Forschung

Technologieplattform für modulare Mikro-Physiologische Systeme (TECH-MPS)

Projektziele

TECH-MPS verfolgt das Ziel, eine modulare MPS-Plattform zu entwickeln, die physische Systemkomponenten mit digitaler Prozesssteuerung und integriertem Datenmanagement verbindet. Durch die nahtlose Integration und Analyse von Daten aus Fertigung, Zell- und Gewebevorbereitung, MPS-Betrieb und experimentellen Assays sollen datengetrieben Zusammenhänge erkannt, Optimierungspotenziale identifiziert und die Effizienz der präklinischen Arzneimittelentwicklung gesteigert werden. Gleichzeitig soll der Einsatz von Tierversuchen weiter reduziert werden.

Projektpartner und Aufgaben

• KDS Radeberger Präzisions-, Formen- und Werkzeugbau GmbH (Koordinator): 2-Komponenten-Spritzgusstechnologie
• DELTEC GmbH: Hardware für Smarte Steuerungsplattform
• qualitype GmbH: Middleware für Smarte Steuerungsplattform, Digitaler Zwilling
• Technische Universität Dresden, Institut für Pharmakologie und Toxikologie, Medizinische Fakultät Carl Gustav Carus: Zellbasierte Assays zur Untersuchung von Pathomechanismen von Herzinfarkten, Digitaler Zwilling
• Fraunhofer IWS: Design und Charakterisierung der universellen MPS-Plattform, Digitaler Zwilling, Firmware für Smarte Steuerungsplattform

Ausgangssituation und Motivation

Tierversuche sind weiterhin ein zentraler Bestandteil der pharmakologischen Forschung, weisen jedoch eine begrenzte Übertragbarkeit auf den Menschen auf. Dies führt dazu, dass viele Wirkstoffkandidaten trotz vielversprechender präklinischer Ergebnisse in späteren klinischen Phasen scheitern. Die Folgen sind lange Entwicklungszeiten, hohe Kosten und eine geringe Effizienz der Arzneimittelentwicklung.

Humane zellbasierte Modelle in Kombination mit mikro-physiologischen Systemen bieten hier einen vielversprechenden Ansatz. MPS ermöglichen die realitätsnahe Abbildung menschlicher Zellen und Gewebe in mikrofluidischen Umgebungen. Bestehende Systeme sind jedoch häufig stark spezialisiert und erlauben keine durchgängige, strukturierte Erfassung und gemeinsame Auswertung der entlang des gesamten Workflows entstehenden Daten.

Projektstruktur und Teilprojekte

Das Projekt gliedert sich in mehrere eng miteinander verknüpfte Teilprojekte mit Hardware- und Softwarefokus.

Ein zentraler Bestandteil ist die Entwicklung eines modularen mikrofluidischen Baukastensystems auf Basis standardisierter Basischips mit definierten Mikrokreislaufsystemen. Je nach Anwendung können funktionale Module integriert werden, etwa für Zellkultur, Fluidführung, Gas- und Stoffaustausch, Stimulation sowie Online-Überwachung. Die Fertigung ist auf industrielle Zwei-Komponenten-Spritzgusstechnologie ausgelegt.

Ergänzend wird eine smarte Steuerungsplattform entwickelt, die über eine Middleware Nutzer, Laborgeräte und übergeordnete Systeme verbindet. Diese ermöglicht workflowbasierte Prozesssteuerung, grafische Benutzerschnittstellen sowie die Anbindung an Labor-Informations-Management-Systeme (LIMS).

Alle im Projekt entstehenden Daten werden in digitalen Zwillingen zusammengeführt. Diese bilden die Grundlage für eine ganzheitliche Prozessabbildung und datengetriebene Analysen zur Optimierung der Systeme und Abläufe.

Referenzanwendung

Die Funktionalität der Plattform wird exemplarisch anhand eines MPS-basierten Modells des Myokardinfarkts demonstriert. Hierzu werden humane kardiale Zell- und Gewebemodelle etabliert, mit denen pathophysiologische Prozesse in vitro untersucht und potenzielle therapeutische Ansätze bewertet werden können.

