Eng vernetzt: In Sachsen profitieren Wirtschaft und Forschung von der Zusammenarbeit in interdisziplinären Projekten
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Dresden ist einer der weltweit führenden Standorte für interdisziplinäre Studien, die Physik, Biologie und Informatik verbinden. Das Exzellenzcluster Physik des Lebens hebt diese interdisziplinären Ansätze auf eine neue Ebene. Ein solch hochgradig interdisziplinäres und kollaboratives Umfeld ermöglicht es uns allen, wissenschaftliche Fragestellungen auf ganz unterschiedliche und einzigartige Weise anzugehen.
(Professor Dr. Otger Campàs, Sprecher und geschäftsführender Direktor des Exzellenzclusters Physics of Life, PoL, bei seinem Amtsantritt im Januar 2022)
Regenerative Medizin, Gentherapie und Bio-Engineering: Sachsen beeindruckt mit Weltklasse-Forschung
Interdisziplinäre Forschung, die renommierte Experten aus unterschiedlichsten Wissensgebieten zusammenführt, um wissenschaftliches Neuland zu erschließen, gehört zu den Stärken des Standortes Sachsen. Starke Netzwerke verbinden Forscher der verschiedensten Fachdisziplinen sowie wichtige Anwenderindustrien. Das gilt auch im Bereich der Life Sciences, wo insbesondere in Dresden Forscher bewusst auf Cluster-Strukturen setzen.
© Center for Molecular and Cellular Bioengineering / Wörner Traxler Richter Architekten
So beschäftigen sich am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) 500 Wissenschaftler aus über 50 Ländern damit, herauszufinden, nach welchen Grundprinzipien Lebewesen funktionieren. Dabei betrachten sie sowohl kleinste Details als auch komplette Systeme. Die Forschung bringt Biologen, Chemiker, theoretische Physiker und Informatiker zusammen. Aus dem renommierten Institut sind mittlerweile etliche erfolgreiche Start-ups ausgegründet worden, wie Lipotype GmbH, Eupheria Biotech GmbH oder Dewpoint Therapeutics Inc..
Das ist auch für den wissenschaftlichen Nachwuchs äußerst spannend: Das Doktorandenprogramm am MPI-CBG ist mit mehr als 120 Studentinnen und Studenten aus über 30 Ländern eines der größten und erfolgreichsten Deutschlands. Und im Postdoc-Programm forschen mehr als hundert hochqualifizierte Nachwuchskräfte aus 20 Ländern.
Das MPI-CBG arbeitet eng mit anderen Dresdner Forschungseinrichtungen zusammen. Auf dem Campus befinden sich auch das Zentrum für Systembiologie (CSBD) sowie das Center for Molecular and Cellular Bioengineering (CMCB), das mit seinen drei Instituten die Forschungsprofillinie »Gesundheitswissenschaften, Biomedizin und Bioengineering« der TU Dresden mit prägt. Es beherbergt das Center for molecular Bioengineering (B CUBE), das Biotechnologisches Zentrum (BIOTEC) und das Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) mit insgesamt 21 Professoren und ca. 500 Beschäftigten.
Am B CUBE arbeiten Wissenschaftler daran, Eigenschaften lebender Materie zu verstehen und für technische Anwendungen nutzbar zu machen. Ziel der Wissenschaftler am BIOTEC ist es den Fortschritt in den modernen Lebenswissenschaften insbesondere in den Bereichen molekulare Zell- und Entwicklungsbiologie, physikalische Biologie und Bioinformatik voranzutreiben. Am CRTD stehen die Prinzipien der Zell- und Geweberegeneration und deren Nutzung zur Heilung von Krankheiten im Fokus der Forschungsarbeit. Naturwissenschaftler und Ärzte forschen gemeinsam, um neue Behandlungsmöglichkeiten für neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson, hämatologische Krankheiten wie Leukämie, Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes und Knochenerkrankungen zu finden.
