WER WIR SIND

Das Austrian Research Centre of Industrial Biotechnology (acib) versteht sich als wesentliches Bindeglied zwischen Forschung und Industrie und bildet derzeit ein Netzwerk aus etwa 200 Partnern auf dem Gebiet der industriellen Biotechnologie. Das internationale Kompetenzzentrum hat seinen Hauptsitz in Österreich (Standorte in Graz, Innsbruck, Tulln, Wien) und arbeitet mit wissenschaftlichen Partnern in beispielsweise Heidelberg, Bielefeld, Hamburg (D), Pavia (I), Rzeszów (PL), Barcelona (ES), Canterbury (NZL) und Taiwan zusammen.

WAS WIR TUN

acib entwickelt umweltfreundlichere und wirtschaftlichere Prozesse für die Biotech-, Pharma- und chemische Industrie und nimmt sich Methoden und Werkzeuge der Natur zum Vorbild. Dieses Know-how bildet die Grundlage für neue, verbesserte Anwendungen und Produkte auf dem gesamten Gebiet der industriellen Biotechnologie weltweit. Am acib arbeiten derzeit etwa 150 WissenschaftlerInnen an über 90 industriellen und strategischen Forschungsprojekten.

FORSCHUNGSFELDER

Die wissenschaftlichen Leistungen des acib lassen sich in insgesamt 12 Forschungsfelder aufteilen,
die sämtliche Bereiche der industriellen Biotechnologie abdecken.


Biokatalyse & chemische Analysen

In diesem Forschungsgebiet geht es um den Einsatz von Biokatalysatoren für die Umsetzung und Synthese von Molekülen, um herkömmliche chemische Prozesse durch effiziente und umweltfreundliche neue Verfahren zu ersetzen. Nachdem etliche Prozesse von Einzelreaktionen erfolgreich industriell umgesetzt wurden, sollen über die Entwicklung von „Multistep-Onepot“-Reaktionssequenzen Schritte zur Aufarbeitung und Aufreinigung intermediärer Reaktionsprodukte, welche einen erheblichen Teil der CO2-Emissionen eines Prozesses verursachen, eingespart werden.

Während chemische Reaktionen sich oft drastisch bezüglich der Reaktionsbedingungen unterscheiden, sind die Bedingungen enzymatischer Reaktionen prinzipiell ähnlich. Die hohe Komplexität von „Multistep-Onepot“-Reaktionssequenzen erfordert jedoch eine Integration von molekularen Techniken wie Cell- und Protein Engineering und Reaktionstechnik.

Kontakt: Prof. Robert Kourist

Enzymtechnologien & Protein Engineering

In diesem Bereich werden neue enzymatische Umsetzungen in synthetischen Anwendungen ermöglicht, Lücken im Anwendungsspektrum enzymatischer Prozesse werden geschlossen. Ein Schwerpunkt liegt auf der Optimierung von Enzymen für den Einsatz in industriellen Prozessen. Besonders auch in „Multistep-Onepot“-Reaktionen müssen Enzyme hohe industrielle Anforderungen in Bezug auf Produktivität, Spezifität, Stabilität etc. erfüllen. Geeignete Varianten werden in Enzymscreenings gesucht und ihre Herstellung optimiert. Wissen über Enzymcharakteristika ist Voraussetzung für die Optimierung mit (semi) rationalen Engineering-Methoden.

Ein weiterer Schwerpunkt behandelt die Produktion und Modifizierung von Proteinen und Enzymen für den funktionellen Einsatz in Pharmazeutika, Nahrungs- oder Futtermitteln. Im medizinischen Bereich werden smarte Technologien (z.B. Fusionstechnologien) für eine kontrollierte Produktion und Reinigung glykosylierter Proteine entwickelt

