Die bedingte EU-Zulassung zur Vermarktung des neuen Proteaseinhibitors (PI) <a href=http://chemiereport.at/chemiereport/stories/3754>Darunavir</a> (geboostert durch Ritonavir) bietet die Möglichkeit, eine wirksame neue Behandlungskombination mit dem Fusionsinhibitor <a href=http://www.roche-hiv.com/Newsandfeatures/fuzeon.cfm>Fuzeon</a> von Roche aufzubauen. EU-Zulassung des HIV-Medikaments Darunavir<% image name="Aidstest" %><p>
Die Kombination aus Fuzeon und dem geboosterten Darunavir hat gezeigt, dass vorbehandelte Patienten eine bessere Chance haben, eine nicht nachweisbare Viruslast zu erreichen als mit geboostertem Darunavir ohne Fuzeon. Dieses wichtige Therapieziel ist mit besseren Perspektiven verbunden, wurde jedoch lange als ein unrealistisches Ziel für Patienten mit einer Resistenz gegen zahlreiche medikamentöse HIV-Behandlungen gehalten.
"Wir treten 2007 in eine völlig neue Ära ein, in der eine nicht nachweisbare Viruslust das primäre Ziel für alle vorbehandelten Patienten ist", sagt Anton Pozniak vom Chelsea and Westminster Hospital in London. "Die Verfügbarkeit neuer wirksamer Therapien wie Darunavir/r in Verbindung mit Fuzeon bietet den Patienten eine bessere Chance, dieses Ziel zu erreichen."
Malte Schutz, International Medical Leader bei Roche,
erklärt: "Wir begrüßen die EU-Zulassung von Darunavir/r von Tibotec und wir wissen, dass dies eine wichtige Entwicklung für Patienten ist, die unter einer mehrfachen Arzneimittelresistenz leiden und die am dringendsten neue Behandlungsmöglichkeiten brauchen."
Fuzeon wurde im März 2003 von der FDA zugelassen und ist der erste und einzige Fusionsinhibitor für die Behandlung von HIV. Es wirkt auf eine Weise, die sich von anderen Arten der Anti-HIV-Medikamente unterscheidet. Der Proteaseinhibitor Darunavir, auch als TMC 114 bzw. dem Handelsnamen Prezista bekannt, ist gegen ein Virus wirksam, das eine Resistenz gegen andere PIs entwickelt hat.
<small> <b>Die Boosterung von PIs</b> ist eine therapeutische Strategie, wobei eine geringe Dosis Ritonavir gleichzeitig mit einem anderen PI verabreicht wird, um die Wirkung des letzteren PI durch die Hemmung des Enzymzytochroms P450 pharmakologisch zu verbessern. Die Boosterung durch Ritonavir führt zu erhöhten Medikamentspiegeln, welche die Wirksamkeit steigern, die Tablettenbelastung senken, den Dosierungsplan flexibler gestalten lassen und Diätbeschränkungen aufheben können. Um anzuzeigen, dass ein PI durch Ritonavir geboostert wurde, wird "/r" dem Namen des PIs nachgestellt. </small>
<a href=http://www.divtecs.com>Diversified Technologies</a> aus Bedford, Massachusetts, hat ein Abwasserreinigungssystem auf PEF-Basis (gepulste Energiefelder) entwickelt, bei dem die Vorbehandlung des Schlamms durch eine Elektroporation der Zellen beschleunigt wird und bis zu 80 % weniger Feststoffabfälle entstehen.<table>
<td><% image name="Divtecs_PEF" %></td>
<td align="right"> Das PEF-Abwassersystem zerstört die Zellmembrane im Abwasser mithilfe von 1- bis 2-µs-Hochspannungsimpulsen (34-50 kV/cm) und Frequenzen von bis zu 2 kHz. <p> Es fördert den anaeroben Abbau von Bakterien und steht in Größen ab 10.000 l/h zur Verfügung. </td>
</table>
Mit Klärkammer, separat untergebrachter Stromversorgung, Pulsmodulator, Kontrollelementen und Datenloggern kann das System problemlos in bestehende Anlagen integriert werden. Je nach Größe und Ausführung sind die Systeme ab 300.000 $ erhältlich.Neues Abwasser-System nutzt PEF-Technologie
Mit ImarisSearch bringt die Zürcher <a href=http://www.bitplane.com>Bitplane AG</a> als erster Anbieter eine Desktop Search-Software auf den Markt, die über eine PC-basierte Indizierungs- und Suchlösung für Mikroskopaufnahmen verfügt. <% image name="Imaris" %><p>
<small> Beim Suchresultat erscheint links die Aufteilung der Treffer nach Mikroskop-Marke. In der Mitte ist die Trefferliste mit jeweils einem Vorschaubild und den wichtigsten Daten zu sehen. Rechts werden die Treffer nach "Verzeichnis" und "Speichertyp" aufgeteilt. </small>
„In allen relevanten Bereichen der Wissenschaft wird die automatische, multi-dimensionale Bildwiedergabe und -verwaltung zunehmend wichtiger“, lässt Bitplane-Chef Marius Messerli via Presseaussendung wissen. Und schon alleine, dass er von „allen relevanten Bereichen der Wissenschaft“ spricht, klingt dem Chemie Report bedeutsam.
