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1 f r a u n h o f e r - e i n r i c h t u n g f ü r m a r i n e b i o t e c h n o l o g i e jahresbericht 2010

2 Gefördert durch die Europäische Union, Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) Titelbild Marine Alge (Fucus vesiculosus) mit Rotalge (Ceramium) und Grünalge (Ulva) bewachsen (Foto: Frauke Symanowski, EMB). 2

3 F r a u n h o f e r - E i n r i c h t u n g f ü r m a r i n e b i o t e c h n o l o g i e jahresbericht 2010

4 v o r w o r t In vitro kultiviertes, spontan kontrahierendes Zellaggregat generiert aus der Regenbogenforelle. 2

5 1 2 3 Das vergangene Jahr war ein bewegtes und für die weitere Entwicklung richtungsweisendes für die Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie (EMB) in Lübeck. Die Fraunhofer- Einrichtung wurde planmäßig nach siebenjährigem Bestehen und im dritten Jahr ihrer Aufbauphase durch eine externe Expertenkommission unter der Leitung des Vorstands der Fraunhofer- Gesellschaft evaluiert. Der Fraunhofer EMB wurden sowohl eine solide wissenschaftliche Basis, Personal- und Verwaltungsstruktur als auch ein breites wissenschaftlich-technisches Projektspektrum in Verbindung mit bereits bemerkenswerten Industriekontakten mit hohem Projektumfang bescheinigt, was zu einem überaus positiven Votum führte. Im Sommer folgte dann die Entscheidung des Bund-Länder-Ausschusses zum Bau eines Institutsgebäudes auf dem Gelände des Campus der Universität zu Lübeck. Sowohl das Land Schleswig-Holstein als auch die Universität sowie die Behörden der Hansestadt Lübeck und der Vorstand der Fraunhofer- Gesellschaft haben den Prozess der Standortfindung nach Kräften unterstützt, wofür an dieser Stelle allen Seiten nochmals explizit gedankt sei. Die Fraunhofer-Gesellschaft wird nun bis zum Jahre 2013 einen modernen und repräsentativen Institutsbau mit mariner aber auch breit angelegter medizinisch-medizintechnischer Ausrichtung errichten. Dazu gehören Meeresaquarien und Labore mit modernster biologischer, chemischer, ingenieurtechnischer und medizinischer Ausrüstung. Der Prozess der Planung hat bereits begonnen und wird von Seiten der EMB tatkräftig unterstützt. Dies ist auch notwendig, da das Gebäude nicht nur die Aufnahme des gegenwärtigen Personalbestands und die Bearbeitung der aktuellen Forschungs- und Entwicklungsprojekte erlauben muss, sondern für die nächsten zehn bis zwanzig Jahre Erweiterungsraum für gänzlich neue Forschungs- und Geschäftsfelder sowie mehr als 140 hochqualifizierte Mitarbeiter zu bieten hat. Mit der Entwicklung eines zweiten Fraunhofer-Instituts in Schleswig-Holstein ist nun die erwünschte Stärkung der Region um Lübeck und seiner Universität in vollem Umfang und ohne Abstriche erreicht. Die Fraunhofer EMB ist bereits jetzt bei Industrie- und Wissenschaftseinrichtungen weit über die Region hinaus bekannt und vereint als Besonderheit Spezialisten der Meeresbiologie und marinen Technologie mit molekular- und zellbiologischer Expertise. Die Brücke zwischen den beiden scheinbar entfernten Gebieten, unikal in der deutschen Forschungslandschaft, bildet die In-vitro-Zellkultur und insbesondere die Etablierung von Progenitor- und Stammzellkulturen von marinen Organismen bis zum Menschen. Kaum eine andere Einrichtung bietet die Isolation von vermehrungsfähigen (Stamm)Zellkulturen aus beliebigen Organismen (in der Regel Vertebraten) in der hier etablierten Breite für Auftraggeber aus Forschung und Wirtschaft an. Dieser Service wird in zunehmendem Maße in Anspruch genommen und bildet ein weiteres solides Auftrags- und Servicegeschäft der EMB. Hinzu kommt eine enge Vernetzung mit dem institutsinternen Gerätebau. Dies ermöglicht eine schnellstmögliche Umsetzung von Neuerungen, die von den Biologen und Medizinern benötigt und gemeinsam mit den Ingenieuren und Technikern entworfen, konstruiert und gebaut werden. 1 3 Zellen auf spärischen Mikrocarriern (Zellkerne blau, Zellbembran rot) 3

