Patente, Lizenzen und Co –Meilensteine erfolgreicher Verwertung

M it seiner Entscheidung für denTechnologietransfer-Preis 1985würdigte das Bundesministerium

für Forschung und Technologie Dr. KlausWittmaack für die Entwicklung der Doppel-strahl-Rasterionen-Mikrosonde DORAMIS

und den Wissenstransfer auf dem Gebiet derSekundärionen-Massenspektronomie. Maß-gebendes Kriterium für die Preisvergabe wardie Tatsache, dass der wirtschaftliche Erfolgdes Produktes überwiegend auf wissen-schaftlich-technischen Entwicklungen beruh-

Gute Grundlagenforschung endet heute nicht mehr im Labor. Ihr Erfolg

misst sich mehr und mehr an der Umsetzung der Erkenntnisse in Produk-

te und Verfahren. Aber die beste Erfindung bringt keinen Gewinn, wenn

sie nicht verwertet wird. Der Transfer innovativer Technologien von der

Wissenschaft in die Wirtschaft war seit ihrer Gründung ein wichtiges

Anliegen der GSF. Ein Erfolg war schon im Jahre 1985 die Verleihung des

Technologietransfer-Preises durch das Bundesministerium für Forschung

und Technologie.

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Patente, Lizenzen und Co

te, die in der Forschungseinrichtung entstan-den. Die preisgekrönte GSF-Entwicklungkonnte vor allem in der Grundlagenforschungsowie in der Produktionskontrolle der Halb-leiterindustrie eingesetzt werden. Selbstheute, 20 Jahre später, bildet DORAMIS ei-nes der ersten Glanzlichter für gelungenenTechnologietransfer: „Die GSF überließ dasnachwie vor leistungsfähige Gerät jüngst derUniversität Göttingen, nachdem es in Neu-herberg aufgrund neuer Zielsetzungen „aus-gedient“ hatte. Dort soll es in einem Teilpro-jekt des Sonderforschungsbereichs „Komple-xe Strukturen kondensierter Materie“ zumEinsatz kommen.

Solche Erfolge waren in der Vergangenheitkeineswegs selbstverständlich. „In den acht-ziger Jahren wurden an der GSF einige Tech-

nologien entwickelt, die heute weit verbrei-tet sind, aber leider wurden sie damals nichtpatentiert“, erinnert sich Dr. GeorgMenache,damaliger Beauftragter für den Technologie-transfer, „Zum Beispiel entwickelten unsereWissenschaftler eine Methode, den GrauenStar mit Hilfe der Lasertechnik zu behan-deln.“ Oder: Ein Verfahren zur Knochen-markstransplantation wurde zwar patentiert,ließ sich aber weder lizenzieren noch kom-merziell verwerten, „denn man kann für dieVerbesserung einer Operationstechnik keineunmittelbaren Lizenzeinnahmen erzielen“, soMenache. Die folgenden Beispiele zeigen,wie groß die Bedeutung von Patenten seinkann, wenn im Vorfeld das Marktpotenzialder Erfindungen richtig eingeschätzt wird,und die Erfindungen entsprechend intelligentlizenziert und verwertet werden.

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Patente, Lizenzen und Co

In den 80er Jahren ging Klaus Wittmaack am Institut für Strahlenschutz grundlegenden Fragen zurAnwendung der Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) nach. Wichtigstes „Arbeitspferd“ wardabei die Doppelstrahl-Rasterionen-Mikrosonde DORAMIS. Für seine Entwicklung und die marktreifeUmsetzung des SIMS-Verfahrens wurde Wittmaack 1985 vom damaligen Minister für Forschung undTechnologie, Dr. Heinz Riesenhuber, mit dem Technologie-Transfer-Preis ausgezeichnet.

ErstanmeldungPrioritätsdatum

Prioritätsjahr PCT-Phase

PCT-Anmeldung Veröffentlichung Eintritt in nationale/regionale Phasen

0

5.000 € 7.500 € >20.000 €

12 18Monate

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Entwicklung eines Patents vonder Erstanmeldung bis zur Natio-nalisierung mit Kostenabschät-zung.

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V om Immunsystem seit Jahrmillionenetabliert, sind Antikörper schon seitlangem nicht mehr aus Forschung

und Therapie wegzudenken. Gute Antikörperherzustellen ist aber eine Sache für Spezia-listen – und nicht jede Einrichtung hat dafürso hervorragendeMöglichkeiten wie die GSF.Die bereits in den 80er Jahren gegründeteForschungsplattform Monoklonale Antikör-per stellt eine wichtige Schnittstelle zwi-schen Forschung undWirtschaft dar.

„Unsere Arbeitsgruppe ist heute in der Lage,kontinuierlich die Antikörper herzustellen,die genau auf die Bedürfnisse der anfragen-den Wissenschaftler abgestimmt sind“, er-klärt Dr. Elisabeth Kremmer, Leiterin derPlattform. „Seit 1995 sind wir in der Lage, inkurzer Zeit maßgeschneiderte monoklonaleAntikörper in hoher Qualität zu produzieren,pro Jahr gegen 300 verschiedene Antigene,Tendenz steigend.“

Dabei ist die Gruppe um Kremmer äußerstflexibel: Gemeinsam mit dem Auftraggeberbesprechen die Wissenschaftler, welchesAntigen sich für die Produktion der ge-wünschten Antikörper am besten eignet.„Manche Proteine lösen keine oder nur einesehr schwache Immunantwort aus, sie sindnicht immunogen“, erläutert Kremmer. „Ge-gen sie kann man keine Antikörper herstel-len. Mit den Partnern zusammen suchen wirdann nach geeigneteren Antigenen.“

Für die besonders hohe Qualität der Antikör-per hat die Medizinerin bereits zusammenmit ihren Kollegen Dr. Martin Lipp und Dr.Reinhold Förster vomMax-Delbrück-Zentrumfür Molekulare Medizin sowie Dr. EckhardWolf vom Genzentrum der Universität Mün-chen den Erwin-Schrödinger-Preis 2000 er-halten. Dass neben GSF-Forschern auchWis-senschaftler verschiedenster Universitätenund Forschungseinrichtungen weltweit ihre

Antikörper sind komplizierteProteinstrukturen, mit derenBildung der menschliche

Organismus auf eingedrun-gene Noxen reagiert. Seit

1995 produziert Dr. ElisabethKremmer auf ihrer For-

schungsplattform maßge-schneiderte monoklonaleAntikörper. Zahlreiche Dia-gnostikfirmen profitieren

davon, indem sie Antikörperder GSF lizensieren und sieauf ihren Plattformen für For-schungszwecke vertreiben.

Beispiel 1: Monoklonale Antikörper fürForschung und Industrie

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E ine andere Form der Sicherung geisti-gen Eigentums bietet der Schutz überdas produktbezogene Urheberrecht.

Erfolgreiches Beispiel eines solchen Produk-tes ist eine vom GSF-Institut für Strahlen-schutz entwickelte Software zur Kalkulationder individuellen Strahlenexposition beimFliegen.

Im Jahre 1990 kam die Internationale Kom-mission für Strahlenschutz (ICRP) zu demSchluss, dass die Berufsgruppe der Pilotenund des übrigen fliegenden Personals einerExposition durch kosmische Strahlung ausge-setzt ist, die mit derjenigen von Personen ver-gleichbar ist, welche beruflich mit ionisieren-der Strahlung in Medizin und Technik umge-

Antikörper von der GSF-Plattform anfertigenlassen, liegt auch an der speziellen Betreu-ung nach dem Versand: Noch viele Jahre spä-ter kann die Arbeitsgruppe einmal in Auftraggegebene Antikörper nachliefern, weil allebisher hergestellten Hybridome, eindeutiggekennzeichnet, in flüssigem Stickstoff auf-bewahrt werden. Außerdem unterstützen dieGSF-Mitarbeiter ihre Partner bei der nachfol-genden eingehenden Charakterisierung derAntikörper, etwa indem sie so genannte Se-kundärantikörper zum Markieren der ur-sprünglich eingesetzten Proteine liefern. Die-se und weitere Hilfestellungen lassen letzt-lich so hochwertige Produkte entstehen.

Zahlreiche Diagnostikfirmen profitieren mitt-lerweile von den Arbeiten von ElisabethKremmer und ihrer Antikörperplattform, in-dem sie Antikörper der GSF lizensieren undsie auf ihren Plattformen für Forschungszwe-cke vertreiben. Die Lizenzeinnahmen von denForschungspartnern, die GSF-Antikörper fürihre Zwecke nutzen, belaufen sich Jahr fürJahr auf durchschnittlich 100.000 EUR – eineSumme, auf die nicht nur die GSF selbst, son-dern auch die Firma Ascenion als Vermittlerder Erlöse stolz sein können.

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Beispiel 2: Urheberrecht für angewandtenStrahlenschutz über denWolken

Kontakt

Dr. Elisabeth Kremmer

GSF-Institut für Molekula-re Immunologie

Tel.: 089/7099-321

kremmer@gsf.de

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hen. Die ICRP leitete daraufhin aus den gel-tenden Kriterien des Strahlenschutzes Emp-fehlungen für jährliche Dosisgrenzwerte ab,die 1996 in europäisches Recht umgesetztund nachfolgend von den europäischen Mit-gliedstaaten übernommen wurden. Seit denfrühen 90er Jahren hatten sich Wissen-schaftler im GSF – Institut für Strahlenschutzmit diesen Fragen beschäftigt. Nachdem nunDosisgrenzwerte festgelegt waren, wolltensie die individuelle natürliche Strahlenexpo-sition in Flugzeugen noch genauer erfassen:Sie entwickelten gemeinsam mit Wissen-schaftlern der Universität Siegen das Pro-gramm EPCARD (European Program Packagefor the Calculation of Aviation Route Doses).

Die offizielle Zulassung wurde für EPCARDvom Luftfahrtbundesamt und der Physika-lisch-Technischen Bundesanstalt im Dezem-ber 2003 erteilt. Heute nutzen Fluggesell-schaften aus vielen Ländern das Programm,um für ihre Flugrouten die Strahlenexpositionihres Flugpersonals zu berechnen. Eine ver-einfachte Version des Programms steht onli-ne denjenigen zur Verfügung, die ihre indivi-duelle Strahlenexposition für ein beliebigesFlugziel berechnen möchten (www.gsf.de/epcard).

Manch einer fragt sich, warumman nicht einfach Messungen inFlugzeugen verwenden kann, umdie vom Gesetzgeber geforderteDosisbestimmung für das fliegen-de Personal durchzuführen. DieExperten der EPCARD-Arbeits-gruppe meinen dazu: „DetaillierteMessungen können natürlich nurzu ganz bestimmten Zeitpunkten,an ausgesuchten geographischenOrten und in einigen Flughöhenmit speziellen Messgerätendurchgeführt werden. Daherbenötigt man ein möglichstgenaues physikalisches Modell,

das auch Dosiswerte für andereOrte, andere Flughöhen und ande-re Zeiten liefert. Außerdem ver-langt der Gesetzgeber die Bestim-mung der „effektiven Dosis“. Diesist eine Größe zur Abschätzungdes Strahlenrisikos, die nebenphysikalischen auch strahlenbio-logische und andere Informatio-nen berücksichtigt. Die effektiveDosis ist nicht direkt messbar,sondern muss entweder vollstän-dig berechnet werden, oder ausMesswerten ermittelt werden,die eine erste Näherung für dieDosiswerte darstellen.“

Besser rechnen statt messen?

Auf der Umwelt Forschungsstation Schneefernerhaus (Zugspitze) in 2650 Meter Höhe haben GSF-Wissenschaftler ein Vielkugelspektrometeraufgebaut, mit dem kontinuierlich die Spektren sekundärer Neutronen der kosmischen Strahlung gemessen werden.

Für Fluggesellschaften und Vielflieger gleicher-maßen interessant: Mit dem bei der GSF entwi-ckelten und lizensierten Programm EPCARDkönnen Dosisberechnungen für jeden Flugdurchgeführt werden.

Kontakt

Vladimir Mares

GSF-Institut fürStrahlenschutz

Tel. 089/3187-2652

Email: epcard@gsf.de

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L aura, Golem und Irene – dreiMitgliedereiner mittlerweile 11-köpfigen Familie– können stolz sein: Sie haben allesamt

Vorbildfunktionen für internationale Gremienoder auch für die Industrie übernommen. Eshandelt sich hier um eine Phantomfamilie be-stehend aus so genannten VOXEL-Modellen,digitalen Geschöpfen, die im GSF-Institut fürStrahlenschutz seit Mitte der 80er Jahre ge-schaffen werden. Ausgehend von Patienten-daten aus Computertomographie und Kern-spintomographie werden die Modellkörperam Computer erzeugt. Sie bilden – anders alsfrüher verwendete mathematische Modelledes menschlichen Körpers – die Anatomiewirklicher Menschen ab. Zusammengesetztaus jeweils rund 100-300 Schichtbildern las-sen sich ihre Gewebe- und Organstrukturenauf dem Bildschirm dreidimensional von al-len Seiten betrachten.

Die GSF-Phantommenschen sind mittlerwei-le heiß begehrt, so etwa bei der Internationa-len Strahlenschutzkommission ICRP: Da mandie Strahlung, der der menschliche Körperberuflich oder medizinisch ausgesetzt ist, imKörper nicht direkt messen kann, nutzt dieICRP die VOXEL-Modelle zur Berechnung voneinzelnen Organdosen und daraus abgeleite-

ten Dosisgrößen im Körper. Die Festlegungsolcher Dosisgrößen und ihrer Grenzwertebildet einen wichtigen Bestandteil der regel-mäßig überarbeiteten Grundsatzempfehlun-gen für Strahlenschutz der ICRP. Das Werkdient unter anderem für die sichere Einschät-zung von Dosiswerten im beruflichen Strah-lenschutz. Ein entscheidender Vorteil für dieICRP ist dabei, dass die GSF ihre VOXEL-Mo-delle sogar den jeweils aktuellen ICRP-Refe-renzwerten anpasst. Das bedeutet, dass Lau-ra und ihre Geschwister auf die für die ICRPidealen Maße hinsichtlich Körpergewichtund -größe modelliert werden.

Aber nicht nur der ICRP, auch Industriepart-nern sind die Phantommenschen der GSFheute von großem Nutzen. So besteht seit2002 bereits eine Lizenzvereinbarung mit derFirma Siemens, die ihrerseits die Modelle fürneue Studien in der Magnetresonanz-Bildge-bung verwendet.

„Vorstellbar wäre aber auch ihr Einsatz inganz anderen Bereichen als dem Strahlen-schutz.“, so Maria Zankl, Wissenschaftlerinam GSF-Institut für Strahlenschutz. Mit ge-eigneten Forschungspartnern ließen sich un-sere Modelle auch für die Messung von

Patente, Lizenzen und Co

Beispiel 3: Modellfamilien im Strahlenschutz

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Widerstandseigenschaften des mensch-lichen Körpers anpassen. „Davon wiederumkönnte etwa die Automobilindustrie für ihreCrashtests profitieren.“ Auch die GSF-Wis-senschaftler selbst profitieren auf vielfältigeWeise von ihren Modellen: So können in derErforschung neuer BildgebungsverfahrenBildgüteparameter optimiert werden, ohnedass dabei eine Untersuchung amMenschennötig wäre.

Aus computertomographischen Daten ferti-gen Wissenschaftler des GSF-Instituts fürStrahlenschutz seit Mitte der 80er Jahre amComputer virtuelle Schnittbilder desmenschlichen Körpers an. Jedes Bildele-ment oder Pixel wird dabei einem Organoder einem Gewebetyp zugeordnet, dasheißt segmentiert. Anschließend werdenwiederum für jedes dieser Elemente diegenauen Materialeigenschaften hinsichtlichihres Verhaltens beim Eindringen ionisieren-der Strahlung – so genannte Absorptions-und Streuquerschnitte – dazu verwendet,die in jedem Organ deponierte Energie zuberechnen. Die CT-Datensätze stellt freund-licherweise das Universitätsklinikum Kielzur Verfügung. Sie stammen von Leukämie-patienten, die eine Ganzkörpertomographieerhalten, um die anschließende Strahlenthe-rapie optimal auf die individuellen Gegeben-heiten abzustimmen. Bis heute hat die GSFweltweit die meisten VOXEL-Modelle dieserArt entwickelt und laufend optimiert.

In virtuellen Schichtbildern bilden Wissenschaftler auf Basis von Patientendaten ausComputertomographie und Kernspintomographie die Anatomie wirklicher Menschenab. Abgebildet ist ein so erzeugter Schnitt durch den weiblichen Bauchraum. DurchZusammensetzung von Hunderten solcher Schnitte lassen sich Gewebe- und Organ-strukturen am Bildschirm dreidimensional betrachten.

Kontakt

Maria Zankl

GSF-Institut fürStrahlenschutz

Tel. 089/3187-2792

zankl@gsf.de

Rippen

Fettgewebe

LeberWirbelsäule

Dickdarm

Bauchspei-cheldrüse

Magen

ArmNieren

ArmMuskulatur

VOXEL-Modelle – Pixel für Pixel genau im Blick

Seit über 20 Jahren werden im GSF-Institut fürStrahlenschutz Phantommenschen (im Bild: Evaund Donna) als virtuelle Modelle zur Dosisbe-rechnung geschaffen. Auch die InternationaleStrahlenschutzkommission nutzt heute dieseVOXEL-Modelle zur Berechnung einzelner Organ-dosen und daraus abgeleiteter Dosisgrößen.

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A uch nach der Sequenzierung desmenschlichen Erbguts ist noch für ei-nen Großteil der Gene die Frage nach

ihren jeweiligen Funktionen unbeantwortet.Hier setzt die angewandte Forschung an: Nurmit dem Wissen, welche Aufgaben unsere

Gene erfüllen, kann Patienten geholfen wer-den, die unter genetisch bedingten Erkran-kungen leiden.

Zur Entschlüsselung der Genfunktionen wen-den Wissenschaftler einen Trick an: Sieschalten Mausgene durch Mutationen ausund untersuchen dann, wie sich dies auf Ent-wicklung und Gesundheit der Tiere auswirkt.Eine der derzeit leistungsfähigsten Metho-den, Gene in großemMaßstab abzuschalten,ist die Genfallentechnologie (Gene Trap Tech-nology). Bei ihrer Weiterentwicklung hat dasGSF-Institut für Entwicklungsgenetik (IDG)von Anfang an eine führende Rolle übernom-men. „Zur Zeit verfügen wir im DeutschenGenfallenkonsortium (GGTC) über die welt-weit größte öffentlich zugängliche Samm-

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Beispiel 4: Gene in der Falle – Hochleistungstech-nik als Basis für neue Therapieansätze

Der ATG- und promotorlose Vektor erzeugt einFusionsprotein, das unter der Kontrolle des en-dogenen Promotors steht.

1 2 3

1 2

1 2

3

1 2 3

Spleißakzeptor – Gene Trapping

A

B

endogenes Transkript

Reporter Selektions-kassette

polyA

„getrapptes“ Transkript

Spleiß-donor

Spleiß-akzeptor

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lung von Genfallenmutationen“, erzähltWolfgang Wurst, Direktor des IDG und Koor-dinator des seitens des BMBF gefördertenGGTC. Die wichtigsten im Rahmen des GGTCentwickelten Genfallenvektoren sind paten-tiert oder zum Patent angemeldet worden.

Basierend auf den herausragenden Ergebnis-sen des Deutschen Genfallenkonsortiums ge-langte kürzlich das ebenfalls von WolfgangWurst koordinierte EU-Projekt EUCOMM (Eu-ropean Conditional Mouse Mutagenesis Pro-gram) mit 13 Millionen Euro EU-Beitrag zurFörderung. Ziel dieses Vorhabens ist es, imHochdurchsatzverfahren bis zu 20.000 Genedurch konditionale Gene Trap- und Gene Tar-geting-Strategien zu mutagenisieren und dieerzeugte Ressource mutierter embryonaler

Mausstammzellen der Wissenschaftsge-meinschaft zur Verfügung zu stellen, um sodie Untersuchung und Therapie genetisch be-dingter Krankheiten maßgeblich voranzutrei-ben. Dieses wichtige Vorhaben ist Teil einerweltweiten Initiative, deren Ziel darin be-steht, praktisch alle Gene der Maus zu muta-genisieren. Die Genfallentechnologie bietetsomit eine einmalige Chance, durch einenumfassenden und präzisen Ansatz Funktio-nen der Gene im Gesamtorganismus zu ver-stehen – eine wichtige Voraussetzung dafür,neue Therapien für Krankheiten wie Darm-krebs, Diabetes oder Morbus Parkinson zuentwickeln.

Das mit 13 MillionenEURO geförderte EU-Pro-jekt EUCOMM – Euro-

pean Conditional MouseMutagenesis Program –wird vom GSF-Institut fürEntwicklungsgenetikkoordiniert. Dies ist

nicht zuletzt den großenErfolgen des DeutschenGenfallenkonsortiums zu

verdanken.www.eucomm.org

Die Forscher mutieren Gene der Maus,indem sie fremde DNA-Sequenzen (soge-nannte Genfallenvektoren) in embryonaleMausstammzellen einschleusen. Der Vektorintegriert sich dabei in ein Gen, wodurchdieses ausgeschaltet wird. Das im Vektorenthaltene Reportergen wird von den Steu-erungselementen des mutierten Gens abge-lesen und als Reporterprotein exprimiert,das durch einen Farbtest nachgewiesenwerden kann. Hierdurch ‚meldet’ dasmutierte Gen, dass es dem Vektor in die Fal-le gegangen ist. Anschließend ermitteln dieWissenschaftler durch Sequenzierung, umwelches Gen es sich handelt. Ist ein für einemenschliche Krankheit wichtiges Gen

betroffen, werden aus den embryonalenMausstammzellen Mäuse gezüchtet. DieseMäuse tragen das veränderte Gen in allenZellen ihres Körpers und sind wertvolleModelle für die entsprechende Krankheit.Ihre Entwicklung und ihr Verhalten werdengenauestens untersucht, um die Rolle desveränderten Gens bei der Entstehung unddem Verlauf dieser Krankheit verstehen zukönnen. „Darmkrebs, Nierenerkrankungen,Diabetes, Fertilitätsstörungen und MorbusParkinson sind einige der erblich bedingtenKrankheiten, für die das Deutsche Genfal-lenkonsortium bereits Mausmodelle gene-rieren konnte“, berichtet Wolfgang Wurst,Koordinator des Konsortiums.

Gene Trap: Gene in der Falle – Wie funktioniertdas im Detail?

Mittels einer einfachen Färbereaktion (blaues Reaktionsprodukt) kann die Aktivität der LacZ-Re-porterkassette dargestellt werden (a´ und b). Diese Aktivität reflektiert die Expression des gefan-genen Gens (a, weißes Reaktionsprodukt). Gezeigt sind Querschnitte (a, a´) sowie ein Längsschnitt(b) durch Maushirne mit unterschiedlichen Mutationen (a´,b).

Kontakt

Prof. Dr. Wolfgang Wurst

GSF-Institut fürEntwicklungsgenetik

Tel.: 089/3187-4111

wurst@gsf.de