Die neue Desktop-Suche der Schweizer - ImarisSearch - bietet sowohl für Konfokal- als auch für Weitfeldmikroskope die automatische Indizierung aller Standard- und Proprietärformate. Dies gilt für 2D- und 3D-Standbilder wie auch für 3D-Sequenzen und zeitaufgelöste 4D-Bilder. Darüber hinaus verarbeitet ImarisSearch alle gängigen Dateiformate wie MS Office, PDF, JPG und Outlook E-Mail.
Die bildspezifischen Suchparameter können dabei mit regulärer Text-, Dateien- oder Datumssuche kombiniert werden, ohne zusätzliche manuelle Einträge vornehmen zu müssen. Der Bildfilter liefert sekundenschnell Treffer auf Anfragen wie „Alle Bilder mit 3 Farb-Kanälen und mehr als 50 Zeitaufnahmen finden“. Zudem lässt sich die Suche anhand der Mikroskop-Marke oder der Datenmenge erweitern bzw. einschränken.
<small> ImarisSearch ist grundsätzlich als Netzwerkversion konzipiert, kann aber auch auf einem Einzelrechner betrieben werden. Eine separate Lizenz für 5 User kostet 2.900 €. </small>Weltpremiere: PC-Suche für Mikroskopaufnahmen
Der Chemie Report hat mit Franz Narbeshuber gesprochen: Der 76jährige Pionier der österreichischen Chemie-Industrie – er hat als Vorstand der OMV unter anderem die heimische PP-Produktion etabliert – empfiehlt den Einsatz der erneuerbaren Energien „mit Umsicht“. Erneuerbare: „Umsicht wichtiger denn je!“ <% image name="Windrad_Strommast" %><p>
<small> Energie- und Emissionsproblematik lassen sich am besten in vorhandenen Industrieschienen verbessern. Soll heißen: 5-l-Autos und modernisierte Kohlekraftwerke. "Erneuerbare" sind dagegen vorrangig teuer. </small>
Den Bemühungen, das heimische Kiotoziel zu erreichen, kann Narbeshuber allerhöchstens „homöopathische Wirkung“ zuerkennen: „Ich habe in den 1950er Jahren selbst die Wiener Luft hinsichtlich ihrer CO<small>2</small>-Belastung gemessen – wenn ich in Rechnung stelle, dass seitdem die Weltbevölkerung um mehr als 3 Mrd Menschen gewachsen ist und der Tierbestand sich sogar exponentiell vervielfältigt hat, so kann mich die Zunahme von 300 auf 380 ppm nicht wirklich überzeugen.“
Mehr noch: „Alle bisherigen analytischen Ergebnisse können einen seriösen Naturwissenschaftler nicht überzeugen. Zudem sind Phänomene wie der Golfstrom, die Wärmeträgheit der Ozeane oder die vulkanische Wärmeentwicklung noch viel zu wenig erforscht. Insgesamt kann das CO<small>2</small>-Thema nur belustigen, allerhöchstens verängstigen.“
<b>Der Status Quo.</b> Narbeshuber ruft den Status Quo in Erinnerung: „300-400 Mrd $ werden derzeit jährlich in die Öl- und Gasexploration investiert. Mit Bohrgestänge aus Kohlefaser und dank Chemikalien lassen sich mittlerweile die Feldausbeuten von 40 auf 80 % erhöhen. Das heißt, dass eine Vielzahl ,alter’ Felder wieder in Betrieb gehen werden. Aktuell werden rund 60 Raffinerien neu gebaut, 500 erfahren ein Upgrade.“ Rund 1.700 Kohleanlagen werden derzeit – mit einem Ø Wirkungsgrad von 35 bis 40 % – zur Verstromung eingesetzt, zudem findet die Kohlevergasung nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren weltweit eine Wiederbelebung. Beim Erdgas erwartet er, dass LNG weit wichtiger wird, wobei „die Norweger das meiste Know-how haben“ und „gigantische Investments vonnöten“ sind.
Realistisch sei, dass zu den derzeit 442 AKWs in den nächsten Jahren weitere 200 hinzukommen und in Sachen Bio-Alkohol insbesondere jene Forschungen Wirklichkeit werden, „bei denen Holz zu Butanol umgewandelt wird“.
<b>CO<small>2</small>-Folgen.</b> In Österreich sei dagegen die aus der CO<small>2</small>-Hysterie entstandene Strategie, um alles in der Welt Biomasse zu forcieren, „schwer zu hinterfragen“. „Insbesondere der Biokraftstoff-Markt wird am Weltmarkt von Brasilien und Malaysia dominiert – ob Österreich à la longue hier mithalten wird, ist mehr als ungewiss.“
Für Narbeshuber ist klar, dass die Energieproblematik „nur mit modernsten Technologien innerhalb vorhandener Industrieschienen“ gelöst werden kann. Konkret könnte das bedeuten: Ein weltweit akkordierter Zeitrahmen für die Modernisierung aller Kohlekraftwerke – „binnen 30 Jahren ist das realistisch machbar“ – sowie das Anstreben des 5-l-Autos mit durchaus komfortabler Ausstattung. „Eine Halbierung der Energie-Intensität wäre damit in einigen Jahrzehnten tatsächlich zu schaffen. Alle anderen Szenarien sind dagegen allerhöchstens da, um die Masse zu beruhigen. Und die Politik.“
Und schließlich gibt Narbeshuber zu bedenken,
• dass mit dem forcierten Einsatz von Biosprit die Getreidepreise ansteigen,
• die Rieseninvestitionen in der Energiebranche zwar ein Segen für die westliche Welt sind,
• gleichzeitig der auf dem Kiotoziel basierende Emissionshandel eine indirekte Forderung der Atomenergie ist und
• die Forschungsausgaben der USA im Energiesektor überproportional auf Atomkraft und Kohle ausgerichtet sind.