Kontakt: Prof. Bernd Nidetzky

Mikrobielle Biotechnologie

Der Forschungsschwerpunkt Mikrobielle Biotechnologie befasst sich mit der biotechnologischen Nutzung von Mikroorganismen (Bakterien, Hefen und Schimmelpilze) und deren Teilen. Die neuen Methoden und Konzepte der synthetischen Biologie werden angewendet um folgende Ziele zu erreichen:
  • Nutzung der genetischen Vielfalt von mikrobiellen Stämmen, um die Produktivität und Robustheit von Produktionsstämmen zu erhöhen.
  • Entwicklung und Charakterisierung von normierten maßgeschneiderten Elementen für die systematische Stammentwicklung von Hefen und Pilzen.
  • Entwicklung von „Carbon Capture and Utilization“ Technologien, um CO2 biotechnologisch zu Wertstoffen umzuwandeln.
  • Entwicklung von mikrobiellen Populationen, sog. Mikrobiomen, für den biologischen Pflanzenschutz.
Kontakt: Prof. Diethard Mattanovich

Zelllinienentwicklung & Epigenetik

Die in diesem Bereich durchgeführten Projekte beschäftigen sich mit einem detailierten, molekularem Verständnis der Eigenschaften von Produktionszellen, die für die Herstellung biopharmazeutischer Produkte verwendet werden. Dazu gehören vor allem höhere Zellininen, die von Säugetieren, Menschen oder Pflanzen gewonnen wurden, und die imstande sind, therapeutische Proteine in einer Qualität herzustellen, die für die Injektion in Patienten geeignet ist. Neben therapeutischen Proteinen können solche Zellen auch für die Herstellung von Viren oder viren-ähnlicher Partikel verwendet werden, die als Vakzine oder in der Gentherapie eingesetzt werden.

Die Forschung zielt darauf ab, die Effizienz der Zellen zu optimieren, sodass höhere Ausbeuten bei höchster Qualität möglich werden, während gleichzeitig die Kosten und die dafür notwendigen Timelines verringert werden. Insbesondere sollen neue Technologien entwickelt werden, die mit Hilfe der Systembiologie und der Analyse der genetischen und epigenetischen Regulationsmechanismen in Zellen eine Verbesserung der Eigenschaften der Zellen für die Produktion und im industriellen Bioprozess bewirken.

Kontakt: Prof. Nicole Borth

Bioinformatik & Simulationen

Gene, RNA, Proteine und Metaboliten sind die entscheidenden Akteure in biologischen Systemen. Die Summe dieser Teile ist aber weniger als das Ganze, denn diese Akteure handeln niemals alleine, sondern sind in komplexe und vielschichtige Netzwerke eingebunden. Die Entschlüsselung dieser Netzwerke und deren Strukturen sowie der zwischen ihnen herrschenden Interaktionen ist daher essentiell für das Verständnis biologischer Prozesse.

Ziel der Forschungstätigkeit ist es daher mit mathematischen Methoden diese Netzwerkinteraktionen nicht nur zu entschlüsseln, sondern auch eine zielgerichtete Beeinflussung, Steuerung und Kontrolle dieser Netzwerke auf allen zellulären Ebenen als auch auf den Ebenden des Bio-Prozesses (insbesondere im Upstream und Downstream Bereich) zu ermöglichen. Dadurch wird es möglich zielgerichtet und rational biologische Zellfabriken auf dem Reißbrett zu designen und zu optimieren, die eine nachhaltige Produktion von chemischen Rohstoffen ermöglichen.

