Unsere Mitglieder
Mehr als 25 Unternehmen und Institutionen haben sich im Zukunftscluster nanodiag BW zusammengeschlossen, um epigenetische Forschung mit Nanoporentechnik möglichst schnell in Anwendung zu bringen.
Unsere Innovation
in
der Nanoporenforschung
Der Zukunftscluster nanodiag BW verknüpft multidisziplinäre Akteure aus Universitäten, Forschungseinrichtungen und Unternehmen. Unsere Expertise reicht von naturwissenschaftlichen Grundlagen- und Materialwissenschaften über Nanotechnologie, Mikroelektronik und mikrofluidische Analytik bis zur klinischen Medizin.
Das Innovationsnetzwerk ist offen für Kooperationen und das Mitwirken neuer Akteure!
Dies sind unsere Mitglieder:
Die Firma Actome GmbH entwickelt Assay Kits und Software auf Basis ihrer proprietären Protein Interaction Coupling (PICO) Technologie. Im Projekt „Interactome Profiler“ entwickelt Actome innovative PICO-Referenz-Assays für die quantitative Analyse von posttranslationalen Modifikationen (PTM) und Protein-Protein-Interaktionen (PPI).
Actome fungiert als Technologielieferant und Inverkehrbringer.
AIXTRON beschäftigt sich mit den wissenschaftlichen Aspekten und den speziellen Anforderungen der Epitaxie (in diesem Fall MOCVD, engl. Metal-Organic Chemical Vapour Deposition) von anspruchsvollen Strukturen auf Basis von Übergangsmetallen (TMD) für Anwendungen in der Nanoporentechnik für die molekulare Diagnostik.
AMO steuert Fachwissen über den Transfer und die Nanostrukturierung von 2D-Materialien bei, insbesondere von Graphen und Übergangsmetall-Dichalcogeniden (TMDCs). Sie passt die entsprechenden Herstellungsverfahren und weitere Fabrikationsprozesse für die Anwendung in einem Festkörper-Nanoporenanalysator an.
Bosch widmet sich den Themen Festkörper-Nanoporen und Nanoporen-CMOS-Integration. Insbesondere Design, Herstellung und Packaging für laterale Nanoporen spielen neben Mikroelektronik und integrierter Software ein große Rolle.
Computomics trägt mit seiner Expertise in maschinellem Lernen sowie in der Sequenzdatenanalyse zur Identifizierung von Biomarkern bei. Computomics wird eine Resource implementieren und zur Verfügung stellen, die die genomischen, epigenomischen, transkriptionellen sowie phänotypischen Patientendaten sowie die Korrelationen dieser Daten untereinander visuell darstellen kann. Dies dient allen Verbundpartnern und der Öffentlichkeit zur interaktiven weiteren Erforschung und Interpretation der generierten Daten und deren Visualisierung für eventuelle Veröffentlichungen.
Eurofins Genomics trägt zur Entwicklung von Assays für grundlegende mikrofluidische Verfahren sowie zur Entwicklung und Validierung eines automatisierten Hochdurchsatz-Referenz-Workflows für sehr kleine Probenmengen bei.
Das Fraunhofer Institut arbeitet an der Analyse von MD-Daten (ab-initio Wechselwirkungen zwischen Peptiden und Porenoberflächen). Außerdem erstellt das IWM Multiskalenmodelle zur Signalvorhersage.
Die Arbeit der Gruppe von Prof. Schiller konzentriert sich auf die Entwicklung und (Bio-)Synthese komplexer, molekularer Systeme für adaptive Membranarchitekturen. Diese Systeme ermöglichen die selektive Rekonstitution und empfindliche Analyse von biologischen Nanoporen.
Die vielfältigen Beiträge von Hahn-Schickard umfassen Arbeiten zu Festkörper-Nanoporen, CMOS-basierter Signalverstärkung, Nanoporenfunktionalisierung, Assay-Entwicklung und mikrofluidischer Automatisierung sowie Innovationsförderung, Öffentlichkeitsarbeit und Clustermanagement.
Das Institut für Lasertechnologien in der Medizin und Meßtechnik an der Universität Ulm ILM erforscht die Herstellung von laserinduzierten Festkörper-Nanoporen. Nach Analyse der Anforderungen wird das Verfahren etabliert und mit Hilfe eines zu implementierenden modularen konfokalen Mikroskopaufbaus weiterentwickelt. Die charakterisierten Festkörper-Nanoporen werden dann den Projektpartnern zur Verfügung gestellt.