Life Imaging in Innsbruck: <br>Zebrafische leuchten für die Forschung
Mit Gentechnik und Fluoreszenzmikroskopie erforscht Dirk Meyer am neuen Institut für Molekularbiologie die Entwicklung einer Eizelle zum komplexen Organismus. An 50.000 Zebrafischen. Mit diesem Tiermodell und den damit verbundenen Möglichkeiten des Life Imagings ergänzt er die in Österreich vorhandene Forschungslandschaft auf Zellkultur, Fliege oder Maus. Eine Reportage von Carola Hanisch.Life Imaging in Innsbruck: <br>Zebrafische leuchten für die Forschung<table>
<td><% image name="Zebrafischaquarium1" %></td>
<td><% image name="Dirk_Meyer1" %></td>
</table>
Grün fluoreszierende Zellen wandern über den Bildschirm. Wie von Geisterhand dirigiert. Sie streben einem gemeinsamen Ziel zu, vermehren sich, bilden Gruppen. Ab und zu zerplatzt eine in einer lautlosen Explosion – ihre Bruchstücke lösen sich auf. Die Überlebenden formieren sich zu Geweben, Organen und schließlich zu einem lebensfähigen Organismus.
Mit Hilfe modernster Life-Imaging-Verfahren kann Entwicklungsbiologe Dirk Meyer diese Vorgänge am lebenden Tier beobachten – vorausgesetzt, dieses ist durchsichtig. Der Zebrafisch ist solch ein glasklares Wesen, jedenfalls in den ersten Tagen seines Lebens, in denen die entscheidenden Entwicklungsschritte ablaufen. Das ist einer der Gründe, warum der kleine Tropenfisch zu einem der weltweit beliebtesten Forschungstiere geworden ist.
<b>50.000 Zebrafische.</b> In Österreich fehlten bisher allerdings die Möglichkeiten, diesen Modell-Organismus in großem Maßstab untersuchen zu können. Diese Lücke schließt nun das neu gegründete Institut für Molekularbiologie an der Leopold-Franzens-Universität Innsbruck unter Leitung von Meyer. Hier ist dank einer Investition von rund 200.000 € Österreichs größte Zebrafisch-Anlage entstanden. Im Keller des Zoologischen Instituts sind rund 1.000 Aquarien aufeinandergestapelt. Darin tummeln sich fast 50.000 der gestreiften, 2 bis 3 cm langen Fische. Hier unten ist es auch im Winter 25 °C warm. Ein gleichmäßiges Rauschen und Plätschern ist zu hören. Äußerlich scheinen die Fische in allen Aquarien gleich, doch in ihren Genen unterscheiden sie sich.
<b>Der Eizelle zusehen.</b> Die Wissenschaftler wollen herausfinden, wie eine befruchtete Eizelle die in den Erbanlagen vorgegebene Gestalt annimmt. Dahinter steht die Erkenntnis, dass viele dieser Steuermechanismen bei allen Tieren – und auch beim Menschen – ähnlich funktionieren.
Den Aufgaben der Gene kann man auf die Spur kommen, indem man einzelne von ihnen ausschaltet. Führt dies etwa dazu, dass ein Organ fehlt oder fehlerhaft heranwächst, muss das ausgeschaltete Gen für eben jene Organbildung von Bedeutung sein. Da sich der Zebrafisch außerhalb des Mutterleibs entwickelt und zudem durchsichtig ist, sind Missbildungen leicht unter dem Mikroskop zu erkennen – ein Riesenvorteil für die Wissenschaft.
Häufig sind die beim Fisch entdeckten Gene auch beim Menschen für Erbkrankheiten verantwortlich. Sie sorgen auch im erwachsenen Organismus für Regeneration und Wachstum oder sie lassen – wenn die Kontrolle versagt –Tumore entstehen. Die Grundlagenforschung am Zebrafisch ist daher auch für medizinische und pharmazeutische Anwendungen von großem Interesse.
<b>Raum-Zeit-Mustern auf der Spur.</b> In Innsbruck konzentrieren sich die Forscher auf die Bauchspeicheldrüse, das Nervensystem und – auf Stammzelldifferenzierung. „Bei dem letztgenanntem Schwerpunkt wollen wir herausfinden, wie in der frühen Embryonalentwicklung Zellschicksale festgelegt werden“, erklärt Dirk Meyer. Während der ersten Teilungen stehen den Stammzellen des Embryos alle Möglichkeiten offen: Sie können zu jedem beliebigen Zelltyp werden, sind also noch undifferenziert.
Dann werden von Signalquellen im Embryo Botenstoffe ausgesandt. Da diese Signale je nach Abstand von der Quelle unterschiedlich stark sind, bekommen die Zellen erste Hinweise, ob sie sich zum Beispiel im zukünftigen Kopf- oder Schwanzbereich befinden. „Doch man versteht noch nicht genau, wie die Signale letztlich von der Zelle in eine konkrete Handlungsanweisung umgesetzt werden. Manchmal entwickeln sich benachbarte Zellen verschieden, obwohl sie fast exakt dieselbe Botschaft empfangen.
