Forschungscampus InfectoGnostics

Vom Datendschungel zur Anwendung: Die Erfolgsgeschichte des Start-up nanozoo

Bioinformatische Analysen haben in Kliniken an Bedeutung gewonnen. Mit ihrer Methoden-Expertise dazu gründeten Jenaer Kliniker 2019 ein Start-up. Mittlerweile ist nanozoo etabliert. Ohne die Nähe zu Wissenschaft, Medizin und Wirtschaft im Forschungscampus InfectoGnostics wäre diese Erfolgsgeschichte nicht geschrieben worden.

Manchmal beginnt eine Erfolgsgeschichte nicht mit einem Produkt, sondern mit einer Fragestellung. Bei der nanozoo GmbH war die Frage, wie aus immer schneller und günstiger verfügbaren Sequenzdaten tatsächlich verwertbares Wissen wird. Denn während Technologien wie das sogenannte „Nanopore Sequencing“ die Genomanalysen in den vergangenen Jahren deutlich zugänglicher gemacht haben, verlagerte sich die eigentliche Herausforderung: weg von der Datenerzeugung, hin zur bioinformatischen Auswertung. Genau dort setzt nanozoo an – und genau dort zeigt sich, warum der Forschungscampus InfectoGnostics für solche Ausgründungen ein optimales Umfeld bietet. Der Forschungscampus bringt mehr als 30 Partner aus Wissenschaft, Medizin und Wirtschaft zusammen und begleitet Entwicklungen gezielt von der Idee bis zur diagnostischen Anwendung.

Aus einem konkreten Bedarf heraus gegründet

Dr. Christian Brandt, Dr. Adrian Viehweger und Dr. Martin Hölzer – drei Wissenschaftler an der Schnittstelle zwischen Universitätskliniken und Bioinformatik – gründeten 2019 nanozoo. Das war ein Umfeld, in dem Sequenzierung schon länger keine abstrakte Zukunftstechnologie mehr war, sondern ein tägliches Werkzeug in der Forschung und der Infektionsmedizin. Im Institut für Infektionsmedizin und Krankenhaushygiene des Universitätsklinikums Jena (UKJ) entwickelt Brandts Arbeitsgruppe „Cloud Computing and Sequencing“ bioinformatische Pipelines für wissenschaftliche Fragestellungen sowie für die Patientenversorgung. Eine bioinformatische Pipeline ist ein Satz komplexer Algorithmen, mit dem Forschende Sequenzdaten automatisch verarbeiten können. Sie zeigt dann zum Beispiel eine Liste der Varianten eines bakteriellen Resistenzgens. Diese Arbeitsgruppe befindet sich somit stets an der Schnittstelle zwischen Labor, Klinik und Datenanalyse. So entstand eine klare Gründungsidee: nicht nur noch mehr Daten zu produzieren, sondern bioinformatische Auswertungen so anwenderfreundlich, schnell und reproduzierbar zu machen, dass sie in Forschung und Versorgung rasch zu Verbesserungen führen.

„Dass der Forschungscampus für unser Startup ein idealer Nährboden war, liegt auf der Hand“, sagt Christian Brandt. „Im Forschungscampus InfectoGnostics arbeiten Expertinnen und Experten aus Forschung, Klinik und Unternehmen seit Jahren eng zusammen. Da werden Engpässe früher sichtbar – und Lösungen schneller greifbar.“ Der Forschungscampus InfectoGnostics ist genau auf diesen Transfer ausgelegt: Neue diagnostische Ansätze sollen nicht in der wissenschaftlichen Nische bleiben, sondern ihren Weg in die Praxis finden. Für nanozoo bedeutete das von Anfang an ein Umfeld, in dem wissenschaftliche Expertise mit realen Anwendungsfragen verbunden war. So wurde aus bioinformatischer Spezialkompetenz Schritt für Schritt ein Unternehmen mit eigenem Profil.

Schnell handlungsfähig in der Pandemie

Wie relevant ein solches Profil werden kann, zeigte die Corona-Pandemie. Anfang 2021 stellte nanozoo ein Portal bereit, über das medizinisches Personal Daten aus der Genomsequenzierung von SARS-CoV-2-Isolaten (also aus der Patientenprobe gewonnene und getrennt von dieser vermehrte Erreger) kostenlos analysieren und aufbereiten konnte. Das war nötig, um die vielen neu auftretenden Varianten des Virus zu identifizieren und nachzuverfolgen. Die Daten wurden binnen weniger Stunden verarbeitet und die resultierenden Genomsequenzen wurden anhand der RKI-Qualitätsmetriken geprüft. Für viele Labore bedeutete das eine spürbare Entlastung in einer Zeit, in der die Sequenzierung plötzlich zu einem zentralen Instrument der Überwachung des Infektionsgeschehens wurde.

