Bioimplantate für Knochendefekte herstellen

Der europäische Forschungsverbund „BioFACTORy“ setzt auf Laborautomatisierung und Künstliche Intelligenz (KI). Die Förderung beträgt mehr als 8,1 Millionen Euro.

Die Technische Hochschule Würzburg-Schweinfurt (THWS) ist Teil des neuen EU-geförderten Forschungsprojekts „BioFACTORy“, das kürzlich offiziell gestartet ist, wie die THWS vermeldet. Ziel des Projekts ist es, eine vollautomatisierte, durch KI gestützte Plattform für die Herstellung von Zell- und Gewebekonstrukt-Bioimplantaten zu entwickeln. Diese Bioimplantate sollen künftig Patientinnen und Patienten mit Knochendefekten im Kiefer- und Gesichtsbereich helfen.

Knochenersatz nach Krebs, Unfall oder Infektion

Menschen, die durch Krebs, Infektionen oder Unfälle Knochengewebe im Kiefer- oder Gesichtsbereich verloren haben, könnten künftig von regenerativen Therapien auf Basis körpereigener Stammzellen profitieren. Bislang, so die THWS, ist die Herstellung dieser mesenchymalen Stamm- bzw. Stromazellen (MSC) sehr aufwendig, größtenteils manuell und kostet pro Patient über 30.000 Euro – eine breite klinische Anwendung sei damit kaum möglich.

Der Ansatz von BioFACTORy ist es, dass ein europäisches Konsortiumüber eine automatisierte Plattform (BioFACTORy Suite) entwickelt, die den gesamten Herstellungsprozess abdeckt – von der Zellvermehrung über die Qualitätskontrolle bis zum fertigen Bioimplantat, erläutert die THWS. Ein zentrales Element sei der sogenannte „AI Biologist”: ein digitales Assistenzsystem, das auf Basis von Echtzeit-Prozessdaten autonome Entscheidungen trifft und so die Produktion standardisierter, skalierbarer und damit günstiger machen soll.

Das Projekt läuft über vier Jahre, wird mit mehr als 8,1 Millionen Euro im Rahmen des Horizon-Europe-Programms der EU gefördert und bringt 14 Partner aus neun europäischen Ländern zusammen, koordiniert von der Universität Bergen (Norwegen), wo auch das offizielle Kick-off-Treffen stattfand. Neben der Vorstellung der einzelnen Arbeitspakete diente das Treffen vor allem dem gegenseitigen Austausch über Anforderungen rund um Automatisierung, Stammzellkultur und Analytik sowie der Diskussion erster Lösungsvorschläge, berichtet die THWS.

Die Rolle der THWS: Innerhalb des Konsortiums übernimmt die THWS eigenen Angaben zufolge eine Schlüsselrolle als Partnerin für Dateninfrastruktur und Datengrundlage bei der Entwicklung des „AI Biologist“ – dem digitalen Assistenzsystem, das die Qualitätskontrolle bei der Stammzellherstellung automatisiert. Umgesetzt werde dieses Vorhaben an der THWS gemeinsam durch Mitarbeitende des Technologietransferzentrums Bad Kissingen (TTZ-KG) und des Instituts für Medizintechnik (IMES) in Schweinfurt.

Konkret sammelt und annotiert die THWS gemeinsam mit der Universität Bergen biologische Bild- und Sensordaten, die als Trainingsgrundlage für die vom King’s College London entwickelten KI-Modelle dienen. Bei der Datenannotation arbeitet sie zudem eng mit der Politechnika Slaska (Polen) zusammen. Darüber hinaus verbindet die THWS gemeinsam mit dem Fraunhofer ISC die automatisierte Produktionsanlage mit der KI-Infrastruktur, sodass Sensordaten und Roboterprozesse in Echtzeit für die künstliche Intelligenz nutzbar gemacht werden. So schaffen TTZ-KG und IMES gemeinsam die technologische Brücke zwischen Labor und KI, die den „AI Biologist” erst praxistauglich macht.

Über BioFACTORy: BioFACTORy (Fully automated cell and tissue-engineered bioimplant production for orocraniofacial regeneration) wird von der Europäischen Union im Rahmen von Horizon Europe gefördert. Neben der THWS gehören dem Konsortium unter anderem die Universität Bergen (Koordination), die Universität Ulm, die Fraunhofer-Gesellschaft, das King’s College London, das Istituto Mario Negri IRCCS, die Universidad Complutense de Madrid, die Universität Barcelona sowie die Unternehmen CELLINK, Ocean TuniCell, F6S, NovaSign GmbH und PreSens Precision Sensing GmbH an.