Wie erkennt eine Zelle, was ihre künftige Aufgabe und wo ihr Platz ist?“, fragt Meyer. Er glaubt, dass Zellschicksale über eine Art kombinatorischen Code definiert werden, also dass ein Raum-Zeitmuster verschiedener Faktoren einer Zelle ihre Identität verleiht. Ein solches Kombi-Muster bilden die Transkriptionsfaktoren, FoxH1, Notail und Mixer, welche die sehr frühe Entwicklung des Embryos steuern, indem sie die Ablesung nachgeordneter Gene aktivieren.
Die Innsbrucker schalten die Transkriptionsfaktoren einzeln und gemeinsam aus, um deren Zusammenwirken zu verstehen. Es zeigt sich, dass die Kombination der Faktoren andere Zellschicksale auslöst, als jeder für sich allein. Somit sind die Wissenschaftler dem Knacken des Differenzierungs-Codes ein wenig näher gekommen.
<b>Marker-Gen für Betazellen.</b> Beim Schwerpunkt
Bauchspeicheldrüse geht es den Innsbrucker Forschern um die Betazellen, die das Blutzucker regulierende Insulin herstellen. Mit Hilfe des Laser-Scanning-Fluoreszenzmikroskops können sie in Echtzeit verfolgen, wie sich Betazellen bilden, wohin sie wandern und wie sie sich zu Inseln anordnen. Der Fisch muss dazu nicht getötet und präpariert werden – er wird lediglich beobachtet.
Da Zebrafische aber nicht von Natur aus grün fluoreszieren, schon gar nicht spezifisch in der Bauchspeicheldrüse, mussten die Biologen zunächst genveränderte Fische herstellen. Zu diesem Zweck haben sie ein Marker-Gen für Betazellen namens Hb9 isoliert. Hb9 wird genau dann aktiv, wenn zum ersten Mal Betazellen entstehen. Macht man seine Aktivität sichtbar, werden zukünftige Betazellen „markiert“.
Um dies zu erreichen, braucht man den Promotor des Gens. Das ist ein Art Schalter, der die Ablesung des Gens reguliert. Der Promotor sorgt dafür, dass das Gen – das ja in jeder Zelle vorhanden ist - nur im richtigen Gewebe, und zum richtigen Zeitpunkt angeschaltet wird.
Meyer und seine Mitarbeiter haben diesen Hb9-Promotor hergenommen und statt des Hb9-Gens das Gen für ein grün fluoreszierendes Protein, GFP, angefügt. Dieses Genkonstrukt haben sie in ganz junge Zebrafischembryos injiziert. Deren Nachkommen tragen in jeder Körperzelle sowohl das normale Hb9-Gen also auch zusätzlich die leuchtenden GFP-Gene. Den Zebrafisch beeinträchtigt das nicht weiter – er entwickelt sich ganz normal. Wann immer nun das Hb9-Gen angeschaltet wird, leuchtet auch das fluoreszierende Gen auf, da es ja von demselben Promotor kontrolliert wird. In diesem Fall macht also erst die molekulare Gentechnik Life Imaging möglich.
Die naheliegende Frage lautet nun: Woher kommt der Impuls für den Promotor? Wie ein Lichtschalter braucht auch ein „Gen-Schalter“ jemanden, der ihn betätigt. Dabei geht es auch hier letztlich um das Rätsel, wie aus Stammzellen differenzierte Zelltypen werden, wie zum Beispiel Betazellen.
An den leuchtenden Fischen lässt sich auch untersuchen, wie der Fisch einen Verlust seiner Betazellen ausgleicht. Daraus können sich wichtige Erkenntnisse für die Medizin ergeben, denn die Regeneration von Betazellen wird als ein Schlüssel zur Heilung des insulinabhängigen Diabetes angesehen. Bei dieser selteneren Form der Zuckerkrankheit (Typ I) werden die Betazellen durch eine fehlgeleitete Immunabwehr des Körpers zerstört.
<% image name="Zebrafisch_Motorische_Axone" %><p>
<small>Life Imaging Aufnahme von Motoneuronen – den Nervenzellen, die ausgehend vom Rückenmark die Muskeln innervieren. </small>
In Zukunft will Meyer die Zusammenarbeit mit den anderen biologischen und medizinischen Instituten verstärken, so zum Beispiel mit den Innsbrucker Herz-Kreislauf-Spezialisten Bernd Pelster und Thorsten Schwerte, die auch am Zebrafisch arbeiten.
Auch könnte sich Meyer vorstellen, seine Fische für eine kommerzielle Serviceleistung anzubieten. „Häufig tauchen in der medizinischen Forschung Gene auf, die keinem der bekannten Signalwege zugeordnet werden können. Im Zebrafisch kann man solche Fragen relativ rasch klären. Auch lässt sich an den Fischen prüfen, ob eine pharmakologische Substanz einen Entwicklungsfehler verhindert“, erläutert Meyer.