Brandt beschrieb das damals als Chance, das neu entwickelte Portal unter realen Bedingungen zu testen – und zugleich ganz praktisch zur Pandemiebekämpfung beizutragen. Genau dieser Mix aus wissenschaftlicher Kompetenz, Reaktionsgeschwindigkeit und Anwendungsnähe macht nanozoo zu einer typischen Forschungscampus-Geschichte.

Vom Pandemieeinsatz zu neuen Transferprojekten

Dass nanozoo weit über diesen akuten Krisenmoment hinausgewachsen ist, zeigte sich auch ab 2023 in einer systematischen Auswertung von Mobilitäts- und Genomdaten. Die Pandemie hatte deutlich gemacht, wie wichtig eine frühzeitige Verfolgung von Ausbrüchen und Infektionswegen ist. An diesem Punkt knüpfte nanozoo zusammen mit UKJ-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftlern sowie dem – später ebenfalls dem Forschungscampus InfectoGnostics beigetretenen – Jenaer Unternehmen SMA an: Gemeinsam konnten die drei Partner zeigen, wie mittels anonymisierter Mobilfunkdaten, Postleitzahlen und Genomdaten ein zuverlässiges Monitoring des Infektionsgeschehens in ganz Thüringen möglich ist. Über neun Monate analysierten die Forschenden dafür mehr als 6.500 anonymisierte Patientendaten aus Thüringen und führten sie mit öffentlich zugänglichen Genomdaten sowie geclusterten Mobilitätsinformationen zusammen.

Das Ergebnis: Die Ausbreitung von Varianten ließ sich genauer nachvollziehen, Verzerrungen in epidemiologischen Daten wurden sichtbar, und für regionale Ausbrüche eröffnete sich die Perspektive einer gezielteren Testung und Probennahme. Vergleichbar sei eine solche Analyse laut Brandt mit einer Ameisenstraße: Man sieht Bewegungsmuster und Dynamiken, ohne einzelne Personen identifizierbar zu machen.

Partner im Leitprojekt NEXD der dritten Forschungscampus-Förderphase

Dass nanozoo heute bereits selbst die inhaltliche Weiterentwicklung des Forschungscampus mitprägt, zeigt das neue Forschungsvorhaben NEXD. Es gehört zu den sieben Leitprojekten, mit denen der Forschungscampus InfectoGnostics seit Beginn der dritten Förderphase an Diagnostiklösungen der nächsten Generation arbeitet. In NEXD erforschen die Partner, wie sich DNA, die außerhalb von Zellen in Körperflüssigkeiten zirkuliert, für schwer zu diagnostizierende Infektionen nutzen lässt – etwa bei Endokarditis (Entzündung der Herzinnenhaut) oder bei invasiver pulmonaler Aspergillose (lebensbedrohliche Schimmelpilzinfektion der Lunge). Gemeinsam mit der BLINK AG, dem Leibniz-Institut für Photonische Technologie (Leibniz-IPHT) und dem Universitätsklinikum Jena arbeitet nanozoo daran, dass sie die gewonnene DNA möglichst vollständig und ohne Verzerrungen analysieren können.

In Kooperation mit dem Leibniz-IPHT wird nanozoo hierfür eine KI-gestützte Software entwickeln, die die Dateninterpretation vereinfacht, mögliche Kosten senkt und den hypothesenfreien Pathogennachweis beschleunigt. Ein hypothesenfreier Pathogennachweis erkennt sämtliche Erreger, ohne dass man vorher wissen oder vermuten muss, wonach man sucht. Perspektivisch soll daraus ein gemeinsamer Service entstehen, der den gesamten diagnostischen Workflow von der Probe über die Genbestimmung bis zur automatischen Auswertung und intelligenten Einordnung der Ergebnisse abdeckt. So könnte am Ende selbst ohne Expertenwissen schon eine erste Handlungsempfehlung oder eine automatische Warnung vor Kontaminationen und unklaren Ergebnissen erfolgen. Das Start-up steht mit seiner Ausrichtung auf konkrete Lösungsansätze exemplarisch für viele Partner im Forschungscampus InfectoGnostics, die nicht nur wissenschaftlichen Fortschritt vorantreiben, sondern zugleich den Transfer in Produkte und Dienstleistungen mitgestalten.

Vielleicht ist das die eigentliche Pointe dieser Geschichte: nanozoo ist nicht trotz seines wissenschaftlichen Ursprungs erfolgreich geworden, sondern gerade deswegen. Das Unternehmen entstand aus einem sehr konkreten Bedarf in Forschung und Klinik – und fand im Forschungscampus InfectoGnostics genau das Umfeld, in dem daraus mehr werden konnte als nur eine gute Idee. Nanozoo zeigt, was aus einer langjährigen Kooperation auf Augenhöhe entstehen kann: ein Startup, das in der Pandemie schnell handlungsfähig war, wissenschaftlich anspruchsvolle Projekte vorantreibt und heute dort arbeitet, wo die Infektionsdiagnostik der Zukunft konkret Form annimmt.