Krebsdiagnostik: Innovationszentren von Shimadzu als Partner der wissenschaftlichen Forschung
Eine globale Lösung dank globaler Zusammenarbeit
Es begann 1875 als Ein-Mann-Unternehmen im japanischen Kyoto und hat heute weltweit mehr als 10.000 Mitarbeiter: Shimadzu trägt mit seinen Lösungen dazu bei, „der Gesellschaft zu nützen durch Wissenschaft und Technologie“, so die Unternehmensphilosophie. Für seine zukünftigen Gerätegenerationen, die den eigenen Anspruch „Excellence in Science“ tragen, hat Shimadzu rund um den Globus Innovationszentren (SIC – Shimadzu Innovation Center) eingerichtet. 2017 wurde für Europa in Duisburg das European Innovation Center (EUIC) eröffnet.
Basierend auf seinem seit mehr als 50 Jahren entwickelten Netzwerk in Europa, betreut Shimadzu seit 2017 über ein Dutzend aktuelle Projekte mit dem EUIC. Sie umfassen Lebensmittel-, Umweltschutz und klinische Anwendungen mit Fokus auf neue Methoden, Werkzeuge, Techniken, Diagnostik und Lösungen. Eine ganz aktuelle Zusammenarbeit wird die Krebsbehandlung voranbringen.
Forschung zur Verbesserung der Krebserkennung
An einem neuen Ansatz, Krebszellen zu diagnostizieren, forscht Shimadzu zusammen mit Dr. Enrico Davoli. Er arbeitet am Mario-Negri-Institut für Pharmakologische Forschung im italienischen Mailand, und war der erste Präsident der italienischen Gesellschaft für Massenspektrometrie. Shimadzu regte die Zusammenarbeit für Europa an, nachdem das Unternehmen erfolgreich eine Kooperation mit Professor Sen Takeda von der Yamanashi Universität in Japan begonnen hatte. Dabei geht es um ein neues System, das künstliche Intelligenz (KI) mit einer Elektrospray-Ionisations-Massenspektrometrie-Sonde (PESI-MS-Probe Electrospray Ionization Mass Spectrometry) kombiniert, um den forschungsbasierten Nachweis von Krebszellen der Leber zu fördern (Yoshimura et al., 2012).
Leberzellkarzinome sind eine häufige Ursache bei Krebstod. Zur üblichen Behandlungsweise gehört die Abtragung der Krebszellen. Die Fachwelt diskutiert, wie viel gesundes, in die Teilentfernung einbezogenes Gewebe der Leber für das Überleben des Patienten am besten ist: Einige Forscher halten eine kleine Pufferzone für akzeptabel, in der gesundes Gewebe entfernt wird, während andere der Ansicht sind, dass nichts anderes als das Tumorgewebe entfernt werden sollte.
Im Verlauf einer Operation leitet der Chirurg eine Probe zur histologischen Untersuchung an einen Pathologen weiter, um zu entschei den, ob mehr Gewebeentfernung notwendig ist. Jede Probe benötigt etwa 30 Minuten zur Aufbereitung und Analyse, was nicht nur hohe Kosten verursacht, sondern auch mit einer hohen Infektionswahrscheinlichkeit einhergeht.
Neue Lösung dank globaler Partner
Japan ist ein führendes Land bei den Behandlungsergebnissen für Leberkrebs, größtenteils aufgrund der neuartigen diagnostischen Techniken in Japan (Kudo, 2018). Im Projekt von Davoli und Shimadzu wird KI darauf trainiert, eine Probe von PESI-MS-Daten ohne irgendeine Histologie oder Laboraufbereitung zu analysieren. KI trifft eine binäre Entscheidung mit statistischer Wahrscheinlichkeit – normal oder Krebs. Vom Zeitpunkt der Probengewinnung durch den Chirurgen bis zur KI-Entscheidung dauert der gesamte Vorgang nicht länger als zwei Minuten.
Nachdem Takeda und Shimadzu die Effektivität dieses Ansatzes in Japan gezeigt hatten, ergab sich die Frage, ob eine Hochrechnung auch auf andere Länder möglich sei, da die KI ursprünglich mit Daten von japanischen Proben trainiert worden war. So trat Shimadzu mit Davoli in Verbindung und fragte an, ob er Zugang zu Gewebeproben aus italienischen Kliniken habe. Davoli war begeistert mitzuwirken.
