Rhein-Main Universitäten (RMU)

Herr Frosch, wie entstand die Idee zum Projekt „MultiDrug-TDM“, und wie kam es zu der Kooperation zweier RMU-Universitäten? 

Die Entwicklung von Technologien, die direkt auf Station eingesetzt werden können und eine personalisierte Therapie auf Basis des therapeutischen Drug Monitorings (TDM) ermöglichen, ist seit einigen Jahren ein zentraler Schwerpunkt meiner Arbeitsgruppe. In enger Zusammenarbeit mit Kolleginnen und Kollegen aus der Medizin treiben wir dieses Thema kontinuierlich voran. Mit meinem Start an der Technischen Universität Darmstadt war es mir ein besonderes Anliegen, dieses hochrelevante Forschungsfeld gezielt im lokalen Schwerpunkt Onkologie zu verankern und weiter auszubauen.

Als Vater ist mir zudem sehr bewusst, dass Kinder aus pharmakokinetischer Sicht keine „kleinen Erwachsenen“ sind. Vor diesem Hintergrund habe ich frühzeitig den Austausch mit Expertinnen und Experten aus Pharmakologie und Kinderonkologie in Frankfurt gesucht. Gemeinsam konnten wir zentrale Fragestellungen präzisieren.

Und wer waren die Ideengeber des Projekts?

Die Grundidee hat sich aus unserem Fachgebiet Biophotonik heraus entwickelt. Zuerst haben wir die Idee parallel gezielt mit Kolleginnen und Kollegen am Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik (etit) der TU und am medizinischen Fachbereich in Frankfurt diskutiert und weiterentwickelt. In nächsten Schritten konnten wir Expertinnen und Experten aus anderen Fachbereichen einbinden, um somit hochrelevante Kompetenzen für diese interdisziplinäre Fragestellung zu komplementieren. Zusammen haben wir dann eine Strategie entwickelt, wie wir unser Ziel bezüglich des TDM von lebenswichtigen Wirkstoffen auf der Kinderkrebsstation verfolgen können. 

Warum kann ein solches Vorhaben am besten interdisziplinär verwirklicht werden?

Ich würde sogar sagen: Ein solches medizintechnisches Vorhaben lässt sich nicht nur am besten, sondern ausschließlich interdisziplinär verwirklichen. Wirklich bahnbrechende Innovationen entstehen, wenn konkreter Bedarf, eine tragfähige Lösungsidee und die notwendige Umsetzungskompetenz zusammenkommen. Gerade in der personalisierten Medizintechnik bedeutet dies, dass medizinische Fragestellungen, technologische Entwicklungen und pharmakologische Expertise eng ineinandergreifen müssen. Erst dieses Zusammenspiel ermöglicht es, Lösungen zu entwickeln, die nicht nur theoretisch überzeugen, sondern mit großer Wahrscheinlichkeit den Weg in die klinische Anwendung finden – und damit einen echten Unterschied für Patientinnen und Patienten machen.

Zum Start des LOEWE-Schwerpunkts sagten Sie: „Nur wenn wir die Perspektiven aller Beteiligten zusammenführen, voneinander lernen und eine gemeinsame Sprache entwickeln, lassen sich komplexe medizintechnische Herausforderungen wirklich lösen“. Wie gut gelingt es, diese gemeinsame Sprache interdisziplinär zu entwickeln, und was sind die Herausforderungen dabei?

