50 Jahre Unterstützung wissenschaftlicher Forschung

„Es gibt wohl kaum Mikrobiologen weltweit, die nicht bereits mit etwas gearbeitet haben, an dem Don mitgewirkt hat.“

Mit diesen Worten würdigte unser Geschäftsführer Paul Walton vor fast 20 Jahren seinen Vater und unseren Unternehmensgründer – eine Aussage, die bis heute nichts von ihrer Gültigkeit verloren hat. Während wir uns unserem 50-jährigen Jubiläum im Juni nähern, spiegelt diese Aussage Dons Einfluss perfekt wider: Er hat nicht nur Produkte entwickelt, die wichtige Forschungsprojekte unterstützt haben, sondern auch das Umfeld geprägt, das den Fortschritt in der Mikrobiologie ermöglicht.

Begleiten Sie uns auf einer Reise durch fünf Jahrzehnte der Unterstützung wissenschaftlicher Forschung – von der routinemäßigen mikrobiologischen Kultivierung im Labor bis hin zu modernen klinischen Studien. Dabei werfen wir einen Blick auf wichtige Durchbrüche und Meilensteine, die diesen Weg geprägt haben...

Aufbau der Grundlagen (1970er bis 1980er Jahre)

Dons frühe Erfindungen in der anaeroben Kultivierung

Unsere Reise beginnt im Jahr 1976, als Don ein Patent für den Einbau modifizierter, leistungsstarker Schrader-Ventile in anaerobe Gefäße erhielt. Seine Innovation wurde zum Standard in den britischen Laboren des öffentlichen Gesundheitswesens und ermöglichte eine zuverlässige, konsistente und sichere Methode zur Erzeugung anaerober Bedingungen.

Parallel dazu entwickelte Don wasserstofferzeugende Gaskits, die die exakten Mischungen von Wasserstoff und Kohlendioxid bereitstellten, die für anaerobe Atmosphären erforderlich sind. Dies vereinfachte einen Prozess, der zuvor eine maßgeschneiderte Vorbereitung erforderte. Außerdem führte er Katalysatorbeutel für niedrige Temperaturen ein, die Sauerstoff entfernten, ohne die hohen Temperaturen herkömmlicher Katalysatoren zu benötigen. Durch den Betrieb bei deutlich niedrigeren Temperaturen wurden das Risiko einer Überhitzung des Katalysators sowie die Gefahr einer gefährlichen Gaszündung bei empfindlichen Wasserstoff-Sauerstoff-Verhältnissen reduziert – wodurch sich die Sicherheit für Laboranwender erhöhte, und die Lebensdauer des Katalysators verlängerte.

Diese frühen Fortschritte standardisierten wichtige Aspekte der anaeroben Praxis, reduzierte technische Hindernisse und Sicherheitsrisiken und ermöglichten es Mikrobiologen, sich auf ihre Entdeckungen zu konzentrieren, anstatt auf die Kontrolle der Atmosphäre.

Erste Arbeitsstation mit variabler Atmosphäre
Das Jahr 1981 war ein wichtiger Meilenstein für Don Whitley Scientific (DWS) mit der Einführung der „VA”-Arbeitsstationen, den ersten Systemen des Unternehmens, die eine wirklich variable Atmosphärenkontrolle ermöglichten und eine unabhängige Einstellung von Sauerstoff, Kohlendioxid, Wasserstoff und Temperatur ermöglichten. Diese Arbeitsstationen wurden entwickelt, um die für anspruchsvolle Mikroaerophile wie Campylobacter und Helicobacter erforderlichen Bedingungen mit hoher Luftfeuchtigkeit und niedrigem Sauerstoffgehalt aufrechtzuerhalten, und erweiterten damit die Möglichkeiten der Forscher, im Labor erfolgreich Kulturen anzulegen.

Helicobacter pylori, der in etwa der Hälfte der Weltbevölkerung vorkommt, ist in der Regel harmlos, kann jedoch Magengeschwüre verursachen und steht in engem Zusammenhang mit Magenkrebs, was es zu einem wichtigen Forschungsorganismus macht. Durch die Bereitstellung stabiler, physiologisch relevanter Bedingungen ermöglichte die VA-Arbeitsstation verlässlichere Untersuchungen seiner Rolle bei Magen-Darm-Erkrankungen. Diese Fähigkeit war ein wichtiger Schritt zur Nachbildung von In-vivo-Umgebungen im Labor, eine Entwicklung, die später die Entwicklung fortschrittlicher Technologien zur Atmosphärenkontrolle prägen sollte.

Nachbildung physiologischer Bedingungen im Labor (2000er bis Anfang der 2010er Jahre)

Aufbauend auf Dons frühen Erfindungen wenden wir uns den hypoxischen Arbeitsstationen von Don Whitley Scientific (DWS) zu, die für zahlreiche Studien in der Krebsforschung von entscheidender Bedeutung waren und bis heute sind.