Passgenaue Krebstherapie: Sächsisches Wissenschaftsministerium fördert Forschung für personalisierte Medizin
Was lange eine Vision war, wird mit der personalisierten Medizin möglich: Jeden und jede maßgeschneidert bestmöglich zu behandeln und damit die Chance auf ein Überleben oder ein besseres Leben zu geben. Die medizinische Forschung, insbesondere die Krebsforschung, ist in Sachsen hervorragend aufgestellt. Ich freue mich sehr, dass sich vier exzellente Projekte mit sächsischer Beteiligung in der Begutachtung durchsetzen konnten und die Forschung auf diesem Gebiet damit weiter gestärkt wird.
(Sebastian Gemkow, Sächsischer Staatsminister für Wissenschaft)
Die Chancen auf Heilung verbessern und zugleich Nebenwirkungen der Therapie verringern – das ist das Ziel der personalisierten Medizin. Die maßgeschneiderten Behandlungsstrategien, auf den jeweiligen Patienten individuell abgestimmt, sollen nicht länger eine Zukunftsvision bleiben. Deshalb fördert das sächsische Wissenschaftsministerium derzeit Forschungsvorhaben für eine individualisierte Krebstherapie mit etwa 2,3 Mio. Euro. Die Projekte gehören zu den 22 erfolgreichen Konsortien des europäischen Förderprogramms ERA PerMed.
Eine internationale Forschergruppe unter Leitung von PD Dr. Dr. med. Daniel Stange vom Universitätsklinikum Dresden entwickelt Strategien für eine bessere Behandlung von Magenkrebs. An dem Projekt REDESIGN beteiligt sind auch das Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme Dresden, die Universität Kopenhagen und die Österreichische Akademie der Wissenschaften. Da viele Patienten mit Magenkrebs schlecht auf die Standard-Therapie ansprechen, wollen die Wissenschaftler diese Erkrankung in Zukunft individuell angepasst behandeln.
Die Universität Leipzig ist Partner in drei weiteren Projekten. So beteiligt sich das Institut für Informatik an dem Projekt MIRACLE. Es soll ermöglichen, unter den Lungenkrebs-Patienten zielgerichtet jene zu identifizieren, die ein besonders hohes Rückfall-Risiko haben. Das Universitätsklinikum Leipzig ist mit Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin an PETictCAC beteiligt. Dieses Vorhaben soll durch frühzeitige Erkennung zur verbesserten Behandlung der krebsbedingten Katechexie beitragen. Die Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen-, Ohrenheilkunde arbeitet in Preserve an Wegen zur personalisierten Behandlung von Tumoren im Bereich von Rachen und Kehlkopf.
Das sächsische Wissenschaftsministerium fördert bereits seit 2018 über die Richtlinie EuProNet die Beteiligung von Forschenden in Sachsen an Projekten des Europäischen Forschungsnetzwerkes zur personalisierten Medizin.
Hochleistungscomputer – unverzichtbare Infrastruktur für die Life Sciences
Biologische Systeme sind komplex. Computer helfen, diese zu verstehen. Sie verarbeiten Daten aus Genanalysen, Mikroskopbildern und Patientenakten. Hochleistungsrechner erkennen Muster und simulieren biologische Vorgänge. Sie unterstützen die Entwicklung neuer Therapien und beschleunigen die Forschung. Computer sind unverzichtbar für Fortschritte in Medizin und Biotechnologie. Deshalb wird auch in Sachsen die Rechenkapazität erweitert.
Bis Ende 2026 wird in Leipzig auf einer Fläche an der Alten Messe das KI-Rechenzentrum Leipzig (KIRZL) entstehen. Dafür wird über den Strukturentwicklungsfonds Sächsische Braunkohleregionen ein mittlerer zweistelliger Millionenbetrag aufgewendet. Das neue Hochleistungs-Rechenzentrum soll dringend benötigte Rechenkapazitäten für den Wissenschaftsstandort Leipzig mit seinen Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen bereitstellen.
