Potenziale von Automation und Digitalisierung ausschöpfen

Zukunftsperspektiven für die Biotechnologie-Forschung

Im Dechema-Positionspapier werden die Auswirkungen von Miniaturisierung, Automation und Digitalisierung auf Labore und die Entwicklung von biotechnologischen Prozessen und Produkten beschrieben. Die Autoren empfehlen, mehr Augenmerk auf die Konvergenz dieser Trends zu richten, um deren volles Potenzial auszuschöpfen.

© xiaoliangge/stock.adobe.com

Die Arbeit im Labor verändert sich schon seit einiger Zeit: Roboter übernehmen repetitive Tätigkeiten, Hochdurchsatz-Technologien produzieren enorm große Datenmengen, die mit Hilfe von Big-Data-Methoden und zunehmend auch künstlicher Intelligenz ausgewertet werden. Vielfach handelt es sich jedoch immer noch um punktuelle Entwicklungen.

„Taking biotech research to the next level“: So lautet der Titel der nun aktualisierten englischen Version der ersten Fassung des Positionspapiers, die erstmals 2018 unter dem Titel „Neue Schubkraft für die Biotechnologie“ vorgestellt wurde. Die Autoren analysieren die einzelnen Entwicklungen, die aus Digitalisierung, Miniaturisierung und Automation resultieren. Sie reichen bis zum Aufbau „digitaler Labor-Zwillinge“, die die Entwicklung neuer Produktionsstämme und Prozesse stark beschleunigt haben. Besonders in der biotechnologischen Forschung hat sich dank Automation und Miniaturisierung das Wissen über molekulare Strukturen und Mechanismen vervielfacht. So sind Datenbanken entstanden, die die Grundlage für das Design neuer Enzyme, Stoffwechselwege und ganzer Bioprozesse bilden.

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Während jede dieser Entwicklungen schon für sich die Biotechnologie-Forschung revolutioniert hat, weisen die Autoren darauf hin, dass die wahre Revolution in der Kombination aller drei Trends liege. Sie stellen fest, dass die Entwicklungen bisher nicht als zusammenhängendes Phänomen gesehen werden und die möglichen Synergien noch nicht voll verstanden sind. Für Deutschland als traditionell auf Ingenieurwissenschaften ausgerichtetes Land bietet die Konvergenz der Technologien besondere Chancen. Die Autoren listen auf, welche Maßnahmen in Wissenschaft, Industrie, Forschungsförderung und im Bildungssystem sie als notwendig erachten, um die Potenziale vollständig auszuschöpfen.

Ausblick

Grenzen zwischen Labor und Produktion verschwimmen. Die Entwicklungen kulminieren in der sog. „Biofoundry“ für die automatisierte, „industrielle“ Entwicklung von Stämmen und Prozessen. Die Experten sagen voraus, dass auch die traditionell starre Grenze zwischen Entwicklung im Labor und Produktionsprozess in der Industrie mehr und mehr verschwimmen wird. So entsteht das Bild einer Biotechnologie-Industrie, in der sich die Art, wie neue Produkte entwickelt und effiziente Produktionsprozesse konzipiert werden, deutlich verändert. Daraus können sich neue Märkte und Geschäftsmodelle entwickeln. Die Entwicklungen beeinflussen auch die Rolle des Menschen in der Forschung. Schon heute werden Menschen durch – bisher eher – alleinstehende integrierte Automationssysteme (wie Pipettier-Roboter oder Mikro-Kultivierungs-Systeme) unterstützt. Im automatisierten Labor der Zukunft könnte es möglich werden, dass Automaten alle elementaren Labor-Arbeitsschritte übernehmen, und Menschen würden dann vor allem als finale Bewerter von Informationen und Entscheidungsinstanz für Prozesse agieren, unterstützt von Augmented Reality.

Das Papier steht zum Download zur Verfügung unter: dechema.de/Biotech_Research_Next_Level

Quelle: DECHEMA

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