Kontakt: Prof. Jürgen Zanghellini

Bioprozess-Technologien

Der Forschungsbereich Bioprozesstechnologien beschäftigt sich mit der Entwicklung verbesserter oder neuer biotechnologischer Prozesse, Kontroll- und Regelungsalgorithmen. Ziel des Forschungsbereiches ist es, ein möglichst umfassendes Verständnis von biotechnologischen Prozessen zu erlangen und deren Anwendung in der biopharmazeutischen und biotechnologischen Industrie im Allgemeinen zu ermöglichen. Durch die Implementierung neuer Prozesse/Technologien und Kontroll- und Regelstrategien können die Herstellkosten und die Zeit bis zum Markteintritt eines biopharmazeutischen Produktes gesenkt werden. Der Forschungsbereich beschäftigt sich insbesondere mit der
  • Entwicklung von Herstellprozessen für Bionanopartikel (z.B. Viren oder virusartige Partikel VLP),
  • Skalierbarkeit von Prozessen und deren Übertragbarkeit vom Labor- auf den industriellen Maßstab
  • Modellierung und Simulation von biotechnologischen Prozessen als Grundlage für deren Automatisierung
  • Entwicklung neuer Materialen für Anwendungen in der Biotechnologie
  • Entwicklung neuer (kontinuierlicher) Prozesse für die Aufreinigung von Proteinen als Biopharmazeutika
  • Erforschung von Interaktionen zwischen Proteinen und Oberflächen
Kontakt: Prof. Alois Jungbauer

Bioökonomie & Umweltbiotechnologie

Recycling und Recyclingvorgänge zu optimieren ist ein Schwerpunkt Thema dem sich ACIB schon seit längerer Zeit sehr intensiv widmet. Nur ein geringer Teil der Kunststoffabfälle wird recycelt, riesige Mengen landen in der Umwelt, wo sie nur sehr langsam abgebaut werden. Ziel ist es, diese Vorgänge zu optimieren, um langfristig einen natürlichen Recyclingkreislauf zu erschaffen.

Mikrobielle Enzyme spielen dabei eine wichtige Rolle. Das Design neuer Enzyme mit verbesserten und vor allem maßgeschneiderten Aktivitäten gegenüber (Bio-)Polymeren steht im Mittelpunkt dieses Projekts. Neben der Verarbeitung von (Bio-)Polymeren in großen Mengen werden auch polymeraktive Enzymreaktionen für neue pharmazeutische Strategien im Zusammenhang mit missbräuchlichen Opioidformulierungen untersucht.

In weiteren Teilgebieten des Forschungsvorhabens werden moderne metagenomische Techniken zur Identifizierung selbst nicht kultivierbarer Mikroben und ihrer Enzyme eingesetzt und bakterielle Zellsysteme untersucht, die nach Einwirken von bestimmten humanen Biomarkern intrazellulläre Indikatormoleküle frei setzen, die nachfolgend zu Reaktionen mit Farbentstehung führen.

Kontakt: Prof. Georg Gübitz

COMET


Eine wichtige Förderschiene des acib ist das FFG COMET-Programm (Competence Centres for Ecellent Technologies; gefördert vom BMK, BMDW und den Bundesländern Steiermark, Wien, Niederösterreich und Tirol). acib wird als K2 Kompetenzentrum gefördert.

MORE ABOUT COMET

MANAGEMENT
MATHIAS DREXLER
MATHIAS DREXLER

CEO
BERND NIDETZKY
BERND NIDETZKY

CSO
INFRASTRUKTUR

Eingegliedert in das wissenschaftliche Institutsnetzwerk von Universitäten, ermöglicht acib den Zugang zu modernster biotechnologischer Infrastruktur auf höchstem Qualitätsstandard. Die verschiedenen Groß- und Spezialgeräte sehen Sie in unserer Übersicht.


Industrielle Pilotanlage

Die Pilotanlage ist multifunktionell für Fermentationen und Downstream Prozessierung von Biomolekülen unter GMP-ähnlichen Bedingungen anwendbar. Die Anlage ist für die Forschung und Entwicklung zahlreicher biotechnologischer Prozesse geeignet und mit aktuellen Instrumenten für das Upstream- und Downstream-Processing im Bereich von 30 bis 1.600L ausgestattet. Das vorhandene Equipment umfasst: Bioreaktoren, Abscheider, Homogenisierer, Filtrationsausstattung, Ultra- und Diafiltration, Chromatographiesysteme, Reaktionsbehälter.

