Robotik: modulare Plattform für die Antibiotikaforschung

Die Entwicklung neuer Antibiotika ist aufwendig und lohnt wirtschaftlich kaum, denn sie werden nur sparsam verwendet, um Resistenzbildung zu vermeiden. Dass Pathogene resistent werden, können wir nicht immer verhindern, aber das Problem vom anderen Ende angehen: indem wir die Entwicklung der Wirkstoffe vereinfachen. Diese Absicht steht hinter einer neuen Robotikplattform.

Im Interview mit MEDICA.de erklärt Prof. Pierre Stallforth, inwiefern die Plattform eine große Hilfe für die Forschung sein kann und die Entwicklung von Wirkstoffen unterstützen soll.

Herr Prof. Stallforth, Sie haben am Leibniz-HKI eine Robotikplattform für die Suche nach neuen Antibiotika aufgebaut. Was war der Anstoß dafür?

Prof. Pierre Stallforth: Gerade in der akademischen Forschung herrschen oft Limitierungen im experimentellen Setup, die verhindern, dass wir bestimmte Versuche mit einem höheren Durchsatz durchführen. Die neue Robotikplattform soll jedoch nicht nur einen hohen Durchsatz ermöglichen. Wir wollen damit auch komplett neue Versuche konzipieren, die aufgrund ihrer Komplexität so nicht fehlerfrei vom Menschen durchgeführt werden können. Weiterhin können wir so die Kapazitäten unserer Mitarbeitenden entlasten, damit diese sich wieder vermehrt kreativen Fragestellungen widmen können.

Welche Herausforderungen bestehen insbesondere bei der Entwicklung von Antibiotika?

Stallforth: Die Entwicklung von Antibiotika, oder Antiinfektiva im Allgemeinen, ist ein gesamtgesellschaftliches und ein globales Problem. Viele Pharmaunternehmen ziehen sich aus diesem Gebiet zurück, da die Forschung aufwendig ist und neue Antibiotika, die resistenzbrechend sind, meist nur als Reserveantibiotikum verwendet werden. Das macht die Entwicklung schwierig und unattraktiv.

Für uns in der Grundlagenforschung bedeutet das, dass wir unsere Forschung für die Industrie attraktiv machen müssen. Die für die Wirkstoffentwicklung notwendigen Versuchsreihen möchten wir mit dieser Automationsplattform besser und einfacher gestalten. Wir benötigen robotische Unterstützung zum Beispiel beim Liquid Handling oder bei der Bedienung der Geräte.

Wie kann die Plattform die Wirkstoffentwicklung konkret erleichtern?

Stallforth: Die Plattform ist hochmodular und sehr flexibel, das heißt, wir können eine große Bandbreite an Assays konzipieren. Sehr spannend in der Antiinfektivaforschung ist die synergistische Kombination von Wirkstoffen. Bei vielen Erkrankungen werden auch bereits Wirkstoffkombinationen verabreicht, aber die systematische Suche nach synergistischen Wirkstoffen ist manuell nicht mehr durchführbar. Die Anzahl der Pipettierschritte ist so hoch, dass der Mensch hinsichtlich seiner Fehleranfälligkeit und auch physisch an die Grenze gerät. Roboter können diese Schritte über Tage hinweg mit höchster Präzision durchführen.

Auf der anderen Seite lassen sich auch bestimmte molekularbiologische Schritte automatisieren, zum Beispiel die Suche nach Wirkstoffen aus genetischem Material. Mittlerweile haben wir durch analytische und bioinformatische Methoden Zugang diversen Quellen von modernem und prähistorischem genetischem Material, zum Beispiel von Neandertalern. Durch die Automatisierung können wir jetzt effektiv Wirkstoffe suchen und produzieren.

Welches Anwendungspotenzial sehen Sie für die Plattform über die Entwicklung von Antibiotika und Antiinfektiva hinaus?

Stallforth: Für uns ist das auch eine Kommunikationsplattform, an der Forschende aus verschiedenen Disziplinen zusammenkommen und erstmals neue Versuche konzipieren können, die manuell nicht möglich waren. Ich denke, durch die Bereitstellung dieser Expertise ermöglichen wir es, viele verschiedene Forschungsthemen zusammenzubringen. In dem Sinne sind erst mal keine Grenzen gesetzt.

Wir müssen feststellen: Was sind wichtige, innovative Fragestellungen, die beantwortet werden können und an denen vielleicht auch verschiedene Disziplinen zusammenarbeiten? Die Zukunft wird zeigen, in welche Richtung wir intensiver arbeiten werden. Durch den modularen Aufbau sind der Forschung kaum Grenzen gesetzt. Was uns hier limitiert, ist unsere eigene Kreativität.