Die Intavis Peptide Services GmbH verfügt über mehr als 30 Jahre Erfahrung in der kundenspezifischen Auftragssynthese von Peptiden und bietet einen umfassenden Service von der Entwicklung bis zum peptidbasierten Arzneimittel. Ein wichtiger Schwerpunkt liegt in der Herstellung personalisierter Krebs-Immuntherapeutika, basierend auf Neoantigen Peptiden. In diesem Ansatz werden individualisierte Peptid-Cocktails an Krebspatienten verabreicht, wodurch das Immunsystem der Patienten lernt den Krebs aktiv zu bekämpfen.
Derzeit ist in diesem personalisierten Ansatz eine experimentelle Überprüfung der durch KI-Methoden vorhergesagten Neoantigen Peptide nicht in angemessener Zeit möglich und wäre zudem recht kostenintensiv, was ein Risiko für den Patienten darstellt.
Intavis Beitrag im Nanodiag Cluster zielt auf die Etablierung neuartiger Nanoporen-Assays ab, um schnelle und verlässliche Daten über die Peptide zu erhalten und den therapeutischen Ansatz somit sicherer zu machen.
Die Arbeiten von Ionera konzentrieren sich zum einen auf die Realisierung einer Versuchsumgebung zur Charakterisierung biomimetischer Membranen und zum anderen auf die Realisierung eines Chip-Funktionsmusters zur automatisierten Rekonstitution einzelner biologischer Nanoporen. Darüber hinaus arbeitet Ionera an der Modifikation von Festkörpernanoporen arbeiten, insbesondere im Hinblick auf die Benetzbarkeit. Es umfasst das Design einer Messkartusche und die Integration leistungsfähiger Redoxelektroden.
Basierend auf der Massenspektrometrie-Technologie analysiert Moleqlar Analytics seit 2018 posttranslationale Änderungen von Proteinen. Dieses Know-how bringt das Unternehmen zusammen mit Weiterentwicklungen im Bereich der automatisierten Probenvorbereitung und dem Anwendungsgebiet der Epigenetik aktiv ein.
Das Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik (MPI-IE) ist ein interdisziplinäres Forschungsinstitut, das Grundlagenforschung in zwei Schlüsselbereichen der modernen Biologie durchführt: Immunbiologie und Epigenetik. Die zentralen Fragen liegen in der Erforschung der molekularen Mechanismen der Zelltypidentität, wie sie sich in der Differenzierung der Immunzellen darstellen, auf Unterschiede des Stoffwechselverhaltens ansprechen oder über Chromatinveränderungen angepasst werden.
Als Projektpartner entwickelt die Proteomics Core Facility des Instituts Affinitätsmethoden, die Peptide mit spezifischen Sequenzvariationen oder Modifikationen bereitstellen. Diese Methoden zielen darauf ab, einzelne Peptide oder Peptidfamilien aus hochkomplexen biologischen und klinischen Proben zu isolieren und für die Bionanoporenanalyse zugänglich zu machen. Gleichzeitig eröffnen die etablierten Technologien das Potential, zukünftig im klinischen Bereich als LC-MS-basierte Proteomik sowie der Einzelzell-Proteomik eingesetzt zu werden.
Nanion entwickelt und produziert Analysesysteme für Ionenkanäle und biologische Nanoporen. Mikrostrukturierte Chipsubstrate werden für elektrophysiologische Messungen eingesetzt. Außerdem bringt Nanion seine Expertise in Bezug auf elektrische Messtechnik für Nanoporen ein und wird auch zur fluidischen und elektrischen Integration von Nanoporen in diagnostische Systeme beitragen.
Nanotemper Technologies entwickelt Technologien und Arbeitsabläufe für das Screening von Aerolysin-Mutanten. Diese Mutanten, wie auch ihre biophysikalischen und biochemischen Eigenschaften, werden von NanoTemper mit Hilfe von fortschrittlichen biophysikalischen Instrumenten charakterisiert.
NEC Laboratories Europe ist das europäische Forschungs- und Entwicklungszentrum von NEC und ein weltweit führender Akteur sowohl in der Grundlagen- als auch in der angewandten KI-Forschung für Informations- und Kommunikationstechnologie sowie digitale Gesundheit. Mit umfassender Erfahrung in der Anwendung von KI auf biomedizinische Fragestellungen wird sich NEC darauf konzentrieren, Nanoporen-Daten und Patient:inneninformationen zu verbinden, um den Einsatz der Nanoporentechnologie in klinischen Anwendungen zu beschleunigen.