Die Linzer Johannes-Kepler-Universität ist um ein neues Forschungszentrum reicher – im CD-Labor für Laser-assistierte Diagnostik sollen in den nächsten sieben Jahren Laser-Verfahren erforscht werden, mit denen die Zusammensetzung komplexer Verbundstoffe analysiert werden kann.<% image name="CD_Labor_Linz" %><p>
<small>Johannes Pedarnig (links) und Johannes Heitz bei der Eröffnung ihres CD-Labors. </small>
Seit der Begriff „Laser“ 1957 von Gordon Gould geprägt wurde, steht die so genannte Lichtverstärkung durch induzierte Emission für viele Anwendungsgebiete: Schneiden, Schweißen, Schmelzen und Messen sind nur einige davon. Die beiden Wissenschaftler Johannes Heitz und Johannes Pedarnig vom Institut für Angewandte Physik haben sich nun einem interessanten Teilaspekt der Lasertechnik zugewandt und kürzlich ein Christian-Doppler-Labor eröffnet, das sich der Analyse hochkomplexer Verbundstoffe widmet.
Sie nutzen dabei die Lasertechnik, um geringe Mengen eines beliebigen Materials abzutragen und an Ort und Stelle spektroskopisch zu untersuchen. Die Analyse der chemischen Zusammensetzung kann dabei direkt im Prozess und über beträchtliche Distanzen erfolgen – und ist so wesentlich effizienter als herkömmliche Methoden. Dadurch wird eine schnellere Reaktion auf Veränderungen im Prozess und eine genaue Klassifizierung der Produkte möglich. Und das kann Unternehmen Zeit und Kosten sparen.
Ein Umstand, der auch die beteiligten Industriepartner voestalpine Stahl in Linz sowie den Entsorgungsprofi AVE in Hörsching auf den Plan gerufen hat. „Die Verbesserung der Wettbewerbssituation unserer Partner und der Wissenstransfer zwischen Forschung und Anwendung gehen hier Hand in Hand”, so die Wissenschaftler Heitz und Pedarnig. Die Dotierung ihres neuen CD-Labors „bewegt sich im für CD-Labors üblichen Bereich von 110.000 bis 500.000 €“.
Das Labor ist mittlerweile das dritte CD-Laboratorium an der Johannes-Kepler-Universität. Auch für die voestalpine Stahl ist es nicht das erste: „Wir sind derzeit in sieben CD-Labors aktiv, auch über die Grenzen Österreichs hinaus. Und wir wählen für eine Kooperation immer den besten Partner, den wir kriegen können“, streut Peter Schwab, Forschungsleiter bei voestalpine Stahl, den neuen Laborleitern Rosen.
<b>Industrie-Materialien analysieren.</b> Ziel des neu gegründeten Labors ist die Entwicklung und Anwendung neuer Laser-gestützter Verfahren zur quantitativen Element-Analyse von technischen und industriellen Materialien. Im ersten Schritt der Analysen wird Material mittels Laser-Ablation abgetragen. Dabei kommen gepulste Laser mit hoher Pulsenergie zum Einsatz, wie etwa Nd:YAG-, Titanium-Saphir- oder UV-Excimer-Laser.
Im zweiten Schritt geht es um die Charakterisierung des abgetragenen Probenmaterials, entweder optisch oder mit Hilfe anderer Verfahren wie der Massenspektroskopie.
„Der Vorteil der Laser-Ablation liegt erst einmal darin, dass die Mechanismen bei ,einfachen’ Materialien im Wesentlichen verstanden sind“, so Heitz und Pedarnig. „Zudem kommt es durch die Möglichkeit des stöchiometrischen Materialabtrags zu keiner Schädigung des unbestrahlten Materials – eine Phasenseparation bleibt aus.“
<b>Kein direkter Materialkontakt.</b> „Prinzipiell kann jedes Material mit Hilfe dieser Verfahren analysiert werden”, so die Forscher. „Es ist keine besondere Probenvorbereitung notwendig – ein entscheidender Vorteil ist zudem, dass ein relativ großer Arbeitsabstand möglich ist.“ Denn im Vergleich zu anderen Verfahren ist kein direkter Kontakt zum Material notwendig.
Die Entwicklung macht aber auch hier nicht halt. Als besonders interessant erachten die Wissenschaftler aktuelle Entwicklungen bei Kurzpulslasern, deren kommerzielle Verfügbarkeit die Entwicklung noch empfindlicherer Nachweisverfahren ermöglichen wird. „Aber auch mobile Systeme und der Inline-Einsatz bei industriellen Prozessen versprechen hohes Potenzial“, freuen sich Heitz und Pedarnig auf die Herausforderungen der nächsten sieben Jahre.Schnell-Check für Verbundstoffe
<a href=http://www.tissuegnostics.com>TissueGnostics</a> eröffnet neue Diagnosemöglichkeiten für Histologen in der Praxis und Pharmakokinetiker in der Forschung: Erstmals können mit dem von den Wienern entwickelten Analysegerät automatisch und sicher einzelne Gewebezellen ausgewertet werden.Innovationsschub für Gewebebefunde<% image name="TissueGnostics_Steiner_Oesterreicher" %><p>
<small>Georg Steiner und Katja Österreicher: „Unsere Weiterentwicklung der Gewebe-Diagnose ist wie bei der Weitenmessung beim Skispringen: Weitenangaben vom reinen Hinschauen können stimmen, müssen es aber nicht. Erst die digitale Vermessung gibt eine präzise und verlässliche Antwort.“ </small>
Was sich Georg Steiner vor vier Jahren gedacht hat? Dass es an einem Read-Out-System mangelt! Dass es Software braucht, die mit Fluoreszenzmarkern wirklich präzise harmoniert. Kurz: Dass die Befundung von Gewebebiopsien nach „Jahrhunderten der Ungenauigkeit“ in die digitale Ära eintreten sollten.
