InfectoGnostics
Forschungscampus InfectoGnostics
Der Forschungscampus InfectoGnostics in Jena beschreitet als Partnerschaft zwischen Wissenschaft und Wirtschaft neue Wege in der Diagnostik von Infektionen. Verschiedene Partner aus Forschung, Industrie und Klinik entwickeln gemeinsam neuartige Lösungen für eine bessere Vor-Ort-Diagnostik von Infektionserkrankungen – von der innovativen Idee bis hin zum Produkt.
Was macht den Forschungscampus aus?
Der Forschungscampus InfectoGnostics entwickelt und kombiniert lichtbasierte und molekularbiologische Verfahren, um Infektionserreger (Viren, Bakterien und Pilze) und deren Antibiotikaresistenzen zuverlässig zu detektieren und auch die Wirtsantwort (z. B. bei Sepsis) besser zu verstehen. Im Dreiklang von Technologie, medizinischer Anwendung und Herstellung entstehen so Labor- und Schnelltests für den Einsatz in der Human- und Veterinärmedizin sowie für Analysen von Wasser und Lebensmitteln.
Durch die Kooperation auf Augenhöhe von öffentlichen und privaten Partnern, insbesondere kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU), baut der Forschungscampus InfectoGnostics Barrieren für die Etablierung neuer Diagnostika ab und beschleunigt die Translation in marktreife Produkte. Am medizinischen Bedarf orientierte Lösungen aus der Grundlagenforschung gelangen so schneller in die diagnostische Routine und damit zu Anwenderinnen und Anwendern.
Jena bietet als wichtiger Standort für Forschung und Entwicklung in der Photonik (lichtbasierte Verfahren) und Biotechnologie besonders günstige Voraussetzungen, um völlig neue diagnostische Lösungen bis zu marktreifen Diagnostikprodukten zu entwickeln. Der Forschungscampus InfectoGnostics bringt klinische Expertise direkt zur industriellen Forschung, Entwicklung und Fertigung. Zudem ermöglicht der Forschungscampus eine gemeinsame Nutzung von Forschungsgeräten, sowie den Zugriff auf Patientenproben.
Worauf liegt der inhaltliche Schwerpunkt des Forschungscampus?
Ausbrüche mit mehrfach resistenten Infektionserregern wie MRSA nehmen auf der ganzen Welt zu. Völlig neue Stämme von antibiotikaresistenten Keimen stellen somit eine globale Bedrohung dar, erschweren die Behandlung oder machen sie unmöglich. Die moderne Infektionsdiagnostik benötigt deshalb zuverlässige Lösungen, die schnell, kostengünstig und vor Ort Infektionserreger und ihre Resistenzen detektieren. Der Forschungscampus InfectoGnostics setzt hier an. Partner aus akademischer und industrieller Forschung arbeiten in gemeinsamen Projekten, um innovative diagnostische Ansätze schnell in die Patientenversorgung zu bringen. Dabei stehen photonische und molekularbiologische Methoden im Vordergrund, unterstützt durch Methoden der Bioinformatik und auch zunehmend mittels künstlicher Intelligenz.
Weitere Hintergrundinformationen
Im Rahmen der ersten Förderphase etablierte der Forschungscampus InfectoGnostics eine gemeinsame Infrastruktur zum Forschen unter einem Dach am Zentrum für Angewandte Forschung (ZAF) in der Jenaer Innenstadt. Die Partner vernetzten sich intensiv und dauerhaft miteinander und entwickelten eine Kultur der Zusammenarbeit. Zudem baute der Forschungscampus eine Patientenkohorte zur Erforschung der Pneumonie (Lungenentzündung) bei Immunsuppression (eine Unterdrückung des körpereigenen Abwehrsystems), eine Biobank (Sammlung von Stoffen, wie Körperflüssigkeiten oder Gewebeproben, mit assoziierten, in Datenbanken verwalteten Daten) und eine auch für die nächsten Entwicklungsschritte relevante Probenlogistik auf. Der Forschungscampus InfectoGnostics entwickelte erfolgreich erste marktreife Diagnostika und zahlreiche Prototypen der lichtbasierten und molekularbiologischen Diagnostik in der ersten Phase.