6 v o r w o r t Im Hintergrund dieses FuE-Zweiges steht eine im Fraunhofer-Bioarchiv verankerte Biobank für Vertebratenstammzellen, der»cryo-brehm«. An keinem anderen Ort der Welt liegen in tiefgefrorenem Zustand und vergleichbarer Qualität vermehrungsfähige und differenzierbare In-vitro-Zellkulturen vor, wie in der Kryobank der EMB. Der Name steht in Bezug zu dem bekannten Kompendium der Zoologie des großen Zoologen Hamburgs mit möglichst umfassender Beschreibung aller Tierarten. Die Ablage lebender aber tiefgefrorener Zellen der verschiedensten Organismen ist derzeit die vollständigste und umfassendste Informationsablage, die wir kennen. Dies begründet die große Bedeutung von Biobanken allgemein, die derzeit weltweit wachsen und das Rückgrat der zukünftigen Medizin und Biotechnologie bilden werden. Nach vierjährigem Bestehen hat der»cryo-brehm«in diesem Jahr einen Antrag auf Aufnahme in die internationale Dachorganisation für Arterhaltungssammlungen, die britische»frozen Ark«stellen können. Ab 2011 wird er einziges deutsches Mitglied sein und repräsentativ an internationaler Ausstrahlung gewinnen. Dies ist mit Fug und Recht als Auszeichnung und ein weiteres markantes Merkmal für Lübeck und Schleswig-Holstein zu verstehen. Möglich wurde diese außergewöhnliche Entwicklung durch die Unterstützung der technischen Grundausrüstung durch die Possehl-Stiftung, Teile der Anschubfinanzierung des Ministeriums für Wissenschaft, Wirtschaft und Verkehr des Landes Schleswig-Holstein und die übergreifende Unterstützung durch den Fraunhofer-Vorstand. Im Jahresbericht 2010 finden Sie neben den bereits angerissenen Themen Beiträge der Arbeitsgruppen zu folgenden Forschungsfeldern: Regenerative Medizin: Hierbei werden neue Therapiemöglichkeiten im Bereich der Wundheilung, der Regeneration von periphären Nervenläsionen sowie der Herzregeneration entwickelt. Biologisierung von Oberflächen: Immer mehr Hersteller von implantierbaren Produkten setzen auf die Verbesserung der Annahme dieser Produkte durch den Körper, indem sie vor ihrem Einsatz mit körpereigenen Zellen besiedelt werden. Die EMB entwickelt diese Technologie gemeinsam mit der Industrie. Neue organotypische Testsysteme: Zur Verringerung von Tierversuchen entwickelt die EMB gemeinsam mit industriellen Partnern neue Technologien für die Nutzung komplexer dreidimensionaler organotypischer Testsysteme, vor allem in den Bereichen Haut-, Herz- und Nervensystemforschung. Zellkultursysteme: Um den steigenden neuen Anforderungen im Bereich der Zellkulturtechnik zu entsprechen, entwickelt die EMB neue Systeme für die standardisierte Isolierung, Vermehrung und Online-Charakterisierung von Zellkulturen. Fischzellkulturen: Durch die Fähigkeit, unter vergleichbaren Bedingungen Zellen mit Stammzelleigenschaften von allen Vertebraten zu generieren, ergibt sich die Möglichkeit, eine vergleichende Zellphysiologie systematisch aufzubauen. Fischzellen im Besonderen sind in der Lage in vitro Eiweiße und Fette zu synthetisieren, wie sie auch im lebenden Fisch vorzufinden sind. 4

