Die Studie zeigt, dass die Arbeiten der CD-Labors in der Begründung von Innovationen eine zentrale Rolle spielen.
Nähere Erläuterungen zur Grafik finden Sie am Ende des Artikels.
Quelle: Elsevier/CDG
Für Martin Gerzabek, den Präsidenten der Christian Doppler Forschungsgesellschaft (CDG), ist das Jahr 2020 ein besonderes – und das nicht erst seit dem Ausbruch der Corona-Krise: Die CDG besteht seit dem Jahr 1988, war damals ein Konzerninstrument der Österreichischen Industrieholding AG (ÖIAG) und sollte die Einrichtung von Forschungseinheiten zur Grundlagenforschung forcieren. Im Fokus standen damals ÖIAG-Themen. 1995 wurde dann – Stichwort: Jubiläumsjahr 2020 – eine Neuaufstellung der CDG vollzogen, die nun allen österreichischen Unternehmen offensteht und konkrete Fragestellungen der Wirtschaft auf hohem Niveau bearbeitet. Gleichzeitig erfolgte die Übernahme in die Zuständigkeit des Wirtschaftsressorts, heute Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort (BMDW). „Seither ist die CDG ein Modell, das die Kooperation von Wissenschaft und Wirtschaft im Bereich der anwendungsorientierten Grundlagenforschung unterstützt und von Unternehmen und der öffentlichen Hand gemeinsam finanziert wird“, freut sich Gerzabek. Das hat breite Wirkung, auch über Österreich hinaus: Eine aktuelle Studie von Elsevier (siehe Grafik) zeigt, dass die Arbeiten der CD-Labors in der Begründung von Innovationen eine zentrale Rolle spielen – etwa dann, wenn es um Zitierungen im Rahmen von Patenten geht. „Als verhältnismäßig kleine Forschungseinheit liegen wir damit im Vergleich zu anderen, deutlich größeren Institutionen sehr gut“, freut sich Gerzabek. Jüngst eröffnete CD-Labors könnten wesentliche Entwicklungsschritte erzielen und die Forschungen in ihren Segmenten auf neues Niveau heben.
Auf der Suche nach neuen Wirkstoffen
An der Medizin Uni Innsbruck konzentriert sich das CD-Labor für Eisen- und Phosphatbiologie unter Leitung des Gastroenterologen und Hepatologen Heinz Zoller auf das im Knochen produzierte Peptidhormon FGF23 (Fibroblasten-Wachstumsfaktor-23): Dieses kontrolliert die Konzentration von Phosphat im Blut. Steigt die Phosphat-Konzentration im Blut, kommt es zum Anstieg von FGF23 und zur vermehrten Ausscheidung von Phosphat über den Urin. „Auch Eisenmangel – die häufigste Ursache für eine Anämie in Mittel- und Westeuropa – erhöht die Bildung von FGF23, das bei Eisenmangel jedoch sofort gespalten wird. Weil Eisenmangelanämien aber häufig mit intravenösem Eisen behandelt werden und manche dieser Eisenpräparate die Spaltung des FGF23 unterbinden, gelangt FGF23 ins Plasma und senkt damit den Phosphatspiegel“, erklärt Zoller. Das Risiko, nach bestimmten Eisenpräparaten eine Hypophosphatämie zu erleiden, scheint hauptsächlich von den speziellen Eigenschaften des spezifischen Arzneimittels bestimmt zu werden. Gemeinsam mit dem Industriepartner Pharmacosmos A/S zielt Zoller darauf ab, potenzielle neuartige Wirkstoffe für seltene Stoffwechselerkrankungen, für die Knochengesundheit und gegen Knochenmetastasen zu identifizieren.
