Tools4Life

Werkzeuge und Methoden für die (Bio)Pharmazie

Die Lebenserwartung in Deutschland steigt. Gleichzeitig verlangen bekannte und neue Krankheitsbilder nach verbesserten Konzepten für Diagnostik und Therapie. Wie kann hochinnovative, interdisziplinäre Forschung und Entwicklung hierzu einen wesentlichen Beitrag leisten? Daran arbeitet der Zukunftscluster-Finalist Tools4Life aus der Region Göttingen/Südniedersachsen.

Ersatz
Ultrahochauflösende bildbasierte Analyse von Zellmodellen. Quelle: © Laser-Laboratorium Göttingen LLG

Was macht den Zukunftscluster-Finalisten aus?

Um die Gesundheit der Menschen nachhaltig zu erhalten oder wiederherzustellen, muss man die molekularen Mechanismen von Krankheiten genau untersuchen, verstehen und mit Medikamenten therapieren können. Hierfür werden die besten analytischen Instrumente, insbesondere Mikroskope mit molekularer Auflösung (von 10 bis hinunter zu einem Nanometer = Nanoskopie) sowie die besten Screening- und Zell-Assays benötigt. Im Zentrum von Tools4Life stehen Verfahren und Instrumente für molekulare Analysen und Screenings, wie etwa bildgebende Sonden und funktionalisierte Farbstoffe. So können molekulare Mechanismen von Krankheiten sowie hochspezifische Moleküle zu ihrer Behandlung sichtbar gemacht und in der Wirkstoffforschung eingesetzt werden. Der Zukunftscluster-Finalist bringt hierfür eine einzigartige Konstellation renommierter Akteure aus der grundlegenden und anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung mit, die in komplementären Technologiefeldern weltweit führend sind.

Welche Vorteile bringt der Ansatz für den Innovationsstandort Deutschland?

Der globale Bedarf an bildgebenden Spitzentechnologien ist enorm, woraus sich ein sehr hohes Marktpotential ergibt. Der renommierte Standort Göttingen ist in diesem Kontext exzellent aufgestellt, um eine in Deutschland einzigartige Anlaufstelle für Spitzenforschung und Unternehmensgründungen im Bereich der photonikgestützten Werkzeuge für die Lebenswissenschaften zu bilden.

Warum „Zukunftscluster-Finalist“?

In der 1. Wettbewerbsrunde wurden 16 Zukunftscluster-Finalisten ausgewählt, die in der Konzeptionsphase eine Clusterstrategie entwickeln sollen. Ende Januar 2021 wird eine unabhängige Jury dem BMBF bis zu sieben Finalisten zur weiteren Förderung empfehlen. Diese ausgewählten Finalisten dürfen dann den Titel „Zukunftscluster“ tragen.

Weitere Hintergrundinformationen zu Tools4Life

Mit den folgenden Texten stellt sich Ihnen der Zukunftscluster-Finalist Tools4Life vor.

Um die Gesundheit der Menschen nachhaltig zu erhalten oder wiederherzustellen, müssen die molekulare Mechanismen von Krankheiten genau verstanden und wirksame Medikamente zu deren Behandlung zur Verfügung gestellt werden. Die Entwicklung eines neuen Medikaments dauert derzeit jedoch meist über ein Jahrzehnt, erfordert Investitionen von über einer Milliarde Euro und ist mit hohen Risiken verbunden. Grund hierfür ist unter anderem, dass keine effizienten Instrumente und Methoden zur Verfügung stehen, um unerwünschte biochemische Wechselwirkungen auf der molekularen Ebene rechtzeitig zu erkennen. Somit kann nur schwerlich eine belastbare Vorhersage über die Eignung einer therapeutischen Substanz in einer frühen Entwicklungsphase getroffen werden.

An diesem neuralgischen Punkt der Gesundheitsforschung setzt Tools4Life an. In einer Gruppe von Partnern aus den Bereichen Biologie, Chemie, Medizin, Pharmazie, Physik und Informatik sollen die weltweit besten Instrumente und Methoden für die Wirkstoffentwicklung von Morgen entstehen – insbesondere Mikroskope mit molekularer Auflösung sowie sehr leistungsfähige Screening- und Zell-Assays. Kosten und Zeitbedarf, die für das Erlangen von neuen Erkenntnissen zu Krankheiten notwendig sind, sollen so drastisch reduziert werden und Therapien und Medikamente schneller und kostengünstiger bei den Menschen ankommen.