7 1 2 Marine Aquakultursysteme: Die EMB entwickelt im Bereich der marinen Aquakultursysteme integrierte multitrophische Kreislaufsysteme, die an Land und im Gebäude aufgebaut werden sollen. Schwerpunkt dabei ist die Mehrfachnutzung und damit verbesserte Aufbereitung des Wassers, sowie das Online-Monitoring der Organismen. Wir hoffen, einen repräsentativen Einblick zu geben und Interesse zu wecken. Für das Jahr 2011 wünschen wir uns zufriedene Partner und neue wie alte Auftraggeber und Kunden. Im nächsten Jahresbericht werden wir bereits die Planungsentwürfe für den Institutsneubau vorlegen können. Wenn möglich, wird ein Besucherbereich integriert, der Einblick in die Forschung und einige der Meeresaquarien gestattet. Schon jetzt erreicht die Fraunhofer EMB mit einer offensiven Öffentlichkeitsarbeit viele Menschen in und um Lübeck aber auch weit darüber hinaus. Die durchgeführten wissenschaftlichen und industriellen Tagungen waren hochkarätig besetzt; aber auch in vielen lokalen Aktionen, wie zum Beispiel bei der Beteiligung am Mini- Master, einer Aktion der Lübecker Wissenschaftseinrichtungen, die sich ausschließlich an Kinder richtet, konnte die EMB über ihre verschiedenen Arbeitsfelder Forschungsbegeisterung hervorrufen. Die EMB präsentiert sich als einer der Attraktoren der Forschungslandschaft Lübecks und mit sichtbar offener Forschung zum Wohle der Region in enger nationaler wie internationaler Vernetzung. Wir danken allen Kunden und Partnern für ihr Vertrauen in die Arbeit der EMB und freuen uns über ihren Besuch und ihre Aufträge. Die EMB steht gemäß dem Fraunhofer-Modell mit all ihren Arbeitsgruppen und Abteilungen, geführt von ausgewiesenem Personal, zur Lösung Ihrer Problemstellungen zur Verfügung. Überzeugen Sie sich von der Leistungsfähigkeit über den vorliegenden Jahresbericht und finden Sie Ihren Ansprechpartner. Unser persönlicher Dank gilt nicht zuletzt den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern. Sie haben trotz schwieriger Aufbauarbeit und vieler zusätzlicher Belastungen nicht nur alle Projekte erfolgreich bearbeitet, sondern das wissenschaftliche Profil schärfen und ausbauen können. Wir blicken gut gerüstet in eine interessante und für die Life Sciences sicher sehr fruchtbare und entwicklungsintensive Zukunft, in der wir weiterhin die Funktion des gelebten Technologietransfers übernehmen wollen. Lübeck, im Dezember 2010 Prof. Dr. Günter R. Fuhr (geschäftsführender Direktor) Prof. Dr. Charli Kruse (Standortleiter) 1 Prof. Dr. Günter R. Fuhr 2 Prof. Dr. Charli Kruse 5

8 I N H A L T Vorwort 2 Partner und Initiatoren der Fraunhofer EMB 8 Die Einrichtung im Profil 10 Ziele 12 Kurzporträt 13 Organisation und Ansprechpartner 16 Arbeitsgruppen und Einrichtungen 16 Arbeitsschwerpunkte 20 Wissenschaftliche Ereignisse und Preise 23 Das Forschungs- und Dienstleistungsangebot 28 Institutsspezifische Angebote zur Vertragsforschung 30 Verträge und Patentvereinbarungen 30 Kontakt und weitere Informationen 31 Die Einrichtung in Zahlen 34 Vertragsforschung mit der Wirtschaft 35 Die Fraunhofer-Gesellschaft auf einen Blick 37 6

9 Ausgewählte Forschungsergebnisse und Anwendungen 38 Zelldifferenzierung 40 Zelluläre Modulation von Oberflächen neuronaler Sonden 42 Zelltechnologie 50 Portabler, autarker Zellkulturinkubator für den Transport lebender Zellen 53 Aquatische Zelltechnologie 60 Makroalgen biotechnologische Ressourcen aus dem Meer 62 Zentrale Einrichtungen 68 Zellkultur und Zellanalyse 70 Gerätebau 72 Faktenteil 76 Namen, Daten, Ereignisse 78 Messen- und Veranstaltungen 78 Konferenzen/Tagungen 80 Wissenschaftliche Veröffentlichungen 81 Promotionen, Diplom-, Master- und Bachelor-Arbeiten 81 Publikationen/Vorträge 82 Impressum 86 Anfahrt 88 7