STANDORT: BOKU Wien

Mikrobielle Fermentation und Bioprozessentwicklung

Am Institut für Umweltbiotechnologie wird die Prozessentwicklung für mikrobielle Fermentation vor allem in folgenden Bereichen durchgeführt: für die Verstoffwechselung von erneuerbaren Rohstoffen, für die Produktion von Mikroorganismen für Tiernährstoffe und Pflanzenschutz, für die Produktion von Bioplastik, für Enzymtechnologie sowie für anaerobe Bioprozesse. Die Einrichtung bietet eine Fermentationsausrüstung vom Labormaßstab (1-60L) bis zum Pilotmaßstab (6.000L) und inkludiert auch die notwendige Infrastruktur für Downstream Prozesse. Die Pilot-Fermentationsanlage ist für die Produktion von lebenden Zellen konfiguriert, das Downstream Processing konzentriert sich auf die Auftrennung von Biomasse und/oder Aufkonzentriertung (Zentrifugation, Filtration) sowie Trocknungsprozesse (Lyophilisierung, Wirbelschichttrocknung). Proteinaufreinigung ist im Labormaßstab möglich.

STANDORT: Pilotanlage IFA Tulln

LUMISizer (Analytische Zentrifuge)

Der LUMiSizer misst die Extinktion von transmittiertem Licht (orts- und zeitauflösend) über die gesamte Probenlänge bei gleichzeitiger Zentrifugation und ermöglicht damit die Ermittlung von Partikel- und Tröpfchengeschwindigkeit für Aufrahmungs- und Sedimentationserscheinungen, ohne dafür Materialdaten zu benötigen. Die Trennung nach verschiedenen Teilchengrößen ist mit einer hohen Auflösung und für bis zu 12 Proben parallel möglich. Die Proben können dabei auch unterschiedliche Vikositätslevel aufweisen. Die Anwendung ist bei Temperaturen von 4°C bis 60°C möglich und Proben können sowohl wässrig als auch nicht wässrig sein.

STANDORT: BOKU Wien

Nano DSC (Dynamisches Differenzkalorimeter)

Das dynamische Differenzkalorimeter Nano DSC dient zur Charakterisierung der molekularen Stabilität von in Lösemittel verdünnten Biomolekülen. Der Vorteil dieses Gerätes ist das deutlich verringerte Probenvolumen durch eine Zellengröße von nur 300 µL. Thermoelektrische Festkörperelemente sorgen für eine präzise Temperaturregelung im Bereich von -10°C bis 130°C und der integrierte Präzisionslinearaktuator hält in der Zelle einen konstanten oder variabel geregelten Druck bis zu 6 Atmosphären. Das Gerät ermöglicht die detaillierte Charakterisierung molekularer Bindungsereignisse und Strukturstabilität. Anhand der thermodynamischen Bindungssignaturen lassen sich nicht nur die Kraft eines Bindungsereignisses, sondern auch die spezifischen oder unspezifischen Antriebskräfte ermitteln. Es kann daher die Proteinstabilität und Wärmekapazität, das Aggregations- sowie das Bindungsverhalten bei verschiedenen Prozessbedingungen analysiert werden.

Für weitere Anfragen wenden Sie sich bitte an Martin Trinker.
Mehr Information: Austrian Research Infrastructure
NETZWERK

Partner des acib-Netzwerk profitieren vom umfassenden Know-how und der breitgefächerten methodologischen Expertise der über 150 höchst motivierten und bestens ausgebildeten MitarbeiterInnen, modernster Infrastruktur innerhalb der 18 Partner-Universitäten, dem Zugang zu einem breiten Netzwerk internationaler Industrieunternehmen und Forschungsinstitute sowie zahlreicher weiterer Leistungen.

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FÖRDERGEBER

Das acib wird als K2-Kompetenzzentrum im Rahmen von COMET – Competence Centers for Excellent Technologies durch das BMK, BMDW sowie die Länder Steiermark, Wien, Niederösterreich und Tirol gefördert. Das COMET-Programm wird durch die FFG abgewickelt. Eigentümer des acib sind die Universitäten Innsbruck und Graz, die TU Graz, die Universität für Bodenkultur Wien sowie Joanneum Research.

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