„Ein Forscher wünscht sich sein ganzes Leben lang, einen Prototyp zu besitzen und der erste zu sein, der etwas versucht. Das Instrument ist brandneu. Der Ansatz ist brandneu. Es war eine sehr gute Gelegenheit”, sagt er.
Die ersten Ergebnisse sind vielversprechend und mit Förderung von Shimadzu erweitert Davoli seine Probensammlungen auf andere solide Tumore. „Unser Plan besteht darin, mit anderen europäischen Nationen zusammenzuarbeiten, um PESI-MS an anderen Populationen zu testen“, sagt er und fügt hinzu, dass das EUIC am Aufbau eines kontinentalen Forschungsverbunds wesentlich beteiligt war.
SICs als wirtschaftlichakademischer Partner
In gewisser Weise lassen sich Shimadzu Innovation Center als Hybrid aus Industrie und Wissenschaftswelt betrachten. Alle SICs haben das Ziel, neue Märkte zu erschließen, aber Märkte wachsen nicht nur aus wirtschaftlichem Antrieb, sondern auch durch wachsende Kompetenz und Expertise, erläutert Dr. Ann-Christin Niehoff, EUIC-Produktmanager für analytische Bildgebungstechnologien (Imaging).
„Mehr als 90 % der promovierten Chemiker bleiben nicht im Wissenschaftsbetrieb. Wir helfen beim Aufbau ihrer Karriere“, sagt sie. Deshalb fördert Shimadzu Promotionsstudierende und kann sogar Mitantragsteller für Zuschüsse sein. Zu den Beispielen gehören gemeinsame Projekte an der Klinik im französischen Limoges, und dem University College London, England, bei denen das EUIC mit Promotionsstipendien für drei Jahre unterstützt.
Unabhängig von der hohen Qualität seiner technologischen Lösungen sieht Shimadzu das primäre Ziel seiner SICs darin, der Gesellschaft zu nützen. SICs betrachten ihre Forschungskooperationen daher wie eine wissenschaftliche Zusammenarbeit, die niemals die akademische Unabhängigkeit gefährdet, zu Publikationen ermutigt und die Hochschul-Ausbildung unterstützt.
Der Erfolg von SICs baut auf neuen Gedanken und Zugangsweisen auf. Deshalb stimmen sich die Teams von Shimadzu fortlaufend mit den Universitätsforschern ab, um von wissenschaftlichen Fragestellungen zu erfahren, bei deren Lösung Innovationen von Shimadzu helfen können. Deshalb bilden SICs auch Forschungsnetzwerke, wodurch auch Davoli und Takeda einander vorgestellt wurden. Takeda wurde eingeladen, während des Shimadzu Global Innovation Summit 2017 im japanischen Kyoto zu sprechen. Dort lernte er auch andere wissenschaftliche Partner von Shimadzu kennen und konnte sich mit Ihnen über ihre letzten Ergebnisse in der analytischen Forschung austauschen.
„Der Gesellschaft zu nützen durch Wissenschaft und Technologie“ – diese Philosophie wenden Shimadzu und seine SICs an, um akademisch-wissenschaftliches Fachwissen von Universitäten in technologische Lösungen zu übertragen und einige der weltweit größten Herausforderungen zu lösen.
Die Informationen inklusive der Partner und der Titel der in diesem Artikel genannten Personen entsprechen dem Stand zum Zeitpunkt der Interviews (Dezember 2018).
Referenzen
Kudo, M. (2018). Management of Hepato – cellular Carcinoma in Japan as a World- Leading Model. Liver Cancer 7, 134-147.
Yoshimura, K., Chen, L.C., Mandal, M.K., Nakazawa, T., Yu, Z., Uchiyama, T., Hori, H., Tanabe, K., Kubota, T., Fujii, H., et al. (2012). Analysis of renal cell carcinoma as a first step for developing mass spectrometry-based diagnostics. J Am Soc Mass Spectrom 23, 1741-1749.