10 partner und initiatoren der fraunhofer emb Im Jahr 1157 wurde Lübeck nach einem Brand von Heinrich dem Löwen erneut aufgebaut. Dieses Datum gilt heute als Gründungsjahr der Stadt. Das heutige Gebiet der Hansestadt Lübeck umfasst Landstriche, die von der auf einem Hügel gelegenen Altstadt bis zu Mündung der Trave in die Ostsee reichen. Durch ihre geographische Lage wurde die Entwicklung der Stadt als Ostseehafen begünstigt und ihr rasanter Aufstieg zur zeitweise wichtigsten Handelsstadt in Nordeuropa des Mittel alters begründet. Lübeck wurde zum Hauptort der Hanse. Die UNESCO erklärte 1987 die erhaltenen Teile des mittelalterlichen Stadtkerns auf der Altstadtinsel zum Weltkulturerbe. Der Lübecker Hafen, der die Region mit Skandinavien, Russland und dem Baltikum verbindet, ist der größte deutsche Ostseehafen. Die Lübecker Wirtschaft ist durch ca Betriebe unterschiedlicher Größe und Branchen gekennzeichnet. Die Gesundheitswirtschaft gehört zu den stärksten Branchen- Cluster am Standort, hierzu zählen u. a. Wellness, Gesundheitstourismus und E-Health; neue und ganzheitliche Gesundheitsdienstleistungen; Medizintechnik und Biotechnologie. Ein weiterer Schwerpunktbereich ist die Ernährungswirtschaft, die u. a. in der Initiative»foodRegio«eng kooperiert. Die Lübecker Hochschullandschaft besteht zurzeit aus vier staatlichen Einrichtungen, der Universität zu Lübeck, der Fachhochschule Lübeck, der Musikhochschule Lübeck und der Fachhochschule des Bundes - Fachbereich Bundespolizei. Im Süden der Stadt ist der Lübecker Hochschulstadtteil entstanden, in dem sich eine einzigartige Kombination aus vorwiegend technologieorientiertem Gewerbe, Lehre und Forschung, Entwicklung und Produktion, Wohnen und Arbeiten angesiedelt hat. Hier befinden sich auch die Räume der Fraunhofer EMB. Die Hansestadt Lübeck, insbesondere die Mitglieder der Bürgerschaft und namentlich der Bürgermeister Bernd Saxe haben den bisherigen Aufbau der Fraunhofer EMB maßgeblich unterstützt, wofür ihnen an dieser Stelle herzlich gedankt sei. Von Anfang an wurden die Aktivitäten der Fraunhofer- Gesellschaft durch das Land Schleswig-Holstein und die WTSH (Wirtschaftsförderung und Technologietransfer Schleswig- Holstein) maßgeblich vorangetrieben. Die Gründung der Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie (EMB) wurde von der regionalen Wirtschaft und Wissenschaftslandschaft sehr positiv aufgenommen. Intensive Unterstützung hat die EMB u. a. durch die Wirtschaftsförderung Lübeck, die Industrie- und Handelskammer zu Lübeck sowie die Handwerkskammer Lübeck erfahren. Die Possehl-Stiftung hat durch ihre großzügige finanzielle Förderung die Arbeit der Fraunhofer EMB gewürdigt. Der Universität zu Lübeck gilt der Dank für ihre Unterstützung und die fruchtbare Kooperation in verschiedenen Wissenschaftsbereichen. Ebenso ist die gute Zusammenarbeit mit der Fachhochschule Lübeck hervorzuheben, mit der die EMB bei der technischen Umsetzung von Projekten kooperiert. Das Netzwerk der Norgenta - Norddeutsche Life Science Agentur GmbH bietet eine hervorragende Ergänzung zur wirtschaftlichen und wissenschaftlichen Profilierung des Standorts Lübeck. 8

11 Die Fraunhofer-Gesellschaft hat sich gemeinsam mit der EMB im Jahr 2008 für das Baugrundstück auf dem Campus der Universität zu Lübeck entschieden (schraffierte Fläche). Lageplan des zukünftigen Fraunhofer-Institutes für Marine Biotechnologie. Im Jahr 2009 wurden die zur Projektierung und Bauvorbereitung erforderlichen Unterlagen erstellt Mit den Erdarbeiten im Jahr 2011 beginnt die Umsetzung eines Institutsgebäudes mit moderner Technik, marinen und medizinisch-biologischen Laboren von ca m 2. Der Einzug in das Gebäude ist auf das Jahr 2013 festgelegt. 9

12 Die Einrichtung im Profil 10

13 Das Medizinische Gesundheitszentrum (MGZ) beherbergt seit 01. Mai 2008 übergangsmäßig in einer speziell ausgebauten Etage die EMB. Zusätzlich wurden im Jahr 2009 Räume im Erdgeschoss angemietet, in denen die Deutsche Zellbank für Wildtiere -»Alfred Brehm«(CRYO-BREHM) untergebracht ist, bis eine eigene Biobank im Neubau verfügbar wird. Ziele Kurzporträt Organisation und Ansprechpartner Arbeitsgruppen und Einrichtungen Arbeitsschwerpunkte Wissenschaftliche Ereignisse und Preise 11