Förderung

Das Projekt TECH-MPS wird durch die Sächsische Aufbaubank (SAB) mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) sowie des Freistaates Sachsen vom 15.08.2025 bis zum 31.12.2027 gefördert. Die Darstellung der Förderlogos erfolgt gemäß den geltenden Förderrichtlinien.

Entwicklung klinischer Biomarker für die Radioligandentherapie in der Präzisionsonkologie (EBiRa)

Projektziele

Innerhalb des Sächsischen Netzwerks für Radionuklidtheranostika zielt das EBiRa-Bündnis darauf ab, Synergien durch enge Kooperation zu nutzen. Die Schaffung eines digital vernetzten lokalen Bündnisses mit einer nachhaltigen gemeinsamen Wissensbasis ist ein entscheidender Schritt zur Förderung der Zusammenarbeit und des Wissensaustauschs zwischen Wissenschaft, Medizin und Industrie.

Ein bedeutendes Anwendungsfeld, das von dieser Vernetzung profitieren könnte, ist die Radionuklidtheranostik. Im Rahmen des Projekts steht die Entwicklung klinischer Biomarker für die Radioligandentherapie in der Präzisionsonkologie im Fokus. Die Erweiterung dieses Anwendungsbereichs auf weitere klinische Indikationen könnte neue Behandlungsmöglichkeiten und eine verbesserte Patientenversorgung bieten, indem diagnostische und therapeutische Ansätze kombiniert werden.

Projektpartner

• BIOTYPE: molekulare Präzisionsdiagnostik
• Biotechnologisches Zentrum (BIOTEC): Forschungszentrum für innovative Technologien
• Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden: führend in der Therapie komplexer, besonders schwerer oder seltener Erkrankungen
• qualitype GmbH: Software-Partner für digitale Laborergebnisse

Ausgangssituation und Motivation

Das Sächsische Netzwerk für Radionuklidtheranostika – SNRT – beschäftigt sich mit der Entwicklung, Herstellung und Anwendung von mit Radionukliden markierten Arzneimitteln (Radiopharmaka) für den europäischen Markt. Radiopharmaka werden bereits langjährig und etabliert in der Nuklearmedizin zur Diagnose und Therapie einer breiten Palette von Erkrankungen eingesetzt, wie z.B. Krebs, kardiovaskulärer oder neurodegenerativer Erkrankungen.

Das SNRT vereint einzigartige Kompetenzen wissenschaftlicher, klinischer und unternehmerischer Partner entlang der gesamten Wertschöpfungskette, um Innovationen in der Nuklearmedizin aber auch in der Physik rund um Beschleuniger und die Herstellung von Radionukliden zu ermöglichen. Die Nuklearmedizin erlebt weltweit derzeit ein rasantes Wachstum. Das SNRT will die Chance nutzen, sich mit an die Spitze dieser Entwicklung zu stellen.

Projektstruktur und Teilprojekte

Das Projekt gliedert sich in mehrere eng miteinander verknüpfte Teilverbünde. 

Innerhalb des Verbundvorhabens EBiRa, welches auf die Entwicklung neuer klinischer Biomarker für die Radioligandentherapie ausgerichtet ist, fokussiert sich das Teilvorhaben auf die digitale Abbildung der klinisch relevanten Prozesse für die Radiotheranostik, sowie deren Erweiterung um die Aspekte der Molekulardiagnostik.

Durch das Teilvorhaben soll sowohl die Datenintegrität zwischen den beteiligten Systemen und Partnern gewährleistet als auch eine optimale Ausnutzung der vorhandenen Daten für die Therapieentscheidung ermöglicht werden. Zudem sollen die während des Projekts entstehenden Daten als strukturierte Informationsquelle für die weitere Forschung und Entwicklung verfügbar gemacht werden.

Referenzanwendung

t.b.a.

Förderung

t.b.a.