Viele Forschungsprojekte sind nur mit der Verarbeitung und Auswertung riesiger Datenmengen überhaupt durchführbar. Mit künstlicher Intelligenz ist man künftig in der Lage noch viel mehr Daten binnen kürzester Zeit zusammenzuführen und so aufzubereiten, dass Erkenntnisse noch schneller gewonnen werden können. Davon wird etwa die personalisierte Medizin, die Materialentwicklung und viele andere Forschungsbereiche massiv profitieren. Darüber hinaus ergeben sich mit den neuen Rechenmöglichkeiten automatisch auch völlig neue Forschungsfelder. Das KIRZL bildet als weitere zentrale IT-Infrastruktur im Wissenschaftsland Sachsen dafür die Grundlage.
(Sebastian Gemkow, Sächsischer Staatsminister für Wissenschaft)
Das neue KI-Rechenzentrum wird die bestehende Infrastruktur im Bereich Hochleistungsrechnen in Sachsen ergänzen. Es gibt bereits ein Großrechenzentrum am Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH) der TU Dresden. Die Universität Leipzig wird das KIRZL künftig betreiben und für Hochleistungsrechenprojekte mit Partnern aus Wissenschaft, Wirtschaft und Verwaltung zur Verfügung stellen.
Das Ziel besteht darin, innovative Forschungsmethoden aus den Bereichen Mathematik, theoretische Systemforschung, Simulation sowie Daten- und Computerwissenschaft zu nutzen, um komplexe Systeme mit einer bisher unerreichten Realitätstreue zu modellieren. Auch das 2019 in Görlitz gegründete Center for Advanced Systems Understanding (CASUS) verfolgt diesen Ansatz. Zu den Gründungspartnern gehören renommierte Forschungseinrichtungen wie das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) , das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig, das Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG), die Exzellenzuniversität TU Dresden sowie die Universität Breslau (UWr).
Das CASUS wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) sowie des Sächsischen Staatsministeriums für Wissenschaft, Kultur und Tourismus (SMWK) gefördert. Es wird als ein Institut des HZDR geführt. Zu seinen Forschungsfeldern gehören beispielsweise die Dynamik komplexer Biosysteme oder die Entwicklung neuer Rechenmethoden, die das Verständnis von Infektion und Erkrankung erleichtern.
SaxoCell und Physics of Life: Exzellente Forschung in zwei Clustern
Der Körper verfügt über Zellen mit ausgezeichneten Selbstheilungseigenschaften. Unsere Aufgabe ist es, solche Zellen mit genau definierten Funktionen und einem hohen Sicherheitsprofil für die Anwendung am Patienten im industriellen Maßstab und zu gesellschaftlich verträglichen Kosten herzustellen. Das ist eine wunderbare Chance für ein Miteinander aus akademischer Forschung und Industrie in Sachsen.
(Ezio Bonifacio, Professor am Zentrum für Regenerative Therapien, CRTD, der TU Dresden und Sprecher des Zukunftsclusters SaxoCell)
Neue Anwendungsgebiete und Produktionsmethoden für Gen- und Zelltherapeutika zu entwickeln, ist Ziel von SaxoCell. Das Projekt gehört zu den Gewinnern der ersten Runde des Ideenwettbewerbs »Clusters4Future« in Rahmen der Hightech-Strategie 2025 der Bundesregierung. Es wird derzeit in der zweiten Förderperiode bis Herbst 2027 vom Bundesforschungsministerium mit weiteren 15 Millionen Euro unterstützt.
Das sächsische Konsortium will neuartige Zell- und Gentherapien, sogenannte lebende Arzneimittel, für ein breites Spektrum an Krankheiten verfügbar machen und damit die Grundlagen schaffen für die Entwicklung einer gänzlich neuen Industrie in der Region. In dem Zukunftscluster engagieren sich Experten der TU Dresden, der Universität Leipzig, des Klinikums Chemnitz, des Fraunhofer-Instituts für Zelltherapie und Immunologie IZI Leipzig und zahlreiche weitere Partner aus renommierten Forschungseinrichtungen und Unternehmen. Auch die sächsische Landesregierung unterstützt SaxoCell und schafft damit ein äußerst attraktives Umfeld für lokale Start-ups ebenso wie für die Ansiedlung von nationalen und internationalen Unternehmen. Vision ist es, ein europäisches Zentrum für die Zell- und Gentherapie zu etablieren.