14 d i e e i n r i c h t u n g i m p r o f i l Ziele Vier Jahre nach der Gründung der ersten Fraunhofer-IBMT- Arbeitsgruppe»Zelldifferenzierung und Zelltechnologie«an der Universität zu Lübeck und drei Jahre nach Errichtung der Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie (EMB) ist die EMB erfolgreich auf dem Weg, ein vollwertiges Institut der Fraunhofer-Gesellschaft zu werden. Die EMB verwirklicht und lebt das Fraunhofer-Modell bei der Bearbeitung und Akquise von Forschungsaufträgen. Als wesentliche Grundlage dafür hat sich die Kompetenz der Mitarbeiter bei der Isolierung, Vermehrung und Nutzung von Zellen, meist Stammzellen aus allen Vertebraten bis zum Menschen, herausgestellt. Die Menge an lebenden humanen und nichthumanen Zellproben, die durch die Fraunhofer EMB isoliert und archiviert wurden, sind kaum an einem anderen Ort in Europa zu finden. Das führte dazu, dass die EMB über ein solides Wissen verfügt, wie die unterschiedlichsten Zellproben behandelt werden müssen, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Besonders in diesem Bereich existiert inzwischen eine gewachsene Partnerschaft mit unterschiedlichen Industrieeinrichtungen, vom Gerätebau bis zur medizinisch-chemischen Industrie aber auch zu den Kollegen anderer Forschungseinrichtungen. Dieser Bereich wird auch in Zukunft weiter entwickelt und die Arbeiten intensiviert und die dabei aufgebauten Ressourcen von tausenden archivierten lebenden Zellproben vom Fisch bis zum Menschen werden ein wichtiger und unverzichtbarer Bestandteil des Fraunhofer-Bioarchivs und der nationalen Biobanken werden. Aufbauend auf dieser Basis untersucht die EMB die Möglichkeit, adulte Stammzellen im Bereich der regenerativen Medizin einzusetzen. Besonders auf dem Gebiet der Wundheilung konnten beachtliche Erfolge verzeichnet werden. Aber auch der Einsatz der verwendeten glandulären Stammzellen bei Regenerationsvorgängen des Nervensystems und des Herzmuskels zeigt vielversprechende Ergebnisse, so dass von Seiten der beteiligten Kliniken bereits erste medizinische Nutzungen angestrebt werden. Die Kryobank für Zellen ist für viele Projekte unverzichtbar. So ist sie ein wichtiger Bestandteil für den Erhalt der genetischen Biodiversität der Tierwelt. Diese Zellen, da sie sich zum Teil über sehr lange Zeiträume ungehindert vermehren, stellen eine interessante neue Quelle für Biomasseproduktion dar. Schon heute raten Zukunftsforscher, sich nach neuen Möglichkeiten für die Herstellung von Biomasse umzuschauen. Stammzellen, die eine realistische Teilungsrate von 24 Stunden zeigen, sind dafür hervorragend geeignet. Aber auch viele ökologische Fragestellungen sind mittels einer solchen Bank sehr gut zu bearbeiten. Artspezifische Krankheitserreger können untersucht und der zelluläre Einfluss verschiedener Umwelteinträge bestimmt werden und zwar speziell auf die Zellen der Organismen bezogen, die in den betroffenen Regionen vorkommen. Ein Projekt mit großem Wachstumspotenzial wird die Nutzung von funktionellen Herzzellaggregaten zur In-vitro-Untersuchung von Regenerationsvorgängen sein. Gerade Fischherzen sind ein gut etabliertes System für die Untersuchung von Regenerationsprozessen in Wirbeltieren. Die EMB präsentiert erstmalig ein In-vitro-System zur molekularen Untersuchung dieser Vorgänge. Die erworbene Kompetenz bei der Untersuchung verschiedener Zellkultursysteme setzt die EMB gemeinsam mit Partnern aus der Industrie für die Biologisierung verschiedener Oberflächen von Medizintechnikprodukten, wie z. B. implantierbaren Materialien ein. Eine weitere Entwicklung, die sich im Bereich der Zellkultursysteme abzeichnet und bei der auch die EMB an exponierter Stelle involviert ist, beinhaltet die Entwicklung nichtinvasiver Untersuchungsmethoden zur Charakterisierung von lebenden und sich vermehrenden Zellkulturen. Die EMB hat dafür ein System zum automatisierten und validierten»zelltracking«aufgebaut. Dadurch wird es möglich, Zellen direkt zu analy sieren, die beispielsweise für medizinische Anwendungen genutzt werden sollen. Bisher müssen dafür Parallelansätze dieser Zellen verwendet werden, die nach der Analyse zerstört sind. 12

15 Kurzporträt Ein weiterer Schwerpunkt, der beim Aufbau der Geschäftsfelder der Fraunhofer EMB eine große Rolle spielt, ist die Entwicklung von neuen Verbrauchsmitteln und Geräten für die Arbeit mit Zellen. Unter anderem hat die EMB in diesem Bereich eine Transportbox für lebende Zellkulturen entwickelt, die auf internationalen Messen große Akzeptanz fand. Auch auf diesem Gebiet hat sich die EMB bereits als zuverlässiger Industriepartner etabliert. Bei der nachhaltigen Nutzung mariner Ressourcen setzt die EMB auf die Entwicklung integrierter multitrophischer Aquakulturanlagen, die an Land und im Gebäude aufgebaut werden sollen. Dazu existieren intensive Kooperationen zu anderen Forschungseinrichtungen, wie z. B. dem Zentrum für Forschung und Entwicklung in Coastal Resources and Environments an der Universidad de Los Lagos (Chile), wo bereits ähnliche Anlagen als offene Systeme in Ufernähe im Meer existieren. Die stetig wachsende Mitarbeiterschaft an der Fraunhofer EMB hat sich mit diesen Zielen den Herausforderungen unserer Zeit gestellt und konnte bereits beachtenswerte Ergebnisse vorlegen. Die Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie ist entstanden aus der Fraunhofer- und IBMT-Projektgruppe»Zelldifferenzierung und Zelltechnologie«an der Universität zu Lübeck. Deren Gründung geht zurück auf eine Initiative der Universität zu Lübeck und ihres Altrektors Prof. Dr. Alfred X. Trautwein, seines Nachfolgers Prof. Dr. Peter Dominiak sowie des Gründungsdirektors des Fraunhofer IBMT, Prof. Dr. Klaus Gersonde und seines Nachfolgers Prof. Dr. Günter R. Fuhr. Gemeinsam mit Prof. Dr. Charli Kruse sind sie übereingekommen, aus dessen damaliger Universitätsgruppe»Intrazelluläre Transporte«eine Fraunhofer-Forschungsgruppe in Lübeck zu gründen. Das Patent DE von Professor Kruse war Grundlage und der Ausgangspunkt der Gründung der Fraunhofer-IBMT-Arbeitsgruppe»Zelldifferenzierung & Zelltechnologie«am Standort Lübeck (Universität zu Lübeck, UzL). Am gab es in St. Ingbert einen ersten Informationsaustausch zwischen dem Fraunhofer IBMT und der Universität zu Lübeck. Bei diesem ersten Treffen wurden die experimentellen Ergebnisse diskutiert, auf deren Basis das oben genannte Patent entstanden ist. Während der Diskussion erkannten beide Seiten sofort einen strategischen Vorteil, wenn auf der Grundlage der vorgetragenen Ergebnisse eine Kooperation zwischen UzL und IBMT begründet würde. Bereits am wurde nach intensiven weiteren Gesprächen zwischen dem Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik und der Universität zu Lübeck ein Kooperationsvertrag zur Gründung einer Fraunhofer-IBMT-Arbeitsgruppe»Zelldifferenzierung & Zelltechnologie«am Standort Lübeck unterzeichnet, aus der im Anschluss die gleichnamige Fraunhofer- und IBMT-Projektgruppe entstand. Ziel der Vereinbarung war es, durch eine wachsende Zusammenarbeit die Grundlagen- und Anwendungsforschung auf dem Gebiet der Biomedizintechnik und Biotechnologie zu befördern. Als Ausgangspunkt und Startimpuls sollten neue Wege der Isolation, Manipulation, In-vitro-Kultivierung und Nutzung von Stammzellen, die differenziertem Gewebe entstammen, für die Nutzung in medizinischen, nahrungstechnischen und biotechnologischen Anwendungen abgeleitet werden. 13