NEC Laboratories Europe verpflichtet sich, gesellschaftlichen Mehrwert zu schaffen und gleichzeitig verantwortungsvolle KI-Praktiken einzuhalten, die den Schutz von Patient:innendaten gewährleisten.
Jannik Meyer und sein Team am NMI Naturwissenschaftlichen und Medizinischen Institut Reutlingen erforscht das gezielte Einbringen von Nanoporen in 2D-Materialien und andere Membranmaterialien und untersucht die Struktur der Membranen und Poren mit Hilfe der atomar auflösenden Elektronenmikroskopie. Die Charakterisierung der Struktur und Chemie von Nanoporen auf atomarer Ebene erfolgt mit (S)TEM, EDX und EELS. *
Peter Jones und seine Kolleg:innen stellen Festkörper-Nanoporen mit fokussierten Elektronen- oder Ionenstrahlen her und integrieren sie auch in Arrays mit Mikrofluidik und Elektroden. Ihre Arbeit konzentriert sich auf die Erhöhung der Skalierbarkeit von Festkörper-Nanoporen-Sensoren bei gleichzeitiger Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses bei hohen Bandbreiten durch Parallelisierung und Integration.
* (S)TEM: (Raster-)Transmissions-Elektronenmikroskopie , EDX: Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX), EELS:Elektronen-Energieverlust-Spektroskopie (EELS).“
Q-Bios entwickelt DNA-Polymerasen und weitere Enzyme für optimale Reaktionsbedingungen in Nachweisreaktionen unter Hochsalz-Bedingungen.
Die Gruppe von Prof. Fyta simuliert Nanoporen-Materialien und den Nachweis von DNA und Proteinen mit diesen und nutzt maschinelle Lernalgorithmen zur Verarbeitung von Nanoporen-Signalen und zur Entwicklung von Ausleseprotokollen.
Sciomics nutzt die Antikörper-Microarray-Plattform „scioDiscover“ zur Untersuchung von rund 1.300 biomedizinisch hoch relevanten Proteinen. Für die Identifizierung von posttranslationalen Proteinmodifikationen im Rahmen der nicht-invasiven Diagnostik erweitert Sciomics die analytischen Möglichkeiten durch ein hochparalleles Screening von Modifikationen wie Methylierung und Acetylierung und steuert damit eine weltweit führende Multiplex-Plattform für die antikörperbasierte Suche nach Protein-Biomarker-Kandidaten bei.
Signatope steuert die Immunaffinitäts-Massenspektrometrie für die Proteinquantifizierung, die Erzeugung von Bindemitteln mit einer Bibliothek von mehr als 400 Antikörpern und die Entwicklung und Validierung von Assays bei.
SIGNATOPE entwickelt massenspektrometrie- und antikörper-basierte Tests zur Quantifizierung von Proteinbiomarkern und greift dabei auf eine Bibliothek von mehr als 400 Antikörpern zurück. Das Unternehmen verfügt über umfassende Expertise in der Antikörpergenerierung sowie in der Entwicklung und Validierung von Assays. Dieses Know-how bringt SIGNATOPE gezielt in den Bereichen Probenvorbereitung und Epigenetik ein.
In der zweiten Umsetzungsphase vertieft das Steinbeis‑Europa‑Zentrum die fortgeführte Markt‑ und Technologiebeobachtung mit der systematischen Erhebung von „Unmet Needs“ zentraler Endanwendergruppen, um Innovationen konsequent an klinischer und praktischer Relevanz auszurichten und marktnah weiterzuentwickeln. Ergänzend unterstützt es eine qualitative und quantitative Bedarfs‑ und Wirkanalyse zur Selbstevaluation des Clusters, um Fortschritte und Wirkung strukturiert zu erfassen und Prioritäten evidenzbasiert zu schärfen.
Temicon entwickelt neue Herstellungsmethoden für Pikoliter-Well-Arrays und verwendet die daraus resultierenden mikrofluidischen Chips, um die elektrische Kontaktierung der neuartigen Well-Arrays zu erforschen.
Trenzyme entwickelt Produktionsprozesse vom Gen zum Protein für verschiedene anspruchsvolle Zielmoleküle in unterschiedlichen Expressionssystemen, um die Projektpartner mit hochwertig hergestelltem Proteinmaterial zu unterstützen und die langfristige Versorgung nach erfolgreichem Abschluss des Projekts sicherzustellen.
