Fraunhofer setzt auf Automatisierungstechnologien in der medizinischen Forschung

Pressemitteilung / 25. September 2020

Als Vorreiter auf dem Gebiet der angewandten Forschung bündelt die Fraunhofer-Gesellschaft die Expertise von 23 Fraunhofer-Einrichtungen, um im Innovationscluster »Produktion für Intelligente Medizin« neue Entwicklungs- und Herstellungstechnologien für innovative Zell- und Gentherapeutika sowie Impfstoffe zu entwickeln. Geplant ist in einem ersten Projektabschnitt die Konzeptionierung einer modularen Pilotanlage zur automatisierten Produktion dieser Therapeutika. Industrie 4.0 soll so mit Gesundheit 4.0 vereint werden.

Schleuse und Roboterarm in einer automatisierten Anlage
© Fraunhofer IPT
Herstellung von Stammzellen am Fraunhofer IPT mit Hilfe automatisierter Verfahren.

Die personalisierte Medizin mit Arzneimitteln für neuartige Therapien, sogenannten ATMPs (Advanced Therapy Medicinal Products), ist ein Meilenstein in der Behandlung komplexer Erkrankungen wie Krebs. Bisher wird die Herstellung dieser ATMPs zum größten Teil manuell abgewickelt. Sie ist zeitaufwendig und kostenintensiv und darüber hinaus kann nur für eine begrenzte Zahl an Patientinnen und Patienten produziert werden. Dies limitiert die Verfügbarkeit innovativer Therapeutika für dringend darauf angewiesene Patienten bislang noch stark.

Parallel dazu hat sich auch am jüngsten Fall der COVID-19-Pandemie erneut gezeigt, welche enormen Herausforderungen im Kontext der Entwicklung und nachfolgenden Herstellung spezifischer Impfstoffe bestehen, um damit auf neuartige Bedrohungslagen zu reagieren.

Das Fraunhofer-Innovationscluster »Produktion für Intelligente Medizin« setzt hier an und verbindet das biologische und medizinische Know-how der Institute in der Herstellung von Zell- und Gentherapeutika sowie von Impfstoffen mit der Expertise in Automatisierungstechnologien und der autonomen Steuerung industrieller Prozesse.

Unter Federführung der Fraunhofer-Institute für Zelltherapie und Immunologie IZI, Experimentelles Software Engineering IESE, Produktions- und Automatisierung IPA, Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME sowie Arbeitswirtschaft und Organisation IAO wollen die Wissenschaftler*innen Automatisierungstechnologien in die medizinische Forschung und Anwendung im Herstellungsbereich überführen. Ziel des Vorhabens in seiner ersten Phase ist die Entwicklung innovativer Konzepte für digitale, KI-gestützte, Roboter-assistierte und automatische Herstellung von Arzneimitteln wie Zell- und Gentherapeutika sowie Impfstoffen.

Immer passgenauere individualisierte therapeutische Strategien lassen auf einen höheren Behandlungserfolg beispielsweise in der Krebsmedizin hoffen. Ziel dieses Fraunhofer-Innovationsvorhaben ist es daher, die Verfügbarkeit und Qualität von modernen personalisierten Krebs- und Immuntherapien sowie von Impfstoffen drastisch zu erhöhen. Automatisierungstechnologien können zudem zu einer enormen Senkung der Herstellungskosten beitragen und damit auch für eine deutliche Entlastung des Gesundheitssystems sorgen.

Das Fraunhofer IPT konzentriert sich im Geschäftsfeld Life Sciences Engineering und der Forschungsgruppe Automatisierung in den Lebenswissenschaften mit dem Branchenfokus auf Biotechnologie und Pharma unter anderem auf die automatisierte Herstellung von Stammzellen zur Behandlung von Krankheiten wie Arthritis und verschiedenen Krebsarten. Im EU-Projekt »AutoCRAT« hat das Institut gemeinsam mit Partnern aus der Industrie eine automatisierte Produktionsplattform für Stammzellen entwickelt. Das Projekt baut auf dem Erfolg des EU-Projekts »AUTOSTEM« auf, in dem erstmals die Machbarkeit einer vollautomatisierten bioreaktorbasierten Produktion von Stammzellen demonstriert wurde. Der Prozess ist vollständig automatisiert und erfordert keine manuellen Eingriffe durch Menschen. Dadurch wird eine gleichbleibende Qualität sichergestellt und menschliche Fehler weitgehend ausgeschlossen.

Partner  

  • Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI
  • Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE
  • Fraunhofer-Institut für Produktions- und Automatisierung IPA
  • Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME
  • Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO
  • Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK
  • Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
  • Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM
  • Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM
  • Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT
  • Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie, Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse IZI-BB
  • Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS
  • Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
  • Fraunhofer-Institut für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik IGB
  • Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
  • Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM
  • Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
  • Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS
  • Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC
  • Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie und Zelltechnik EMB
  • Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV
  • Fraunhofer-Institut für Digitale Medizin MEVIS
  • Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB
  • Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT