Daten in Entdeckungen verwandeln

Am Heidelberger F&E-Standort von Octapharma fließen Experimente, Daten und Analysen in Echtzeit zusammen. Robotersysteme erledigen sich wiederholende Vorgänge, digitale Plattformen verwandeln Rohdaten in integrierte, durchsuchbare Erkenntnisse, und Forscher decken Muster auf, die kein Algorithmus allein erkennen könnte.

„Entdeckungen zu einem kontinuierlichen Lernprozess zu machen, ist ein Schlüsselelement unserer F&E-Strategie“, sagt Thomas Güttler, Senior Director Recombinant R&D. „Durch die Kombination von wissenschaftlicher Exzellenz, Automatisierung und Datenintegration schaffen wir ein Umfeld, in dem Ideen und Experimente mit der Zeit ganz natürlich wachsen.“

Kleine Antikörper, große Wirkung

Zu den spannendsten Forschungsfeldern in Heidelberg gehören die VHH-Antikörper, oft auch Nanobodies® genannt. Es handelt sich um winzige funktionelle Antikörperfragmente, die aus dem Immunsystem von Kameliden oder Haien stammen. Sie sind nur etwa ein Zehntel so groß wie ein herkömmlicher Antikörper und können in Bezug auf Festigkeit, Stabilität und Pharmakokinetik optimiert werden.

„Ihre Vielseitigkeit ist wirklich beeindruckend“, sagt Antra Zeltina, Head of R&D Molecular Design. „Wir können sie so gestalten, dass sie therapeutische Ziele erreichen, die früher für Antikörper unzugänglich waren, oder dass sie mehrere Mechanismen in einem einzigen Molekül kombinieren.“

Diese Biologika in Nanometergröße treiben die Forschung in allen therapeutischen Schwerpunktbereichen von Octapharma voran – Immuntherapie, Hämatologie und Intensivmedizin. Modernste Technologie ermöglicht die VHH-Entdeckung in großem Maßstab: Während herkömmliche Arbeitsabläufe zur Entdeckung von Antikörpern nur die Identifizierung von einigen Hundert Antikörpervarianten ermöglichen, können mit dem Next-Generation-Sequencing-Verfahren (NGS), wie es vom F&E-Team in Heidelberg angewandt wird, Millionen von Kandidaten gleichzeitig „gescannt“ werden. Dieser Datensatz ist die Grundlage einer datengesteuerten Entdeckungspipeline, die Experimente im Nasslabor mit Modellierung und fortgeschrittenen maschinellen Lernverfahren kombiniert.

1. Nanobody^® ist eine eingetragene Marke von Ablynx N.V./ Sanofi

Von Daten zum Design

Das F&E-Team optimiert VHH-Antikörper auf Eigenschaften wie Zielspezifität, biologische Aktivität und Produktionsausbeute, um vielversprechende Leitstrukturen in therapeutische Moleküle umzuwandeln. Um sich in einem Designraum zurechtzufinden, in dem es mehr Kombinationen gibt als Sterne im beobachtbaren Universum, durchlaufen die Teams Zyklen von Nasslabor-Experimenten und In-silico-Modellierung. Algorithmen des maschinellen Lernens Durchforsten Assay-Daten und priorisieren funktionale Kandidaten für die Validierung im Labor. Nach der Funktionsprüfung fließen die Daten wieder in die Modelle ein und verbessern die Leistung in der nächsten Runde mit immer größerer Präzision.

Hendrik Böhler, Molecular Design R&D Scientist, war von Anfang an eng am Aufbau dieser Pipeline beteiligt. „Maschinelles Lernen hilft uns, uns zu fokussieren“, erklärt er. „Wir verwenden es nicht, um alles vorherzusagen, sondern um herauszufinden, welche Kandidaten es wert sind, in unseren Labors getestet zu werden. Das spart monatelange Arbeit und sorgt dafür, dass die Entscheidungen dort getroffen werden, wo sie hingehören – nämlich mit großem menschlichem Verständnis.“

Der Erfolg ist offensichtlich: Zyklen, die früher Monate dauerten, dauern jetzt nur noch Wochen. Vorhersagen leiten Experimente, Experimente verfeinern Vorhersagen, und jede Schleife bringt Octapharma einem klinisch nutzbaren „Entwicklungskandidaten“ näher.

Antra Zeltina fügt hinzu: „Wir wenden eine Lab-inthe-Loop-Strategie an, die digitale Designzyklen mit hoch automatisierten Messungen im Nasslabor verbindet. Diese Integration beschleunigt das Lernen sowohl aus experimentellen Ergebnissen als auch aus In-silico-Vorhersagen und ermöglicht eine schnellere und intelligentere Optimierung von therapeutischen Kandidaten.“

Das intelligente F&E-Labor von innen

Hinter diesen Fortschritten steht eine Laborinfrastruktur, die auf Flexibilität und Präzision ausgelegt ist. Automatisierungsplattformen führen End-to-End-Workflows aus, die mehr als 40 Stunden lang ohne manuellen Eingriff laufen. Jedes System ist modular aufgebaut, kann an neue Assays angepasst werden und ist nahtlos mit dem zentralen Datenspeicher- und -managementsystem der F&E-Abteilung verbunden.

Für diejenigen, die tagtäglich mit diesen Systemen arbeiten, sind die Auswirkungen spürbar. „In meiner früheren Laufbahn habe ich stundenlang pipettiert und Laborgeräte von Hand vorbereitet. Jetzt setze ich mein Fachwissen ein, um den Robotern zu sagen, was sie tun sollen“, sagt Annika Neumann, Associate Expert R&D Automation. „Wenn die Einrichtung von alleine läuft, kann ich diese Zeit nutzen, um kreativ zu sein, was Maschinen nicht können.“

Diese Veränderung in der Arbeitsweise der Menschen ist genau das, was die breitere Vision für die Automatisierung bei Octapharma vorantreibt. „Das Ziel ist natürlich, dass die automatisierten Systeme selbstständig und zuverlässig laufen“, erklärt Max-Philipp Fischer, Head of R&D Automation and Data Management. „Aber der wahre Wert liegt in der Unabhängigkeit, die die Technologie den Menschen zurückgibt, die dahinterstehen: Zeit und Freiheit, um ihr Fachwissen dort einzusetzen, wo es die größte Wirkung erzielt.“

Das digitale Grundgerüst

Die Technologie hat die Art und Weise verändert, wie F&E-Labore, Experimente, Daten und Forscher jetzt mit einer flexiblen Forschungsumgebung verbunden sind, in der die Ergebnisse in Echtzeit protokolliert werden und sofort verfügbar, nachvollziehbar und nutzbar sind.

„Bei der Digitalisierung geht es uns nicht um Sammlungen von raffinierten Systemen“, sagt Thomas Güttler. „Es geht darum, Struktur, Klarheit und Fokus zu schaffen, damit wir unsere Wirkung maximieren und das Leben der Patienten durch die Entwicklung innovativer, lebensrettender Gesundheitslösungen verbessern können.“

Die digitale Dokumentation hat die manuellen Protokolle ersetzt – und, was noch wichtiger ist, sie hat die Art der Zusammenarbeit der Teams verändert. Alle arbeiten mit denselben Live-Daten. Auf diese Weise werden Diskussionen fokussiert, ihre Wirkung maximiert und die Entscheidungsfindung beschleunigt. Eine Kultur der Zusammenarbeit zwischen allen F&E-Gruppen treibt diese Entwicklungen voran.

Zusammenarbeit als Kernstück

„Die Zusammenarbeit war noch nie so einfach wie heute“, sagt Till Kalkreuter, Associate Expert R&D Developability and Formulation. „Wenn jemand einen Parameter anpasst oder neue Ergebnisse hochlädt, kann das ganze Team die Auswirkungen sofort sehen. Das verändert die Art und Weise, wie man über Forschung spricht.“

Diese Offenheit erstreckt sich über alle Disziplinen und Standorte hinweg. F&E-Einheiten und Support-Standorte bei Octapharma tauschen regelmäßig mehrere Terabyte große Datensätze und Workflow-Vorlagen aus. Gemeinsame Standards für Dokumentation und Analyse sorgen dafür, dass neue Erkenntnisse problemlos weitergegeben werden können.