Das Exzellenzcluster Physik des Lebens (Physics of Life – PoL) der TU Dresden betrachtet biologische Prozesse als komplexe physikalische Phänomene. Expertinnen und Experten aus Physik, Biologie, Informatik und Ingenieurwissenschaften erforschen gemeinsam, wie sich aktive Materie dynamisch zu biologischen Strukturen wie Zellen und Geweben formiert. Im Fokus stehen dabei die Gesetze der Physik, die der Organisation des Lebens in Moleküle, Zellen und Gewebe zugrunde liegen.
Wenn es gelingt, die Organisationsprinzipien des Lebens besser zu verstehen, lassen sich anschließend möglicherweise neuartige Therapien für bestimmte Erkrankungen entwickeln. Die im Cluster gewonnenen Forschungserkenntnisse schaffen dafür die Grundlagen. Doch auch die Ingenieurwissenschaften können davon profitieren. Denn die Natur liefert spannende Lösungen für schwierige physikalische Probleme.
Physics of Life gehört zu den Exzellenzclustern, die im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder durch die DFG gefördert werden. Am Cluster beteiligen sich Forschungsgruppen der TU Dresden und Forschungseinrichtungen des DRESDEN-concept-Verbundes, wie das Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG), das Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme (MPI-PKS), das Leibniz-Institut für Polymerforschung (IPF) und das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR).
Zentrum für Systembiologie: Lebensprozesse ergründen mit Hochleistungscomputern
Wie aus Zellen Gewebe entstehen, untersuchen Wissenschaftler am Zentrum für Systembiologie (CSBD) in Dresden. Interdisziplinäre Teams des Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik, des Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme sowie der Exzellenzuniversität TU Dresden forschen daran, den zeitlichen Ablauf der Entwicklung biologischer Systeme digital zu erfassen und zu verstehen.
© TUD CRTD
Um Schlüsselmechanismen biologischer Systeme aufzudecken, werden neueste Technologien eingesetzt: In speziellen Optikbereichen entwickeln Informatiker, Physiker, Ingenieure und Mathematiker neue Verfahren zur maßgeschneiderten Mikroskopie und automatisierte Verfahren zur Bildanalyse. Den Wissenschaftlern stehen auch leistungsstarke Computersysteme sowie ein Raum zur Projektion von virtueller Realität zur Verfügung. Die Spitzenforschung am CSBD wird vom Freistaat Sachsen, vom Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie durch die Klaus Tschira Stiftung gefördert.
Wirtschaft und Wissenschaft unter einem Dach: BioCity Leipzig
Erstklassige Wachstumsbedingungen für Biotech-Unternehmen bietet der BioCity Campus in Leipzig. Auf dem Gelände ist in den vergangenen Jahren ein einzigartiger Life-Sciences-Hub entstanden. Sein Kern ist die Bio City Leipzig. Dort sind auf 20.000 Quadratmetern Fläche Wirtschaft und Wissenschaft unter einem Dach tätig. Es beherbergt zudem das Biotechnologisch-Biomedizinische Zentrum der Universität Leipzig.
Junge Unternehmen, die sich nach ihrer Startphase in der Bio City Leipzig weiterentwickeln wollen, finden im benachbarten BioCube Leipzig ein Domizil. Zum lokalen Netzwerk auf dem Wissenschaftscampus gehören zudem das Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI, das Deutsche Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), das Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie, dessen Direktor, Professor Dr. Svante Pääbo, im Jahre 2022 mit dem Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet worden ist, sowie Forschende aus sechs Fakultäten der Universität Leipzig.
Und der Campus wird weiter wachsen: 2027 erhält die »rote« Biotechnologie einen neuen Hotspot in Leipzig. Auf dem historischen Fundament der Halle 12 entsteht derzeit auf dem Gelände der »Alten Messe« ein Life Science Hub mit Büros, Laborbereichen, Werkstattflächen, Konferenzräumen und Gemeinschaftsflächen zum Netzwerken, wie z. B. im kulinarischen Gründertreff, der »Founders Cuisine«.