Die zweite Förderphase des Forschungscampus InfectoGnostics zeichnete sich durch eine dauerhafte Interaktion der Partner und einen verstärkten Fokus auf die Verwertung der durch die Partner entwickelten Technologien aus. Im Bereich der humanen Infektionsdiagnostik untersuchten die Forschenden neben Erregern (Bakterien, Viren und Pilze) und deren Antibiotikaresistenzen, auch zunehmend die Immunantwort des Wirtes auf die Infektion und auf Impfungen. Damit erschloss der Forschungscampus weitere Anwendungsfelder und neue Märkte in der Tiermedizin und Umwelt-/Lebensmittel-Analytik (insbesondere in Bezug auf Wasser). Die Partner erweiterten die gemeinsame Forschungsstrategie somit und stellten sie auf eine breite Grundlage für die spätere Verwertung. Der Forschungscampus InfectoGnostics validierte entstandene Prototypen im klinischen Umfeld.
Sechs Förderprojekte des Forschungscampus InfectoGnostics (Leitprojekte) bildeten die inhaltlichen Schwerpunkte der zweiten Förderphase: Neben der Weiterentwicklung biospektroskopischer Methoden (experimentelle Verfahren, mit denen beispielsweise biologische Merkmale von Bakterien über das von ihnen zurückgestreute Lichtspektrum bestimmt werden) zur Detektion von Erregern und deren Antibiotikaresistenzen und Methoden zur Bestimmung des Impfstatus, setzte der Forschungscampus verstärkt Bioinformatik und KI ein. Die parallele Mehrfachtestung (Multiplexing) erfolgte mithilfe modularer oder offener Technologieplattformen. Dabei entwickelte der Forschungscampus u. a. Tests, die für Mensch und Tier geeignet sind. Im klinischen Begleitforschungsprojekt POCT-ambulant baute der Forschungscampus einen einzigartigen Forschungs-Entwicklungs-Praxis-Dialog auf, der die anderen Leitprojekte wissenschaftlich begleitet und sie bei Bedarfsermittlung für ihre diagnostischen Lösungen berät. Dieses Konstrukt verbindet die Partner im Forschungscampus mit niedergelassenen Ärztinnen und Ärzten, Praxispersonal und Patientinnen und Patienten.
In der dritten Förderphase widmet sich der Forschungscampus InfectoGnostics sieben neuen Leitprojekten, die sich mit zentralen diagnostischen Herausforderungen in Laboren, Klinik, Industrie und Pflege beschäftigen und zeitnah neue Diagnostikprodukte zur Anwendung in die Praxis bringen wollen. So sollen beispielsweise neue molekulare Schnelltests entstehen, die den frühzeitigen Nachweis von Durchfallerregern in Pflegeeinrichtungen ermöglichen. Das hilft, akute Ausbrüche von Magen-Darm-Infektionen in Pflegeeinrichtungen schneller zu erkennen, um das Personal bei der Umsetzung spezifischer Reinigungs- und Hygienemaßnahmen zu unterstützen. Ein anderes Projekt entwickelt quantitative Vor-Ort-Tests zur Bestimmung von drei Entzündungsmarkern. So sollen mit dem Smartphone auslesbare Streifentests entstehen, die eine Unterscheidung zwischen viralen und bakteriellen Infektionen und eine Abgrenzung von anderen Entzündungsursachen ermöglichen.