Denn während Blutproben bereits sehr exakte Daten liefern – genaue Zahlen also darüber, wie es etwa um Erythrozyten, Hämoglobin oder das mittlere Zellvolumen im Plasma bestellt ist –, stecken klinische Gewebebefunde noch im Stadium prosaischer Beschreibung.
Die heutige Praxis der Histologen beschreibt Steiner so: „Gewebezellen mussten bis dato erst mit Enzymen anverdaut werden, um sie in Suspension zu bringen. Erst dann konnten sie in den österreichweit rund 200 Durchflusscytometrie-Geräten analysiert werden.“ Jedoch: Was können halbverdaute Zellen wirklich ,erzählen’? Tatsächlich haben Histologen bis dato nur in Worten beschrieben, was sie im Mikroskop erkennen konnten. Eine wirklich vom Menschen losgelöste und in der Durchführung standardisierte Befundung – die ermöglicht dagegen erst die Innovation von TissueGnostics.
<b>Sichere Gewebe-Befunde.</b> „Die Komplexität je Zelle ist spannend, nicht die Schilderung eines ganzen Gewebeabschnittes“, sagt Steiner. Denn von der Genauigkeit des Befundes hängen zahlreiche wichtige therapeutische Entscheidungen ab. Mehr noch: Erst eine Beobachtung der Gewebezellen in-situ erlaubt deren genaue Auszählung sowie ihren Vergleich mit den Nachbarzellen.
Das erste Patent für ein neues Analyse-Instrument „mit der Detailauflösung eines Mikroskops und der Genauigkeit eines Computers“ reichte Steiner 2001 in Österreich ein – mittlerweile wurde das von der 2003 gegründeten TissueGnostics weiterentwickelte Verfahren weltweit geschützt.
Das Verfahren: Gemeint ist damit, „einem Rechner mit smarten Algorithmen zu erklären, was eine Gewebezelle ist“ – also, wie aus einem Gewebeschnitt Daten werden.
<% image name="TissueGnostics_Illustration" %><p>
Dazu werden die Zellen mit Kernfärbemittel und Marker eingefärbt, die Software erkennt in Folge den jeweiligen Zellkern und baut den dazugehörigen Zellkörper auf. Auf diese Weise liefert der „TissueFAXS“ vom Beobachter unabhängige und jederzeit reproduzierbare Gewebeanalysen. TissueFAXS ist damit ein System zur Auswertung histologischer Präparate, das die Befundung von Gewebeproben revolutioniert: Die vage Beschreibung wird zur High-Tech-Analyse.
Das Instrument ist vollautomatisiert und besteht aus einem motorisierten Mikroskop der neuesten Generation, einer Probenbühne für bis zu 8 Objektträger, 2 Kameras für Durchlicht und Fluoreszenzaufnahmen sowie der Gewebeanalysesoftware „TissueQuest“. Mit dieser werden nicht nur Patientenproben automatisiert eingescannt, sondern gleichzeitig auch ,Virtual Slides’, also digitale Präparate geschaffen, die einen Gesamtüberblick der Patientenproben sowie ein leichtes Abspeichern der Daten möglich machen.
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<small> Wiener Software-Entwicklung macht einzelne Gewebezellen – hier sind es welche der Prostata – sichtbar. Bis zu 10 Marker können gleichzeitig auf verschiedenen Kanälen dargestellt werden. </small>
<b>Einzelzell-Erkennung.</b> Derzeit werden beispielsweise am Wiener AKH jährlich 64.000 Gewebeuntersuchungen mit entsprechenden Einfärbemethoden vorgenommen. Jedoch: „Sie liefern gerade einmal Positiv/Negativ-Entscheide. Was sie nicht können, das ist den genauen Grad einer Erkrankung einzustufen.“
Und genau hier vollbringt die entwickelte Software TissueQuest den entscheidenden Innovationsschritt: Sie erfasst einzelne Zellen, selbst in soliden Gewebeverbänden wie Haut oder Drüsenepithelien. Damit trägt das Wiener Unternehmen der steigenden Nachfrage nach einem System für die Einführung von Qualitätssicherheit im Bereich Gewebeanalyse Rechnung. Denn: Erfolgreiche Therapien greifen nur dann, wenn bestimmte Voraussetzungen gegeben sind – „Moleküle müssen zunächst einmal ausreichend vorhanden sein, um überhaupt bekämpft werden zu können“.
Die neuen Werkzeuge sollen so auch in der Pharmaforschung wertvolle Dienste leisten, indem die ,Effects of Therapy’ in völlig neuer Präzision dargestellt werden – etwas, das TissueGnostics in ersten Forschungsstudien mit dem Novartis-Medikament Elidel demonstriert hat. „Letztlich werden höhere Erfolgsraten in der Pharmaforschung durch eine präzisere Diagnostik möglich“, so Steiner, der speziell in der Onkologie die neuesten Kinase-Inhibitoren zwar bewundert, eingedenk multiklonaler Tumorentwicklung jedoch auch eine „Balance mit dem Karzinom“ anstatt die „totale Vernichtung des Tumors“ als Forschungsfeld un Therapie sinnvoll erachtet: „Auch wenn Tumorzellen schneller sterben wie nachwachsen haben wir schon viel gewonnen.“
Die Weiterentwicklung der „dynamischen Analysealgorithmen“ erfolgt derzeit in Kooperation mit 9 rumänischen Mathematikern. Um zudem den weltweiten Vertrieb aufbauen zu könne, wurde zusätzliches Kapital von einem österreichischen Private-Equity-Partner geholt: Zum Jahreswechsel beteiligte sich die IPO Wachstumsfonds Beteiligungs-Management GmbH (IPO) über ihren auf technologieorientierte Wiener Unternehmen spezialisierten Fonds „ATHENA Wien“ mit 39 % am Unternehmen.