Auf vier Etagen und 10.000 Quadratmetern Fläche wird der Life Science Hub Räumlichkeiten für junge und innovative Unternehmen bieten. Durch die benachbarten wissenschaftlichen Einrichtungen und Unternehmen auf dem BioCity Campus entsteht zugleich Raum für Kooperationen und Spin-Offs.
Wichtige Netzwerkpartner in Leipzig sind außerdem das Helmholtz-Institut für Metabolismus, Adipositas und Gefäßforschung (HI MAG), das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) und das Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften.
Am Standort Leipzig gelingt der schnelle Transfer von Wissen in die Wirtschaft. Die Messestadt entwickelt sich im Bereich Biotechnologie sehr dynamisch, und präsentiert sich mit einer Vielzahl von Forschungsinstituten und zahlreichen Firmen mittlerweile als ideales Sprungbrett für Healthcare Innovation in Europa – Leipzig for LifeChangers.
Die enge Zusammenarbeit von jungen Unternehmen und renommierten Forschungseinrichtungen zu fördern, ist das Anliegen des BioInnnovationsZentrums Dresden (BIOZ). In Gebäudekomplex mit insgesamt ca. 10.00 Quadratmetern Nutzfläche ist auch das Biotechnologische Zentrum (BIOTEC) ansässig, eines der drei Institute der des Center for Molecular and Cellular Bioengineering (CMCB) der TU Dresden.
Biotech-Unternehmen können voll ausgestattete Labore und Arbeitsräume auf weiteren 6.500 Quadratmetern anmieten. Damit bietet das BioZ eine einzigartige Gelegenheit zum Wissens- und Technologietransfer zwischen hochkarätigen Forschungseinrichtungen und der regionalen Wirtschaft.
Auch der Life Science Inkubator Sachsen unterstützt Wissenschaftler in den Bereichen Pharma, Biotechnologie und Medizintechnik dabei, Forschungsergebnisse zu marktreifen Produkten und Dienstleistungen weiterzuentwickeln. Sein Standort ist ebenfalls das BioInnovationsZentrum in Dresden.
Starke Netzwerke für einen starken Standort
Der Biosaxony e. V. vertritt die Interessen von Biotechnologie, Medizintechnik und Gesundheitswirtschaft in Sachsen. Zu seinen Mitgliedern zählen Unternehmen, wissenschaftliche Einrichtungen und Zulieferer der Branche. Ergänzt wird das Netzwerk durch Interessenvertreter sowie Vertreter der Anwenderseite, beispielsweise Kliniken und Krankenkassen.
Der Cluster fördert die Vernetzung zwischen den ca. 150 Mitgliedern. Dazu bringt er Wirtschaft und Wissenschaft in Projekten zusammen, engagiert sich für den Ausbau des Technologietransfers und vermittelt Knowhow und Services. Um die Wirtschaftsregion Sachsen zu stärken, macht Biosaxony zudem regionale Kompetenzen überregional und international sichtbar. Deshalb gehört auch die Förderung junger innovativer Unternehmen zu den Hauptanliegen des Netzwerkes. Seit 2018 begleitet Biosaxony zudem die Weiterentwicklung des BioCity-Campus in Leipzig.
DRESDEN-concept e. V. ist die Forschungsallianz der TU Dresden und lokaler außeruniversitärer Forschungs- und Kultureinrichtungen. Der Verein umfasst derzeit 40 Institutionen, darunter die TU Dresden sowie Institute der Max-Planck-Gesellschaft, der Leibniz-Gemeinschaft, der Helmholtz-Gemeinschaft und der Fraunhofer-Gesellschaft.
DRESDEN-concept engagiert sich für eine enge Vernetzung über die Grenzen von Institutionen und Fächern hinweg. Kurze Wege, die nachhaltige Nutzung von Infrastrukturen innerhalb der Allianz und die Etablierung gemeinsamer Forschungsschwerpunkte machen Dresden zu einem herausragenden Wissenschaftsstandort.
