationsvertrag zwischen der Exzellenzuniversität TU Dresden und der ZEISS Gruppe soll die langjährige Verbindung der beiden Institutionen in den Bereichen Forschung, Lehre und Innovation, Weiterbildung und Internationalisierung sowie Recruiting festigen. ZEISS plant, den Innovation Hub zügig zu vergrößern und dabei das Themenspektrum über den anfänglichen biomedizinischen Fokus hinaus zu erweitern. Potenzial für weitere Anknüpfungspunkte sieht das Hub-Team in digitalen Technologien, Mikroelektronik und Informatik sowie im Bereich Künstliche Intelligenz, Nanotechnologie und Materialforschung.
ZEISS beteiligt sich an der Forschung im Else Kröner Fresenius Zentrum (EKFZ) für Digitale Gesundheit. Die ersten Forschungsaktivitäten zu Organoid-Modellen erfolgen gemeinsam mit der TU Dresden, dem Universitätsklinikum Dresden, dem Leibniz-Institut für Polymerforschung und dem Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik.
Bereits 2020 hatte ZEISS bereits die Saxonia Systems AG in Dresden übernommen. Das Software-Unternehmen trägt nun den Namen Carl Zeiss Digital Innovation.
Das Else Kröner Fresenius Zentrum für Digitale Gesundheit (EKFZ) ist eine fakultätsübergreifende Initiative der Dresdner Hochschulmedizin und der TU Dresden sowie außeruniversitärer Partner. Die Möglichkeiten neuer Kommunikationstechnologien, von Robotik, Sensorik, neuen Materialien und künstlicher Intelligenz zum Wohle der Patienten einzusetzen, nach europäischen Wertemaßstäben zu gestalten und positiv erlebbar zu machen, ist die Vision des neuen Zentrums. Ein »Living Lab« bildet den praktischen Rahmen für die patientennahe Forschung. Für das Zentrum wird ein eHealth Campus direkt auf dem Gelände des Dresdner Universitätsklinikums entstehen, wo erstmalig Mediziner und Ingenieure gemeinsam in unmittelbarem Praxisbezug lernen, lehren und forschen. Das EKFZ wird über eine Laufzeit von zehn Jahren mit insgesamt 40 Millionen Euro von der Else Kröner-Fresenius-Stiftung gefördert.
Innovationen aus Sachsen für den Kampf gegen das Corona-Virus
© Biotype GmbH
Um schnell und wirkungsvoll gegen die Corona-Pandemie vorgehen zu können, haben Unternehmen und Institutionen der sächsischen Biotech- und Medizintechnik-Branche ihre Kräfte gebündelt. Koordiniert durch den Branchenverband Biosaxony e. V. sowie den Standortverbund Dresden-concept, haben sie Kompetenzen und Knowhow eingebracht, um in kürzester Zeit Produkte und Dienstleistungen zur Bekämpfung des Virus bereitstellen zu können.
© Biosaxony e. V.
Weil die Corona-Pandemie globale Lieferketten teilweise erheblich beeinträchtigt hat, war Schutzausrüstung anfangs rar. Dresdner Forschungseinrichtungen waren in der Lage, kurzfristig auszuhelfen. So ist es dem Biosaxony e. V. gemeinsam mit DRESDEN-concept gelungen, innerhalb kürzester Zeit die Versorgung von Rettungsdiensten, Ärzten und Pflegeeinrichtungen mit Kunststoffvisieren abzusichern.
© Next3D
Mit einem Beatmungsgerät aus dem 3D-Drucker sorgte eine Forschergruppe der Universität Leipzig für Schlagzeilen: Während andere über Triage diskutierten, entwickelte Next3D innerhalb kürzester Zeit gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinenbau und Umformtechnik IWU sowie mit der Westsächsischen Hochschule Zwickau ein Notfallbeatmungsgerät. Ziel war es, schwerstkranken Covid19-Patienten auch dann helfen zu können, wenn es auf den Intensivstationen eng werden sollte.
© Adversis Pharma
Ob sich im Blut Antikörper gegen das Corona-Virus befinden, lässt sich mit einem Test aus Leipzig überprüfen, den die Adversis Pharma GmbH gemeinsam mit dem Institut für Bioanalytische Chemie der Universität Leipzig entwickelt hat. Damit lässt sich zudem feststellen, ob die Antikörper als Reaktion auf eine Infektion oder auf eine Impfung entstanden sind.
© Biotype GmbH
Millionen von Corona-Tests hat die Biotype GmbH produziert und ausgeliefert. Das Unternehmen mit Sitz in Dresden-Hellerau reagierte entschlossen, und fokussierte seine Kapazitäten auf die Bekämpfung der SARS-CoV-2-Pandemie. Nur 14 Tage benötigte das Team im März 2020 vom Projektstart bis zur ersten Auslieferung von PCR-Tests.
© GENEWIZ Germany GmbH
Das Leipziger Unternehmen GENEWIZ Germany GmbH bietet im Verbund mit Brooks Life Sciences ein umfangreiches Portfolio von DNA-Analysen, Gensynthese und verwandten Dienstleistungen an. Ziel ist es, Kunden aus der pharmazeutischen, biopharmazeutischen und biotechnologischen Industrie bei der Entwicklung wirksamer Methoden für die Prävention, Untersuchung und Therapie von SARS-CoV-2 zu unterstützen.
© ROBOSCREEN GmbH
Die ROBOSCREEN GmbH aus Leipzig, ein Spezialist für Labordiagnostik, liefert Reagenzien und Laborgeräte für die Aufbereitung von Probenmaterial und sorgt so mit dafür, dass es gelingt, die großen Mengen an PCR-Tests zu bewältigen, die aufgrund der Corona-Pandemie derzeit täglich anfallen. Das mittelständische Unternehmen unterstützt insbesondere auch städtische Kliniken und Anbieter von Labordienstleistungen, die nicht zu großen Konzernen gehören.
© c-LEcta GmbH
Einen wichtigen Hilfsstoff für die Produktion von Corona-Impfstoffen hat die c-LEcta GmbH aus Leipzig entwickelt: Das Enzym Denarase ermöglicht es, die Erbsubstanz von Wirtszellen, die bei biotechnologischen Herstellungsprozessen eingesetzt werden, vollständig wieder aus dem Impfstoff zu entfernen.
Nach einem Wirkstoff zur Bekämpfung von akutem Lungenversagen (ARDS) sucht die Mannin GmbH. Ziel des Leipziger Biotech-Startups ist es, schnellstmöglich Medikamente zur Therapie dieser gefährlichen Erkrankung, die im Zuge einer Infektion mit COVID-19 auftreten kann, bereitzustellen.
© Schaumaplast GmbH & Co. KG
Verpackungslösungen, die den sicheren Transport der Impfstoffe von den Herstellern zu Impfzentren und Hausärzten ermöglichen, hat das Unternehmen Schaumaplast entwickelt. Die Thermocon-Boxen aus dem sächsischen Nossen garantieren eine verlässliche Kühlkette für sensible Pharmaprodukte.
Digitalisierungsstrategien für Krankenhäuser, smarte Konzepte für Raumnutzung und Infrastruktur, flexibel konfigurierbare Bauwerke für die Life-Sciences-Branche – die Architekten und Ingenieure der Drees & Sommer Leipzig GmbH unterstützen ihre Kunden dabei, mit Innovationen auf Herausforderungen zu reagieren. Sie nutzen die Erfahrungen aus der Corona-Pandemie, um Prozesse und Bauwerke resilient und somit pandemiesicher zu gestalten.