Die Gruppe von Prof. Behrends arbeitet auf dem Gebiet der Membranphysiologie und -technologie, u.a. mit Elektrophysiologie, Fluoreszenzspektroskopie, ortsgerichteter Mutagenese und Proteinreinigung.
Die Gruppe von Prof. Einsle arbeitet auf dem Gebiet der Biochemie, u.a. mit Proteinbiochemie und -kristallisation, Röntgendiffraktometrie, Kryo-Elektronenmikroskopie, Spektroskopie und Kalorimetrie.
Die Gruppe von Prof. Krossing arbeitet auf dem Gebiet der Komplex- und Molekülchemie und stellt schwach koordinierende, größenverstellbare Anionen als „molekulare Lineale“ für die Bestimmung von Porengrößen zur Verfügung.
Die Gruppe von Prof. Reiter arbeitet auf dem Gebiet der experimentellen Polymerchemie, u.a. mit Hilfe von Lichtmikroskopie, AFM, STM, Langmuir-Trouth, Ellipsometrie, Röntgenwinkelbeugung, UV/VIS-Spektrometrie und Differenzkalorimetrie.
Die Gruppe von Prof. Zengerle arbeitet an Anwendungen von MEMS, z.B. Mikro-/Nanodosierung, Volumetrie, 3D-Druck und simulationsbasierte mikrofluidische Designs.
Die Gruppe von Prof. Backofen befasst sich mit Bioinformatik, z.B. mit Deep Sequencing, Biopolymer-Strukturvorhersage und -Visualisierung sowie maschinellem Learning.
Die Gruppe von Prof. Holm entwickelt Methoden des maschinellen Lernens, mit denen sich Peptide, insbesondere posttranslationale Modifikationen, anhand ihrer Blockadestromsignale in einem Gemisch voneinander unterscheiden lassen.
Mit Hilfe von molekulardynamischen Simulationsmethoden soll der Translokationsprozess des Peptids innerhalb einer biologischen Nanopore auf atomistischer Ebene modelliert sowie auftretende Wechselwirkungen zwischen Peptid und Pore besser studiert werden. Hierzu wird gemeinsam mit Prof. Walter (Freiburg) ein Multiskalenmodell entwickelt. Weiterhin sollen im Projekt 2 Stromsignale an Nanogap-Elektroden innerhalb von Nanoporen simuliert werden. Weiterhin kommt eine Kombination aus molekulardynamischen Simulationen und quantenmechanischen Modellen zum Einsatz. Ziel ist es, praxisrelevante Fragestellungen der Redoxanalytik an Nanogap-Elektroden zu untersuchen und besser zu verstehen. Für diesen Teil sollen ebenfalls Methoden des Maschinellen Lernens zur verbesserten Auslesegenauigkeit zum Einsatz kommen.
Das Universitätsklinikum Freiburg bringt ein breites Spektrum an klinischer Expertise insbesondere in den Bereichen medizinische Epigenetik und Onkologie ein, z.B. klinisch relevante Aufgaben, Entnahme von Patientenproben (Gewebe, Zellen, Blut), Aufbereitung von klinischen Proben – und nicht zuletzt der direkte Kontakt zu Patienten.
Die Gruppe von Prof. Becker bringt ihre Expertise zu T-Zellen ein: Ziel der Arbeit ist es, mit neu entwickelten innovativen Analysemethoden neuartige epigenetische Biomarker für die Präzisionsonkologie zu identifizieren und langfristig als Teil der personalisierten Medizin zu etablieren.
Die Gruppe von Prof. Schüle bringt ihre Expertise im Bereich der Epigenetik ein, insbesondere KMT9 monomethyliert H4K12 und kontrolliert die Proliferation von Prostatakrebszellen. Dies wird in vitro Assays für die Analyse der krebsrelevanten Histon H4-Methylierung durch KTM 9 (H4K12) ermöglichen.
Die Gruppe von Prof. Schilling bringt ihre Expertise in der Proteomik, insbesondere der translationalen Proteomik (Systemintegration zur Analyse von Histonmodifikationen in biologischen Proben) ein.
Die Gruppe von Prof. Nazarekno bereichert den Cluster mit ihrem Fachwissen über extrazelluläre Vesikel, Flüssigbiopsie und Epigenetik. Dies wird die Identifizierung und Bewertung epigenetischer Biomarker in T-Zellen und extrazellulären Vesikeln (EVs) ermöglichen.