Für 2007 peilt Steiner erstmals die Umsatz-Million an – künftig will er jährlich 20 bis 30 der neuen Systeme verkaufen. Die „eine oder andere Zusammenarbeit“, etwa mit Roche Diagnostics, kann er sich ebenso vorstellen.
Menschen der Forschung: Karl Zojer im Gespräch mit Jürgen Fleig, dem Leiter des Bereiches Technische Elektrochemie am Institut für Chemische Technologien und Analytik an der TU Wien.<% image name="Fleig" %><p>
<small> „Finanziell gut ausgestatteter FWF ist wichtiger als der Aufbau einer Elite-Uni.“ </small>
<i>Sie waren längere Zeit am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart tätig. Worin unterscheidet sich die Forschung dort entscheidend von den Forschungsmöglichkeiten in Wien?</i>
Die Max-Planck-Institute haben den Ruf einer gewissen finanziellen Sorglosigkeit und ich will das zumindest nicht völlig dementieren. Das führt dazu, dass oft sehr große Gruppen entstehen, die aufgrund zahlreicher wichtiger Geräte zum Teil fast autark agieren können.
Zwar gibt es auch in Wien eine große Zahl sehr guter Geräte, nur: Die zugehörigen Forschergruppen sind meist einiges kleiner, sodass Equipment bzw. Know-how auf wesentlich mehr Bereiche verteilt ist. Kaum ein Forschungsbereich kann für sich allein das abdecken, was ein Max-Planck-Professor abdeckt.
Während Max-Planck-Institute also eher wie ,Großrechner’ agieren, kann die TU Wien große ,PC-Cluster’ entgegensetzen, die in der resultierenden Leistung Paroli bieten können – vorausgesetzt, die „PCs“ sind top in Schuss.
<i>Die meist kleineren Forschungsgruppen in Wien sind also kein Nachteil?</i>
Nein, denn diese Art von Forschung in vielen kleineren Einheiten entspricht auch genau dem Ansatz amerikanischer Elite-Unis wie dem MIT. Entscheidend ist, dass diese Gruppen nicht isoliert vor sich hin arbeiten, sondern sich in interner und internationaler Interaktion immer wieder gegenseitig befruchten und zu Spitzenleistungen anstacheln.
<i>Energiegewinnung und -einsparung werden eingedenk erhöhter Preisniveaus auf den Kohlenwasserstoffmärkten aktuell prioritaire angesehen. Welchen Stellenwert nimmt die Elektrochemie in diesem Bereich heute ein?</i>
Elektrochemische Energieumwandlung ist von zentraler Bedeutung, wenn es um die dringende Frage der zukünftigen Energieversorgung geht. Der ,elektrochemische Beitrag’ reicht von der Stromversorgung zahlreicher tragbarer High-Tech-Geräte wie Handys, Laptops und Kameras, über neue Antriebe für Fahrzeuge aller Art – etwa mit Superkondensatoren und Hochleistungsbatterien in Hybrid-Autos oder mit Brennstoffzellen – bis hin zu stromerzeugenden Heizungen und hocheffizienten Kleinkraftwerken auf Brennstoffzellenbasis. Zahlreiche weitere Beispiele wären möglich, nennen will ich nur noch elektrochemische Synthesegasherstellung über Hochtemperaturmembranen sowie Sensoren für einen umweltschonenden Energieeinsatz.
<i>Hat sich auch die elektrochemische Forschung verändert?</i>
Insbesondere im Bereich der Energieumwandlung hat eine Erweiterung der traditionellen Fragestellungen der wässrigen Elektrochemie stattgefunden. Und zwar hin zu materialwissenschaftlich geprägten Themen wie Interkalations-Verbindungen, Ionentransport in Keramiken und Polymeren sowie Festkörperreaktionen. Moderne Elektrochemie ist also heute viel breiter zu sehen als die den meisten Chemikern aus dem Studium bekannte wässrige Elektrochemie. Dem müssen wir auch in der Ausbildung Rechnung tragen.
<i>Forschen Sie auch an der Energiespeicherung und -umwandlung – etwa an der Entwicklung neuer Batterien?</i>
Sehr aktiv sind wir auf dem Gebiet der Hochtemperaturbrennstoffzellen. Das sind gasbetriebene, kontinuierlich laufende Batterien, die großteils aus keramischen Materialien bestehen und bei Temperaturen von 600 bis 1000 °C in Aktion sind. Wir versuchen dabei zu verstehen, welche physikalisch-chemischen Prozesse den elektrischen Wirkungsgrad solcher Zellen bestimmen, wie dies von den verwendeten Materialien abhängt und wie Materialien im Hinblick auf geringe Polarisation optimiert werden können.