16 d i e e i n r i c h t u n g i m p r o f i l Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Fraunhofer- Einrichtung für Marine Biotechnologie. Im Jahr 2008 wurde zum 01. Januar die Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie (EMB) in Lübeck gegründet. Damit wurde erstmalig von der Fraunhofer-Gesellschaft ein Forschungsbereich etabliert, der sich mit der Nutzung aquatischer und mariner Ressourcen beschäftigt. Durch die Wahl Lübecks als Standort für die EMB ist für diese Einrichtung ein strategisch hervorragender Platz in Norddeutschland gefunden worden. Von Lübeck aus sind alle Wissenschaftszentren im Norden unserer Republik kurzfristig zu erreichen und vielfältige Kooperationen konnten geschlossen werden. Auch das Bundesland Schleswig-Holstein mit seinen Küstenabschnitten zur Nord- und Ostsee ist für eine solche Forschungseinrichtung prädestiniert. Neben der verbesserten Nutzung mariner Ressourcen steht weiterhin die Entwicklung moderner und wirtschaftlicher Technologien für die Nutzung und Analyse von Zellen eukaryontischer Organismen im Mittelpunkt des Interesses dieser Einrichtung. Gerade für den zweiten Bereich bietet der Standort Lübeck mit der medizinisch orientierten Universität zu Lübeck und der Fachhochschule mit dem Forschungsschwerpunkt Medizintechnik sehr gute Voraussetzungen zur Realisierung entsprechender Forschungsvorhaben. Die EMB ist in den Verbund von 80 Fraunhofer-Einrichtungen eingegliedert. Die Einrichtung ist über den Standortleiter Prof. Dr. Charli Kruse an der Lübecker Universität in die technischnaturwissenschaftliche und medizinische Fakultät eingebunden, an denen sie verschiedene Lehrverpflichtungen wahrnimmt. So werden an der EMB verschiedene Praktikanten, Bachelor- und Masterstudenten der Universität zu Lübeck als auch der Fachhochschule Lübeck betreut. Entsprechend der bearbeiteten Projekte ist die EMB in drei Arbeitsgruppen und zwei zentrale Einrichtungen gegliedert: Zelldifferenzierung, Zelltechnologie, aquatische Zelltechnologie, Zellkultur & Zellanalyse und Gerätebau. Die EMB ist Mitglied des Fraunhofer-Verbunds Life Sciences. Das Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT mit Hauptsitz in St. Ingbert, fungiert weiterhin als Pateninstitut, das die EMB in die Eigenständigkeit begleitet. Der Direktor des Fraunhofer IBMT, Prof. Dr. Günter R. Fuhr, ist gleichzeitig geschäftsführender Direktor der EMB. Die Leitung der Einrichtung am Standort Lübeck hat Prof. Dr. Charli Kruse inne, der bereits die Fraunhofer- und IBMT-Projektgruppe führte. Die neuentstandene Einrichtung finanziert sich in erster Linie über die Anschubfinanzierung des Landes Schleswig-Holstein und der Europäischen Union sowie über zahlreiche Forschungsund Entwicklungsaufträge öffentlicher und industrieller Auftraggeber. Das ist auch der Grund für die breite Förderung, die der EMB durch das Land und EFRE-Mitteln der Europäischen Union zukommt. Sphärische Carrier mit Zellen bewachsen 14

17 15

18 d i e e i n r i c h t u n g i m p r o f i l Organisation und Ansprechpartner Arbeitsgruppen und Einrichtungen Geschäftsführender Direktor der EMB Zelldifferenzierung Prof. Dr. Günter R. Fuhr +49 (0) 6894/ Dr. Sandra Danner +49 (0) 451/ Standortleitung Lübeck Zelltechnologie Prof. Dr. Charli Kruse +49 (0) 451/ Dr. Daniel H. Rapoport +49 (0) 451/ Verwaltung/Öffentlichkeitsarbeit Lübeck Aquatische Zelltechnologie Dipl.-Kfm. Dipl.-Volkswirt Uwe Bittermann +49 (0) 451/ Dr. Marina Gebert +49 (0) 451/ Z e n t r a l e E i n r i c h t u n g e n Zellkultur und Zellanalyse Emel Singh +49 (0) 451/ Gerätebau Dennis Wendt +49 (0) 451/

19 Struktur und Übersicht über die Bereiche und zentralen Einrichtungen der EMB Lübeck Einrichtung für Marine Biotechnologie Verwaltung & Controlling Dipl.-Volkswirt U. Bittermann geschäftsführender direktor Prof. Dr. G. R. Fuhr Sekretariat (St. Ingbert) A. Hoffmann abteilung zelluläre biotechnologie Prof. Dr. C. Kruse Standortleitung Lübeck Sekretariat (Lübeck) S. Semer / S. Folchert Zentrale Einrichtung Prof. Dr. Kruse Zelldifferenzierung Dr. S. Danner Zellkultur & Zellanalyse E. Singh Aquatische Zelltechnologie Dr. M. Gebert Gerätebau Dipl. Ing. (FH) Dennis Wendt Zelltechnologie Dr. Dr. H. Rapoport 17

20 d i e e i n r i c h t u n g i m p r o f i l Einbindung in Universitäten und Hochschulen Prof. Dr. Charli Kruse Universität zu Lübeck Technisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Medizinische Fakultät Dipl.-Kfm. Dipl.-Volkswirt Uwe Bittermann Fachhochschule Lübeck Fachbereich Elektrotechnik und Informatik Prof. Dr. Günter R. Fuhr Universität des Saarlandes Fachbereich Klinische Medizin (Medizinische Fakultät) Kooptiertes Mitglied in den Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultäten II und III, Mitglied des Zentrums für Bioinformatik Lehrstuhl für Biotechnologie und Medizintechnik sowie Kooptiertes Mitglied der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I der Humboldt-Universität zu Berlin Regenbogenforelle (Oncorhynchus mykiss) Flossenblastema. Zellkernfärbung mit DAPI. 18