Die zuvor schon im Forschungscampus entwickelten biophotonischen Technologien werden zudem konsequent für neue klinische Anwendungen weiterentwickelt: So wird ein Raman-spektroskopisches System zur Analyse der Immunantwort erforscht. Dabei werden winzige Wellenlängen-Verschiebungen im Streulicht genutzt, um die Charakterisierung von T-Zellen (spezialisierte weiße Blutkörperchen) direkt am Patienten zu ermöglichen. Das Ergebnis zeigt beispielsweise, ob T-Zellen durch eine Infektion aktiviert wurden. Darüber hinaus sollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen innovativer Einsatz der digitalen PCR zum Erregernachweis aus zellfreier DNA entwickeln, der eine hochsensitive Diagnostik erlauben könnte. Damit sollen sie zellfreie DNA, also kleinste Mengen von DNA, die sich nach dem Tod einer Zelle im Blutstrom oder Urin finden lassen, zur Diagnostik sonst schwer identifizierbarer Erkrankungen wie Pilzinfektionen der Lunge (Aspergillose) oder infektiöser Entzündungen der Herzinnenhaut (Endokarditis) nutzen. Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Entwicklung automatisierter Organ-on-Chip-Plattformen. Diese Labormodelle erlauben die Nachbildung der komplexen mikroarchitektonischen und funktionellen Eigenschaften humanen Gewebes. Solche Nachbildungen von Organfunktionen können als diagnostisches Werkzeug dienen, um die Wirksamkeit von Substanzen gegen bakterielle Erreger zu testen und so bei der Entwicklung neuer wirksamer Antibiotika zu helfen.
Am Forschungscampus entsteht so ein einzigartiges Portfolio an diagnostischen Lösungen, das verschiedene klinische und technologische Bedarfe abdeckt und auf offenen, modularen Plattformen aufbaut. Dadurch machen die Forschenden die Entwicklungen gezielt auch für externe Partner nutzbar– insbesondere für Start-ups, KMU und Kliniken. Parallel bündelt der Forschungscampus InfectoGnostics in den Bereichen Methodenentwicklung, regulatorische Beratung, Zugang zu noch leistungsfähigerer Infrastruktur und Weiterbildung und wird so die Partnerschaft langfristig als zentrale Transferstelle für Infektionsdiagnostik und Biotechnologie verstetigen.
Über die geförderten Projekte hinaus engagiert sich der Forschungscampus InfectoGnostics in zahlreichen zusätzlichen Aktivitäten, die Ausbildung, Wissenstransfer und die Unterstützung von Start-ups miteinander verbinden. In internationalen Ausbildungsprogrammen wie Innovative Training Networks der EU haben die InfectoGnostics-Partner maßgeblich an der Qualifizierung junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mitgewirkt, etwa durch vom Forschungscampus InfectoGnostics organisierte Workshops zu Translation und Entrepreneurship.
Der Forschungscampus InfectoGnostics ist zudem aktives Mitglied in nationalen und internationalen Netzwerken wie dem AK BioRegio oder der BEAM Alliance und ist als langfristige strategische Partnerschaft auch Teil des Maßnahmenkatalogs der Deutschen Antibiotika-Resistenzstrategie (DART 2030) der Bundesregierung. Darüber hinaus unterstützt der Forschungscampus den Aufbau der diagnostischen Bereiche einer neuen, gemeinsam genutzten Translationsinfrastruktur, dem Leibniz-Zentrum für Photonik in der Infektionsforschung (LPI), einem Projekt der Nationalen Roadmap für Forschungsinfrastrukturen.
Regelmäßige Veranstaltungsformate wie die DiagnosTech-Lectures oder die Beteiligung an der Langen Nacht der Wissenschaften, ebenso wie Auftritte auf Leitmessen (MEDICA, analytica, AACC) und Konferenzen (u. a. AMR Conference, Deutsche Biotechnologietage, DGHM, Diagnostics4Future), machen den Forschungscampus und seine Partner weit über Thüringen hinaus sichtbar. Nicht zuletzt bietet der Forschungscampus InfectoGnostics jungen Unternehmen und KMU umfangreiche Unterstützung – von Mentoring und Investoren-Pitches über gemeinsame Messeauftritte bis hin zur Nutzung von Infrastruktur.