Die Rolle von Hypoxie in der Tumorbiologie und Entwicklung von Krebsmedikamenten

Im Jahr 2012 erläuterte Dr. Roger Phillips vom Institut für Krebstherapeutika der Universität Bradford, wie er eine H35 Hypoxystation nutzte, um den Sauerstoffgehalt in seiner Arbeit mit Tumoren zu kontrollieren.

Bei jeder Art von Zellforschung versuchen Wissenschaftler, die Bedingungen im menschlichen Körper im Labor möglichst genau nachzubilden. Die Fähigkeit der H35, Sauerstoff- und Kohlendioxidkonzentration sowie Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit exakt zu kontrollieren, ermöglicht es, Zellen zu manipulieren, ohne die Inkubationsumgebung zu verändern. Bei der Untersuchung der krebsbekämpfenden Wirkung verschiedener Substanzen auf zelluläre Assays erlaubte die Hypoxystation, die Zellen während der Medikamentenexposition und auch danach unter hypoxischen Bedingungen zu halten, sodass langfristige Effekte beobachtet werden konnten. Durch die wesentliche Flexibilität im Versuchsaufbau bestätigte Dr. Phillips die zentrale Rolle der Hypoxystation bei der Entwicklung von Krebsmedikamenten und beim besseren Verständnis der Rolle von Hypoxie in der Tumorbiologie. Seine Studien am Bradford Institute führten später dazu, dass zwei Wirkstoffe in klinische Studien eintraten – ein wichtiger Meilenstein der modernen Tumorforschung und -therapie.

Aufdeckung der Bedeutung des Tumormikromilieus für die Krebsprogression

Die Whitley Hypoxystation spielte auch eine wichtige Rolle in der Krebsforschung von Professor Janine Erler, heute Professorin für Krebsbiologie an der Universität Kopenhagen. Janine Erler bezeichnet die H35 Hypoxystation als „unverzichtbar für die Aufrechterhaltung der präzisen hypoxischen Bedingungen, die für meine Krebsforschung erforderlich sind“, nachdem sie seit über 18 Jahren Whitley-Arbeitsstationen nutzt. Die H35 ermöglichte es ihrem Team, Krebszellen unter stabilen, sauerstoffarmen Bedingungen zu kultivieren – ein entscheidender Faktor, um zu verstehen, wie Hypoxie die Metastasierung vorantreibt. Sie bemerkte: „Mehrere unserer wichtigsten Publikationen wurden durch die Zuverlässigkeit und Konsistenz der Arbeitsstation ermöglicht, die sicherstellte, dass unsere hypoxiebedingten Phänotypen biologisch aussagekräftig und reproduzierbar waren.“ Die H35 unterstützte einige der wichtigsten Ergebnisse ihres Teams zur Frage, wie das Tumormikromilieu die Krebsprogression beeinflusst, und wurde als „vertrauenswürdiger Eckpfeiler unseres experimentellen Workflows für fast zwei Jahrzehnte“ beschrieben.

Diese Erkenntnisse trugen gemeinsam dazu bei, das Verständnis der Tumorzellbiologie zu vertiefen und markieren einen wichtigen Fortschritt in der modernen Krebsforschung.

Erforschung der Umsetzung von Forschungsergebnissen unter regulatorischen Rahmenbedingungen (2000er bis 2010er Jahre)

Arbeitsstationen gemäß den Grundsätzen der guten Herstellungspraxis (GMP)

Durch die Kombination der betrieblichen Vorteile eines biologischen Sicherheitskabinetts mit denen einer Arbeitsstation mit positivem Druck und modifizierter Atmosphäre entwickelte DWS GMP-konforme Arbeitsstationen. Anwendungen der Whitley GMP Hypoxystation liegen im Bereich der Zell- und Gentherapie, einschließlich der Erzeugung von Stammzellen, krebsrelevanter Therapien unter Hypoxie sowie T-Zell-Anwendungen. Diese Forschung befindet sich an der Spitze der Prävention und Behandlung von Erkrankungen wie Krebs, rheumatoider Arthritis, Diabetes, Parkinson und Alzheimer.

Aufbauend auf diesem Erfolg reagierte DWS auf die wachsende Nachfrage der pharmazeutischen Industrie nach streng kontrollierten, geschlossenen Atmosphärenumgebungen. Das Ergebnis war die Whitley GMP Processing Suite (WGMPPS): ein modulares System, das eine vollständig angepasste Lösung für die Herstellung von Arzneimitteln für neuartige Therapien bietet. Die Isolatoren sind als kontinuierliche Produktionslinie konfiguriert, sodass die interne Umgebung vom Beginn bis zum Ende des Herstellungsprozesses unverändert bleibt. Als vollständig geschlossenes, zirkulierendes Isolatorsystem mit VHP-Dekontamination kann die Suite in einer Umgebung der Klasse D betrieben werden.

Diese Entwicklungen haben es dem DWS-Team ermöglicht, bestehende Grenzen zu überwinden und den Weg für neue Technologien und innovative Prozesse zu öffnen.

Förderung der translationalen Wirkung (2010er Jahre bis heute)

Im Laufe der Jahrzehnte unterstützte die Weiterentwicklung der Whitley-Arbeitsstationen die Forschung nicht nur im Labor, sondern auch im klinischen Umfeld.

Neue klinische Studien für Patienten mit Mukoviszidose

Im Jahr 2014 führten bahnbrechende Forschungen an der Queen’s University Belfast, unter Einsatz anaerober Arbeitsstationen, zu neuen Erkenntnissen über Mukoviszidose (CF), die später in die Patientenversorgung einflossen.

Wissenschaftler der School of Pharmacy und des Centre for Infection and Immunity entdeckten, dass die Lungen von CF-Patienten von zahlreichen verschiedenen Bakterientypen besiedelt sind. Im Rahmen der Identifikation wurden Patientenproben mit Whitley A35 und A45 Arbeitsstationen verarbeitet, wodurch sichtbar wurde, wie unterschiedliche Bakterienstämme CF-Patienten beeinflussen. Diese Arbeit trug zu einer Reihe weiterer Durchbrüche bei, einschließlich der Entwicklung von vier Therapien für Mukoviszidose, wobei die neuesten klinischen Studien zeigten, dass Kombinationsmedikamente bis zu 90 % der CF-Patienten zugutekommen können.

Neue Behandlung für Clostridioides-difficile-Infektionen zugelassen

Ähnliche Entwicklungen waren auch international zu beobachten: 2021 kündigte das Biotechnologieunternehmen BiomeBank erstmals ein Mikrobiom-Medikament zur Wiederherstellung der Darmmikrobiota bei wiederkehrender Clostridioides-difficile-Infektion (CDI) an.

Während der Entwicklung ihrer Pipeline für lebende biotherapeutische Produkte, nutzte das Team eine Whitley A55 HEPA, um anaerobe Mikroorganismen, die mit CDI in Verbindung stehen, zu kultivieren, isolieren und zu untersuchen. Dies verbesserte das Verständnis der zugrundeliegenden Krankheitsprozesse erheblich. Die Fähigkeit der Arbeitsstation, stabile anaerobe und feuchtigkeitskontrollierte Bedingungen aufrechtzuerhalten, war entscheidend, um Sauerstoffschwankungen zu überwachen. Der Forschungswissenschaftler Rueben Wheeler betonte, dass das System die Kultivierung deutlich anspruchsvollerer obligat anaeroben Mikroorganismen ermöglichte als andere Schränke. Nach der behördlichen TGA-Zulassung in Australien 2022 wurde das Arzneimittel BIOMICTRA anschließend in großem Maßstab hergestellt, um den unmittelbaren medizinischen Bedarf zu decken.

Protonenstrahltherapie zur Krebsbehandlung

Im Jahr 2018 arbeitete DWS eng mit der Universität Manchester zusammen, um eine maßgeschneiderte Hypoxystation zu entwickeln und zu installieren, die auf die spezifischen Anforderungen ihres Forschungsprogramms zur Protonenstrahltherapie (PBT) zugeschnitten ist. Das System umfasste einen 6-achsigen Industrieroboterarm, der die automatisierte Handhabung biologischer Proben unter präzise kontrollierten hypoxischen Bedingungen ermöglichte und Experimente mit hohem Durchsatz während begrenzter Strahlzeit unterstützte. Durch die Optimierung der experimentellen Effizienz trug die Arbeitsstation dazu bei, die Umsetzung der PBT in die klinische Anwendung zu beschleunigen. Diese Behandlung hat nun das Potenzial, die Präzision der Strahlentherapie zu verbessern, Nebenwirkungen zu reduzieren, die Genesung zu beschleunigen und bessere Ergebnisse für Patienten mit strahlenresistenten hypoxischen Tumoren zu erzielen.

Blick in die Zukunft der Forschung (2026 und darüber hinaus)

Nachdem wir diese Forschungserfolge und Meilensteine betrachtet haben, wird deutlich, welchen bedeutenden Einfluss Dons ursprüngliche Ideen und die darauf aufbauenden Innovationen auf die heutige Forschungslandschaft hatten. Was 1976 begann, legte den Grundstein für Jahrzehnte bahnbrechender Entdeckungen und unterstützte Mikrobiologen von der frühen Forschung bis hin zur Patientenbehandlung.

Obwohl DWS mittlerweile weit über ein kleines Zimmer in Shipley hinausgewachsen ist, sind wir stolz darauf, dass die Zusammenarbeit weiterhin im Mittelpunkt des Unternehmens steht. Teams aus Laboren, Forschung & Entwicklung, CNC-Werkstätten und weiteren Bereichen arbeiten weiterhin eng mit Forschenden zusammen, unterstützen deren Arbeit und die fortlaufende Entwicklung neuer Behandlungsansätzen. Wir sind gespannt darauf, was die nächsten 50 Jahre der Forschungsförderung bringen werden.