Entropieorientiertes Drug Design
Dieses CD-Labor an der Uni Wien unter Leitung des Chemikers Nuno Maulide, Wissenschaftler des Jahres 2018, erforscht neuartige, starre therapeutische Wirkstoffe, die ähnlich einem Sicherheitsschlüssel präzise in ihr Zielprotein passen. Es designt passgenaue Moleküle und synthetisiert sie präzise in ihrer dreidimensionalen Struktur. Der neuartige Ansatz der Wirkstoffentwicklung nennt sich Entropie-orientiertes Drug Design (EnODD) und konzentriert sich darauf, gleich zu Beginn des Entwicklungsprozesses starre Verbindungen auf Basis fusionierter Ringsysteme zu entwerfen, zu synthetisieren und zu validieren, die nur eine minimale Flexibilität aufweisen. Da dadurch die entropischen Einbußen – quasi die Anzahl der Schlüssel, die nicht passen, weil sie verdreht sind –, minimiert werden, ermöglicht es diese neue Strategie, für bisher noch nicht behandelte, krankheitsauslösende Proteine potente Wirkstoffe zu entwickeln. Um den Erfolg der EnODD-Strategie zu gewährleisten, sind präzises Wirkstoffdesign sowie die Expertise zur organischen Synthese von komplexen molekularen Konstruktionen mit sehr präziser 3D-Struktur erforderlich. Dabei können Molekülgerüste, die natürlichen Vorbildern entlehnt sind, sowie völlig neuartige Strukturen entstehen.
Maschinen lernen lassen
In einem weiteren CD-Labor untersucht ein Team um Laborleiter Axel Jantsch an der TU Wien, wie man Machine Learning auf möglichst effiziente und ressourcenschonende Weise in „Embedded Systems“ nutzen kann. Das sind elektronische Rechner, die oft auf kompakte, kaum sichtbare Weise in verschiedensten Geräten eingebaut sein können, vom Auto bis zur Fertigungsanlage in der Industrie. Verwendet werden dazu neuronale Netze. Software allein löst die Aufgaben nicht: „In unserem CD-Labor forschen wir deshalb daran, wie man Hardware am besten konfigurieren kann.“ Im Fokus stehen Bildanalyse und Objekterkennung. Die Einsatzbereiche für solche Technologien reichen vom adaptiven Regeln von Raum und Gebäudeklima über selbstfahrende Autos bis zur industriellen Qualitätskontrolle oder zur Analyse von Körpersignalen in Medizin und Sport. Die Nachfrage nach solchen Technologien und entsprechenden Fachkräften ist groß, weiß Jantsch: „Österreichs Wirtschaft könnte schneller wachsen, wenn es hier mehr Aktivität gäbe. Dazu wollen wir einen Beitrag leisten.“ Ganz im Sinne des Grundgedankens der CDG.
Patent-Citations per Scholoary Output
Gibt die durchschnittliche Anzahl von in Patentanmeldungen zitierten wissenschaftlichen Publikationen pro 1.000 Publikationen der jeweiligen Einheit (z.B. Universität) im genannten Zeitraum. Desto höher der Wert, desto stärker werden die wissenschaftlichen Publikationen der jeweiligen Einheit für Patente genutzt.
Academic-Corporate Collaboration
Dieser Wert spiegelt den Grad der Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Wirtschaft wider und gibt den Anteil an gemeinsam verfassten wissenschaftlichen Publikationen in Bezug zur Gesamtzahl der wissenschaftlichen Publikationen der jeweiligen Einheit im definierten Zeitraum an. In gemeinsamen Publikationen sind in der Autor*innenliste sowohl Wissenschaftler*innen mit Hochschulzugehörigkeit als auch Forscher*innen mit Unternehmenszugehörigkeit gelistet.
Field-Weighted Citation Impact
Der Wert vergleicht die Anzahl der Zitate, die eine Einheit pro Publikation erhält, mit der durchschnittlichen Anzahl an Zitaten von allen anderen ähnlichen Publikationen in einem ähnlichen Datenumfeld im Welt-Durchschnitt.
– Ein Field-Weighted Citation Impact von 1,00 zeigt an, dass die Publikationen einer Einheit genau so oft zitiert werden, wie man es über den globalen Durchschnitt betrachtet für ähnliche Publikationen erwarten würde.
– Ein Field-Weighted Citation Impact von mehr als 1,00 bedeutet, dass die Veröffentlichungen der Entität mehr zitiert wurden, als es, basierend auf dem weltweiten Durchschnitt für ähnliche Publikationen, erwartet worden wäre. Beispiel: 2,11 bedeutet 111 % mehr als der Weltdurchschnitt.
– Ein Field-Weighted Citation Impact von weniger als 1,00 bedeutet, dass die Veröffentlichungen der Entität weniger zitiert wurden, als man es basierend auf dem globalen Durchschnitt für ähnliche Publikationen erwarten würde. Beispiel: 0,87 bedeutet 13 % weniger als der Weltdurchschnitt.