Mit dem Digitalisierungsprojekt AVATAR treibt der Forschungscampus zudem die sichere Nutzung sensibler Gesundheitsdaten voran und erprobt neue Verfahren der Anonymisierung und Datenspende, die wichtige Impulse für personalisierte Medizin liefern.
Zu den bedeutendsten Highlights des Forschungscampus InfectoGnostics gehört die Eröffnung der gemeinsamen Infrastruktur im Zentrum für Angewandte Forschung. Sie ermöglicht eine enge Kooperation von Wissenschaft, Klinik und Industrie unter einem Dach. Vier Gründungsmitglieder des Forschungscampus bauen zudem derzeit gemeinsam das Leibniz-Zentrum für Photonik in der Infektionsforschung auf. Das erweitert die dem Forschungscampus zur Verfügung stehende Infrastruktur und stärkt die Möglichkeiten zur Translation von innovativer Forschung in konkrete Diagnostikprodukte. Dass die Beschleunigung der Translation schon heute gelingt, zeigen zahlreiche erfolgreiche Entwicklungen der vergangenen Jahre: So entstanden marktreife Tests wie Corona-Schnelltests und Multiplex-Streifentests zur Bestimmung von Impfstatus und Resistenzfaktoren, für die es inzwischen auch ein smartphone-basiertes Verfahren zur präzisen digitalen Auswertung gibt. Hinzu kommen Diagnostikplattformen wie BLINK X und BLINK ONE, die eine digitale Multiplex-PCR binnen weniger Minuten möglich machen oder die „Inter-Array“-Technologie zur schnellen Erreger-Genotypisierung mittels eines vollautomatischen Microarray-Readers. Auch hochinnovative Prototypen wie die photonische Diagnostiksysteme RAMAN2GO/RamanBioAssay und industrienahe Lösungen zur Wasseranalyse verdeutlichen, wie aus innovativer Forschung im Forschungscampus konkrete Anwendungen hervorgehen.
Die Förderinitiative „Forschungscampus“ gibt den Akteuren Raum für langfristige Forschungskooperationen und Investitionen in Forschungsinfrastrukturen, die den Wissens- und Technologietransfer beschleunigen. Unter anderem damit zahlt die 2011 gestartete Förderinitiative auf die Hightech Agenda Deutschland ein. Die Forschungscampi binden die Zivilgesellschaft ein. So stellen sie sicher, dass nicht nur die Sichtweise der Anwender, sondern auch von Betroffenen direkt in ihre Entwicklungen einfließen und Teil der Lösung von gesellschaftlichen Herausforderungen werden. Die Forschungscampi unterstützen wissenschaftliche Ausgründungen und dienen in Innovationsökosystemen als technologische Ermöglicher. Sie fördern gezielt den wissenschaftlichen Nachwuchs und tragen zur Fachkräftesicherung bei. Bei vielen Partnern entstanden infolge ihrer Beteiligung an den Forschungscampi neue Arbeitsplätze.
Der Forschungscampus InfectoGnostics setzt auf starke Partnerschaften, Dialog und Partizipation als Grundpfeiler einer interdisziplinären Diagnostika-Entwicklung. Der Forschungscampus verfolgt mit kooperativen Forschungsansätzen den Transfer von Technologien in Produkte und Services. Das Konzept des Forschungscampus InfectoGnostics reicht dabei von Molekularbiologie, Biophotonik und Mikrofluidik über modernste bioinformatische Methoden bis hin zu innovativen Therapieansätzen. Der Forschungscampus InfectoGnostics verfolgt eine offene Innovationskultur, die die Validierung von Technologien („Reallabore“) und den Transfer in Anwendungen einschließt. Zudem setzt der Forschungscampus InfectoGnostics neben dem Wissenstransfer zu Infektionskrankheiten mit einem begleitenden Forschungs-Entwicklungs-Praxis-Dialog auf die direkte Beteiligung der Gesellschaft.