<i>Auf welches Forschungsvorhaben setzen Sie am meisten?</i>
Auf nur eine Aktie zu setzen kann langfristig riskant sein. Entsprechend wird diversifiziert: Brennstoffzellen sind, wie gesagt, momentan ein Top-Thema in der Material- und Chemieforschung und mit unserer Expertise setzen wir natürlich hier einen kräftigen Schwerpunkt, besonders bei elektrochemischen Elektrodenreaktionen an Oxiden. Parallel und nicht weniger intensiv wollen wir aber auch den Masse- und Ladungstransport in elektrokeramischen Materialien untersuchen, der in vielen Anwendungen von Keramiken in der Elektrotechnik oder Sensorik hochrelevant ist. Ich sehe da besonders bei Dünnschichtanwendungen einen immensen Forschungsbedarf und – um im Bild zu bleiben – ein Aktie mit großem Entwicklungspotenzial.
<i>Sie haben einige internationale Auszeichnungen und Preise bekommen. Man könnte sagen, Sie spielen auf Ihrem Gebiet in der Champions League. Was macht Sie am meisten stolz?</i>
Solche Preise sind immer etwas Glückssache. Es gibt viele exzellente Forscher, die kein Glück hatten, und preisüberhäufte Wissenschaftler, die auch nur mit Wasser kochen. Die Preise bestärken mich primär in einigen Grundsätzen zur Forschung, die da lauten: Unbedingt einem sehr hohen Qualitätsanspruch folgen und diesen, soweit irgend möglich, auch keinem Ergebnis- oder Zeitdruck opfern; aus der Ruhe heraus kreativ neue Themen erschließen und den Mut haben, alles Bestehende, auch eigene Theorien, zu hinterfragen, also völlig ergebnisoffen sein.
<i>Sind Sie mit der Entwicklung an Ihrem Institut zufrieden. Wo sehen Sie Reformbedarf?</i>
Durch die Fusion von vier Instituten zum großen Institut für Chemische Technologien und Analytik denke ich, dass wir gut aufgestellt sind und dass Zusammenarbeit durch vermehrte Kontakte, formale Vereinfachungen und gemeinsames Auftreten nach außen auf alle Fälle erleichtert und gefördert wird. Konkret hat sich bei mir bereits eine intensive Kooperation mit den Institutsbereichen Instrumentelle Analytik und Strukturchemie entwickelt, die sicher zu interessanten Forschungsresultaten führen wird. Das Optimieren und Synergien wird uns auch weiterhin beschäftigen – es ist dringender Handlungsbedarf bei den Räumlichkeiten der Chemie am Getreidemarkt gegeben.
<i>Die Dotationen aus dem Wissenschaftsministerium sind wohl kaum ausreichend – wie finanzieren Sie ihre Forschungsvorhaben?</i>
Die recht geringe jährliche Dotation ist sicher ein Wehrmutstropfen und ohne weitere Geldgeber würde die Forschung fast stillstehen, wobei wir uns da nicht von amerikanischen Top-Unis unterscheiden. Entscheidend ist aber nicht primär der automatisch fließende Geldstrom, sondern vielmehr die Möglichkeit, mit guten Ideen an flexibel einsetzbare Mittel ranzukommen. Ich versuche, eine Mischung aus einem starken Grundlagenanteil, den wir über den FWF und internationale Agenturen abdecken, sowie Projekten mit Industriepartnern. Derzeit starten wir ein größeres FWF-Projekt, in dem auch das neue SIMS-Gerät am Institut zum Einsatz kommt.
Entscheidend für den Forschungsstandort Österreich ist in diesem Zusammenhang eine ausreichende Finanzierung des FWF, um exzellente Projektanträge auch wirklich bewilligen zu können. Das kann nicht oft genug betont werden und ist in meinen Augen effizientere Spitzenforschungsförderung als der Aufbau einer Elite-Uni.
<i>Sie wurden 2006 für die beste Vorlesung von der Fachschaft Chemie ausgezeichnet. Wie wichtig ist der Preis für Sie?</i>
Forschung und Lehre sind momentan meine wesentlichen Aufgaben als TU-Professor. Und die Verknüpfung dieser beiden Aspekte ist mir ein großes Anliegen. Bei aller Bedeutung unserer Forschungsaktivitäten für die Zukunftsfähigkeit in einer technologisierten Welt: Der vielleicht wichtigste und wirkungsvollste Beitrag zum Wohlergehen unserer Gesellschaft ist unser Output an hervorragend ausgebildeten Studenten. Und mit hervorragend ausgebildet meine ich nicht nur mit Wissen und Problemlösungskompetenz ausgestattete Studenten, sondern ich sehe das umfassender. Es geht auch um möglichst viele, ihre volle Kreativität entfaltende, begeisternde und für unkonventionelles aufgeschlossene Leute. Dafür ist eine gute und motivierende Lehre entscheidend; eine Lehre. Gerade in einem Nicht-Massenfach wie Chemie kann der universitäre Gedanke der Einheit von Lehrenden und Lernenden zumindest teilweise noch umgesetzt werden. Wenn die Studenten zum Schluss kommen, dass meine Vorlesung nicht meilenweit von diesen Grundideen entfernt war, freut mich das nicht nur sehr, sondern gibt mir auch den Ansporn, auf diesem Weg weiterzugehen.Ansichten eines Elektrochemikers