Die in der Region Göttingen/Südniedersachsen vorhandenen Technologien und Ergebnisse aus grundlegender Forschung sind genau diejenigen, die aus Sicht des Zukunftscluster-Finalisten für eine gezielte Entwicklung und Anwendung von hochspezialisierten, automatisierten, multi-parallelen Analysesystemen, für die Erforschung und Entwicklung von hochauflösenden Bildgebungsverfahren sowie für die Entwicklung innovativer Datenanalysekonzepte notwendig sind: Superauflösende Fluoreszenzmikroskopie; MINFLUX-Nanoskopie (das derzeit einzige Fluoreszenzmikroskop mit einer Auflösung im Bereich der Größe eines einzigen Moleküls); integrierte Nanoskopielösungen, funktionalisierte Farbstoffe und bildgebende Sonden (die als Fluoreszenzmarker für anspruchsvolle, hochmoderne Anwendungen in der Gesundheitsforschung dienen); Modellierung und Simulation von biologischen Systemen durch Kombination von mechanistisch-kausalen und phänomenologisch-korrelativen Modellen. Darüber hinaus stehen Methoden und Systeme für das Hochdurchsatz-Screening von neuen pharmazeutischen Wirkstoffkandidaten zur Verfügung und ermöglichen den Akteuren von Tools4Life innerhalb von Stunden tausende Experimente durchzuführen und mehrere Millionen Datensätze zu generieren.

Im Rahmen der Konzeptionsphase von Tools4Life werden eine konsolidierte Darstellung der vorhandenen grundlegenden Forschungsergebnisse in der Region Göttingen/Südniedersachsen mit Blick auf Potenziale und Hemmnisse für die Weiterentwicklung zu neuen Produkten und Dienstleistungen erstellt. Außerdem wird eine Forschungs- und Innovationsstrategie für den Cluster auf Basis eines gemeinsamen Zukunftsbilds entwickelt. Darüber hinaus werden Projektvorhaben erarbeitet, die zur Umsetzung der Gesamtstrategie beitragen. Die Erstellung eines Konzepts zur Förderung junger Forschender sowie von Unternehmensgründungen dient dem Aufbau von nachhaltigen Kompetenzen und Ressourcen.

Die Konzeptionsphase wird federführend von den beiden geförderten Partnern Laser-Laboratorium Göttingen und Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie gestaltet. Weiterhin sind die Universität und die Universitätsmedizin Göttingen sowie die Unternehmen Sartorius, Evotec, Abberior, Abberior Instruments und NanoTag in die Konzeption des Clusters eingebunden.

Auf einen Blick
  • Projektlaufzeit: 01.05.2020 bis 31.10.2020
  • Zuwendung des Verbundes: 168.578,51 € (inkl. Projektpauschale)
  • Zuwendungsempfänger: Laser-Laboratorium Göttingen; Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie
  • Weitere Partner, die die Arbeiten der Konzeptionsphase unterstützen: Universität Göttingen; Universitätsmedizin Göttingen; Sartorius AG; Abberior GmbH; Abberior Instruments GmbH; Evotec International GmbH; NanoTag Biotechnologies GmbH

Die Lebenserwartung der Menschen in Deutschland ist im Vergleich zur Mitte des vergangenen Jahrhunderts um zehn Jahre gestiegen. Gleichzeitig nehmen jedoch Volkskrankheiten wie Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Krebs oder Demenz zu. Darüber hinaus werden bakterielle und virale Infektionskrankheiten weltweit zu einer immer größeren Bedrohung. Problemkeime, die gegen gängigen Antibiotika beziehungsweise Virostatika resistent sind, stellen die Medizin vor große Herausforderungen. Vor allem neue Viren verbreiten sich aufgrund der hohen globalen Mobilität sehr schnell, wie an dem jüngsten Beispiel der COVID-19-Pandemie zu erkennen ist.

Tools4Life hat das Ziel –  auf Grundlage des Verständnisses von Krankheiten auf molekularer Ebene und mit Hilfe von hochinnovativen und automatisierten Instrumenten und Methoden – die für die Entwicklung neuer Medikamente und Therapien erforderliche Zeit und die hiermit verbundenen Kosten nachhaltig zu reduzieren. Damit leistet Tools4Life einen wesentlichen Beitrag zur zukünftigen Bekämpfung von Krankheiten.

Zu entwickelnde automatisierte hochspezialisierte Analyseplattformen fördern zudem gemeinsam mit autonomer, auf künstlicher Intelligenz basierender Datenauswertung die Anwendung digitaler Verfahren in der Gesundheitsforschung.