Qualität durch Design und durch Kultur

Reproduzierbarkeit ist der Ausgangspunkt für zuverlässige Forschung und Entwicklung. Sie wird nicht als abschließende Kontrolle behandelt, sondern als ein in jeden Prozess fest eingebautes Element. Jedes Ergebnis, jede Probe und jeder Parameter wird mit einem vollständigen, transparenten Prüfpfad protokolliert. Die datengesteuerte Transparenz hat die Abweichungen zwischen den Routineabläufen auf wenige Prozent reduziert. „Reproduzierbarkeit ist nicht nur ein Ergebnis“, sagt Hendrik Böhler. „Sie ist etwas, das wir von Anfang an eingebaut haben. Wenn der Prozess transparent und reproduzierbar ist, kann man dem Ergebnis vertrauen, und dieses Vertrauen beschleunigt alles.“

Lange, ununterbrochene Durchläufe sind zur Routine geworden, ein Zeichen von Zuverlässigkeit und nicht von Risiko. „Durch Automatisierung und Datenmanagement können wir skalieren, ohne an Präzision zu verlieren“, sagt Max-Philipp Fischer. „Wir können potenzielle Probleme in einem sehr frühen Stadium erkennen und entsprechend reagieren. Deshalb lassen wir komplexe Prozesse tagelang mit vollem Vertrauen laufen.“

Über die Zahlen hinaus hat unsere Datenstrategie die Herangehensweise des Heidelberger Teams an das Thema Qualität verändert, indem sie das Vertrauen in unsere Methoden, unsere Daten und die Art und Weise, wie wir Zusammenarbeiten, gestärkt hat.

Das sich entwickelnde Labor

In Heidelberg entwickelt sich das Labor zusammen mit seinen Mitarbeitern und Technologien ständig weiter. „Es ist kein Ziel, es ist eine Richtung“, sagt Thomas Güttler. „Wir modernisieren unsere Tools und Datenflüsse, damit Kreativität und Flexibilität im Mittelpunkt unseres Handelns stehen können.“ Der Ansatz ist einfach: Systeme modular halten, Daten mühelos miteinander verbinden und Teams aufbauen, die digitale Tools als Teil ihrer eigenen Kompetenz behandeln. Die Stärkung der Datenkompetenz und der Kodierungsfähigkeiten ist ebenso wichtig geworden wie die Beherrschung von Nasslaborverfahren. Jeder Zyklus des technologischen Fortschritts führt zu neuen Erkenntnissen, die über das globale Forschungsnetz von Octapharma weitergegeben werden, sodass der Fortschritt kontinuierlich auf sich selbst aufbauen kann, wobei die Kreativität und Innovation der Menschen im Mittelpunkt stehen.

Automatisierung mit menschlicher Note

In den Labors von Heidelberg arbeiten Maschinen und Forscher Seite an Seite. Vom Code bis zur Sequenz, von der Robotik bis zu den Ergebnissen – das F&E-Team beweist, dass Forschung schneller gehen kann, ohne an Präzision

einzubüßen. Jedes Experiment baut auf dem vorangegangenen auf, angetrieben von menschlichen Erkenntnissen und automatisierter Präzision.

„Mit zunehmender Automatisierung und Datenintegration verlagert sich der Schwerpunkt vom Aufbau von Systemen auf deren sinnvolle Nutzung“, sagt Max-Philipp Fischer. „Bei Maschinen geht es um Präzision und Skalierung. Menschen bringen Kreativität und Visionen ein. Das ist das Gleichgewicht, das wir erhalten wollen.“

Neugierde, Zusammenarbeit und digitales Selbstvertrauen prägen die Arbeitsweise des Teams heute. Ihre Labors sind zu einem vernetzten Raum geworden, in dem sich Daten, Geräte und Forscher gemeinsam weiterentwickeln, ein Zyklus nach dem anderen.

Octapharma schreitet zielstrebig voran. Die Technologie wird die Entdeckung beschleunigen, aber der Mensch wird sie definieren. Der Auftrag bleibt derselbe: Innovation verantwortungsvoll einsetzen und jeden Fortschritt in einen echten Nutzen für unsere Patienten verwandeln.

„Bei Octapharma setzen wir diesen Ansatz in ein klares strategisches Bekenntnis um“, sagt Wolfgang Frenzel, R&D Board Member. „Durch die Integration von Daten, Technologie und wissenschaftlicher Exzellenz stärken wir unsere Fähigkeit, innovative Therapien zu entwickeln, die das Leben von Patienten weltweit verbessern.“