Ein Tätigkeitsschwerpunkt der Forschungsallianz liegt im Bereich der Biotechnologie. So wurde als erste DRESDEN-concept Forschungsgruppenleiterin die portugiesische Wissenschaftlerin Dr. Rita Mateus im Februar 2021 für Dresden gewonnen. Dr. Mateus forscht an Zebrafischen und will unter anderem herausfinden, wie die Tiere ihre Organgröße kontrollieren. Leiterin der DRESDEN-concept Forschungsgruppe für Physikalische Chemie Biomolekularer Kondensate ist seit Dezember 2021 Dr. Ellen Adams. Ihr Ziel ist es, biophysikalische Prozesse von Grenzflächen im Zellinnern zu entschlüsseln, die unter anderem bei neurodegenerativen Erkrankungen wichtig sind.
Die Forschergruppe »Mikro- und Nano-Biosysteme« unter der Leitung von Dr. Mariana Medina-Sánchez arbeitet seit Juli 2022 daran, ferngesteuerte Mikroroboter nach dem Vorbild der Natur zu entwickeln. Dr. Lydia Kalafati leitet die Forschergruppe »Inflammation and Myelopoiesis«, die sich seit Oktober 2023 mit der Regulation der Blutbildung im Knochenmark befasst.
Das DRESDEN-concept Genome Center wurde 2013 als kooperatives Projekt der TU Dresden und des Max-Planck-Instituts für molekulare Zellbiologie und Genetik gegründet. Mit eingebunden sind zudem das Zentrum für Systembiologie Dresden und das Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden, als Forschungscluster an der TU Dresden. Das DRESDEN-concept Genome Center ist eines von vier bewilligten Kompetenzzentren für Next Generation Sequencing der DFG. Es bündelt die Expertise im Bereich der Gensequenzierung am Standort und sorgt dafür, dass die Verfahren von möglichst vielen Wissenschaftlern im Forschungsverbund genutzt werden können.
Start-ups in den Bereichen Bio-, Food- und Medizintechnologie sollen künftig in der Aufbauphase verstärkt unterstützt werden. Der Wettbewerb »BioInnovate Saxony«, ins Leben gerufen von der Gründungsinitiative SMILE der Universität Leipzig und der Sächsischen Beteiligungsgesellschaft mbH (SBG), eröffnet Gründern aus dem Bereich Biowissenschaften in Sachsen neue Fördermöglichkeiten.
Jährlich werden drei herausragende Start-ups in einem strukturierten Wettbewerbsverfahren ausgewählt, die Zugang zu Beteiligungskapital von bis zu 300.000 Euro erhalten können. Ziel ist es, vielversprechende junge sächsische Unternehmen zu identifizieren und ihnen Zugang zu finanziellen Ressourcen sowie fachlicher und infrastruktureller Unterstützung zu bieten. Auswahlkriterien sind ein innovatives Geschäftsmodell, eine überzeugende Wachstumsstory und Alleinstellungsmerkmale in der Technologie. Die Start-ups dürfen zudem nicht länger als 18 Monate am Markt sein.
Die »Medizinschmiede« Leipzig unterstützt Unternehmensgründer dabei, medizinische Produkte schneller auf den deutschen Gesundheitsmarkt zu bringen. Der Accelerator, ansässig auf dem BioCity-Campus, bietet ein maßgeschneidertes zwölfmonatiges Programm an, das sich auf die spezifischen Bedürfnisse junger Medizintechnikunternehmen konzentriert.
Die Medical Forge bietet nicht nur die nötige Infrastruktur wie Coworking-Laboratorien, Büros und Werkstätten, sondern auch ein umfassendes Netzwerk aus Experten, Mentoren und potenziellen Partnern. Auch durch Veranstaltungen, wie Workshops und Networking-Events, wird der Austausch zwischen den verschiedenen Akteuren gefördert.