21 19

22 d i e e i n r i c h t u n g i m p r o f i l Arbeitsschwerpunkte Die enge Zusammenarbeit der Wissenschaftler der drei Arbeitsgruppen mit den Technikern und Ingenieuren des»zentralen Gerätebaus«der EMB ermöglicht eine schnelle und gezielte Umsetzung der Anforderungen, die in den biologisch geprägten Projekten erforderlich ist. Weiterhin erlaubte der Aufbau einer zweiten zentralen Einrichtung, der»zellkultur und Zellanalyse«, den gerichteten und konzentrierten Einsatz aller technischen Mitarbeiter bei der Bearbeitung der anstehenden Aufgaben bzw. bei der Testung verschiedener Zellkulturprodukte im Kundenauftrag. Nur durch diese Aufgabenteilung und die Unterstützung durch die Lübecker Possehl-Stiftung wurde es möglich, schnell und effektiv eine der interessantesten Biobanken Deutschlands, die Zellbank für Wildtiere»Alfred Brehm«aufzubauen. Zur Gewährung der optimalen Sicherheit dieser Zellen ist der»cryo-brehm«über ein Pendant in Sulzbach in der EUROCRYO-SAAR Kryobank gedoppelt. Neben einem unantastbaren Bestand für die Biodiversitätserhaltung und den Artenschutz bietet die EMB weitere Zellen interessierten Forschungseinrichtungen zur Nutzung und Untersuchung an. Die in der EMB vorhandene Verknüpfung von zellulärer Technologie, aquatischer Biotechnologie und gerätetechnischer Entwicklung ist in dieser Konstellation in der angewandten Forschung in Deutschland einmalig und stellt die Grundlage für die Bearbeitung interessanter und zukunftsorientierter Forschungs- und Entwicklungsthemen dar. Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten der Fraunhofer EMB sind geprägt durch die intensive Akquisition bei öffentlichen und industriellen Projektgebern. In enger Kooperation mit Kollegen aus der Pharmakologie/Toxikologie der Universität zu Lübeck arbeitet die EMB im BMBF-Verbundprojekt»Organotypische menschliche Herzkulturen«gemeinsam mit ihrem Pateninstitut, dem Fraunhofer IBMT, an der Entwicklung von Kryo-Konservierungsmethoden zum Einlagern traktiler Herzmuskelzellen, die später für Pharmaka-Testungen zur Verfügung stehen sollen. Ein weiteres BMBF-Verbundprojekt wird von der EMB koordiniert. Das Projekt mit dem Titel»Adulte Stammzellen humaner Schweißdrüsen«wird gemeinsam mit Kollegen der Plastischen Chirurgie und der Dermatologie der Universität zu Lübeck, sowie Kollegen aus der Christian-Albrecht-Universität in Kiel bearbeitet. Mit den Kollegen der Plastischen Chirurgie werden auch Untersuchungen zur Verbesserung der Wundheilung und der Behandlung peripherer Nervenläsionen weiter entwickelt, um das therapeutische Potenzial adulter Zellen zu erweitern. Zu dieser Thematik der regenerativen Medizin gehören auch die Kooperationsarbeiten mit der Herzchirurgie zur Entwicklung zellbasierter Therapien für Herzinfarktpatienten. Neben diesen medizinischen Projekten entwickelt die EMB im Auftrag der Industrie weitere organotypische Testsysteme für Hautwirkstoffe. Das Phänomen, dass adulte Stammzellen unter bestimmten Bedingungen Keimzelleigenschaften ausprägen, wird weiterhin gemeinsam mit der Gynäkologie untersucht. Auch mit den naturwissenschaftlichen Instituten der Universität zu Lübeck (UzL) gibt es enge Verflechtungen in der Projektarbeit. So werden mit dem Institut Virologie und Zellbiologie molekulare Steuermechanismen adhärenter Zellen untersucht, mit dem Institut für Neuro- und Bioinformatik werden Programme zur nichtinvasiven Untersuchung von Stammzellen entwickelt und mit dem Institut für Signalverarbeitung und Prozessrechentechnik wird getestet, inwieweit Hirnimplantate mit Zellen beschichtet werden können, um deren Einsatz im klinischen Bereich zu verbessern. Die beiden letztgenannten Projekte sind Bestandteil der DFG-Graduiertenschule 235:»Graduate School for Computing in Medicine and Life Sciences«. Im Einzelnen ist die enge Verflechtung der EMB mit der UzL auf dem Schema auf Seite 23 dargestellt. 20

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