Die gemeinsame Sprache entsteht im engen Austausch. Ich kann das an einem Beispiel illustrieren: Der Begriff „Echtzeit“ bedeutet in dem Kontext der Medizin, Sensorik und Datenanalyse unterschiedliche Zeitskalen: von Minuten bis Sub-Millisekunden. Wenn wir dies gemeinsam diskutieren, können wir gezielt Lösungen für die konkreten medizinischen Fragestellungen und Bedarfe entwickeln. Hier haben wir beispielsweise gelernt, dass es für die Sensorik von Wirkstoffspiegeln in der Kinderonkologie aus medizinischer Sicht ausreicht, wenn wir Messergebnisse während der Visite bereitstellen – so haben wir die Möglichkeit unsere Hardwareparameter anhand von schnell erfassten Messdaten noch iterativ auf das bestmögliche Ergebnis zu optimieren, sodass das Gerät ohne speziell ausgebildete technische Angestellte eingesetzt werden kann. Dieser adaptive Ansatz von MultiDrug-TDM ist ein erster Schritt hin zur selbstoptimierenden, intelligenten Medizintechnik der Zukunft.

Welche unterschiedlichen Stärken oder bereits vorhandene Forschungsinteressen kommen aus den Universitäten Frankfurt und Darmstadt zusammen? 

MultiDrug-TDM bündelt exzellente hessische Expertisen aus verschiedenen Disziplinen in einer starken Allianz. Technologische Innovationen in Richtung Biosensorik, Biophotonik, Nano-Materialien und Mikro-Nanofluidik, 3D-Drucktechnologie sowie KI-gestützter Signalverarbeitung und Datenanalyse – vertreten durch sieben Fachgebiete der TU Darmstadt – werden mit medizinischer Spitzenkompetenz in der pädiatrischen Onkologie und klinischen Pharmakologie am Fachbereich Medizin der Goethe-Universität Frankfurt gepaart.

Können Sie ein konkretes Beispiel für Teilprojekte nennen, die die beiden Universitäten gerade interdisziplinär im Rahmen von MultiDrug-TDM bearbeiten?

Ein zentrales Ziel unseres Projekts ist die Erforschung einer Methodologie zur direkten und simultanen Bestimmung von Pharmaka-Spiegeln. Im Teilprojekt „Wirkstoffsensorik“ wird hierfür an der Technischen Universität Darmstadt die verstärkte Raman-Spektroskopie erforscht, während an der Goethe-Universität Frankfurt eine Kreuzvalidierung der Ergebnisse mittels ausgefeilter Massenspektrometrie (LC-MS/MS) erfolgt. Ein weiteres Beispiel ist das Teilprojekt „Klinischer Demonstrator“: Hier wird das Messsystem an der TU Darmstadt entwickelt, während die klinische Expertise sowie die erforderlichen Testproben aus der pädiatrischen Onkologie in Frankfurt eingebracht werden. Diese enge Verzahnung von technologischer Entwicklung und klinischer Anwendung ermöglicht es uns, innovative Ansätze nicht nur zu konzipieren, sondern auch unmittelbar unter praxisnahen Bedingungen zu evaluieren.

Universitätsübergreifende Kooperationen sind nicht so selten. Sehen Sie Vorteile, ein Projekt innerhalb eines etablierten Verbundes wie den RMU zu bearbeiten?

Für unser Projekt ist es zentral, die unterschiedlichen Kompetenzen in einem integrierten System zu bündeln und unter realitätsnahen Bedingungen zu erproben. Die räumliche Nähe der beteiligten Partner erzeugt dabei einen unmittelbaren Effizienzgewinn: Zeitverluste durch Probentransport, Logistik und begleitende Dokumentation werden deutlich reduziert, sodass Ergebnisse schneller vorliegen und unmittelbar weiterverarbeitet werden können. Auch der sichere und strukturierte Austausch von Daten und Ergebnissen wird durch gemeinsame digitale Infrastrukturen wie die HessenBox deutlich vereinfacht und beschleunigt.

Ein weiterer zentraler Impact liegt in der Nachwuchsförderung: Die enge Vernetzung ermöglicht es jungen Forschenden, verschiedene Disziplinen und Arbeitsweisen direkt vor Ort kennenzulernen. Dadurch entsteht nicht nur ein tieferes Verständnis für interdisziplinäre Prozesse, sondern auch eine neue Generation von Forschenden, welche die Translation von Anfang an mitdenkt und aktiv gestaltet.

Die Fragen stellte Silke Paradowski.