Technologietransfer und die Insilico Software Plattform

Klaus Mauch

“Die Kombination von modernen biologischen Analysemethoden und High-Performance-Computing regt Innovationen an und beschleunigt das Wachstum.”
Klaus Mauch, CEO


Auf dem Weg in die Zukunft der digitalisierten Bioproduktion unterstützen wir unsere Kunden, indem wir Insilico's führende Technologie für die Anwendung durch die Kunden selbst verfügbar machen. Im Rahmen des Technologietransfers wird die Softwareplattform entsprechend den Bedürfnissen des Kunden installiert und konfiguriert. Die Anwender erfahren in maßgeschneiderten Workshops, wie sie das volle Potential unserer Softwarelösungen nutzen können. Durch Support und Consulting stellen wir sicher, dass unsere Kunden die Module auch bei neuen und besonders anspruchsvollen Fragestellungen gewinnbringend einsetzen können.

Die Plattform verbindet nicht nur die einzelnen Module untereinander, sondern sorgt für eine nahtlose Integration in bestehende Infrastruktur. Darüber hinaus stellt sie die Verbindung zu Höchstleistungsrechnern am Stuttgarter HLRS zur Verfügung oder zu Ressourcen in der Cloud zur Verfügung.

Gegenwärtig unterstützen drei verschiedene Softwaremodule jeweils spezifische Arbeitsabläufe in der Upstream-Bioprozessentwicklung und -Analyse. In Zukunft wird die Plattform weitere Workflows zunehmend automatisiert unterstützen und dadurch eine signifikante Effizienzsteigerung der digitalen Bioprozessentwicklung ermöglichen.

Insilico Inspector™ Insilico Inspector™ ist ein hocheffizientes Tool zur automatisierten, zeitaufgelösten metabolischen Bioprozessanalyse und -Bewertung.

Auf der Basis von extrazellulären Metabolitdaten ermöglicht Insilico Inspector™ die Untersuchung der intrazellulären Stoffwechselflüsse des Produktionsorganismus zeitaufgelöst nach Prozessphasen. Diese einzigartigen Einsichten in den zellulären Metabolismus bieten eine Anwort auf Fragen wie:

  • Wie beeinflussen Medienzusammensetzung, Feeding-Strategie, Prozessführung oder Rohmaterialschwankungen Zellmetabolismus und Prozessergebnis?
  • Wie unterscheiden sich die metabolischen Flüsse verschiedener Klone?
  • Wie ähnlich ist ein Klon dem Plattform-Referenzklon in metabolischer Hinsicht?
  • Welche metabolischen Indikatoren korrelieren mit Produktivität, Produkt Qualität, Stabiilität oder Prozesskalierbarkeit?
  • Wie tragen einzelne Produktionsphasen zum Gesamtergebnis bei?
  • Wieviel des eingesetzten Kohlenstoffs werden für die Produktbildung verwendet?
  • Wieviel Kohlenstoff geht an Nebenprodukte und Erhaltungsstoffwechsel verloren?

Durch die automatisierte und quantitative Analyse der intrazellulären Stoffwechselwege ermöglicht Insilico Inspector™ eine zeitsparende und objektive Evaluation des Produktionsprozesses, die nicht nur bei der Klonselektion und Prozessoptimierung wertvolle Entscheidungshilfen bietet.

Insilico Discovery™ Insilico Discovery™ ist ein vielseitiges Tool für die grafisch orientierte Rekonstruktion, Verifizierung und Simulation kompartimentierter metabolischer Netzwerkmodelle.

Insilico Discovery™ erlaubt die Integration von Bioprozessdaten und Stoffwechselmessungen, um ein Modell eines Produktionsorganismus in seinem Bioprozess zu generieren. Durch die Einbindung von echten Messdaten entsteht eine einzigartige in-silico Repräsentation des Organismus, die eng mit dem realen Bioprozess verknüpft ist. Durch die Integration von Genexpressions- und Proteinmessungen können Stoffwechselwege an regulatorische Netzwerke gekoppelt werden.

Insilico Discovery™ unterstützt drei verschiedene Workflows: Modellrekonstruktion, Integration experimenteller Messdaten sowie die Simulation von Netzwerken. Für die Simulation stehen verschiedene Methoden zur Verfügung, wie zum Beispiel 13C-Fluxanalyse, Metabolic Flux Analyse(MFA), Flux-Balance Analyse (FBA), Minimisation of Metabolic Adjustment Analyse (MOMA) sowie die Simulation kinetischer Differentialgleichungssysteme (DAE).

Die Anwendungen für Insilico Discovery™ umfassen:

  • Rekonstruktion von individualisierten mechanistischen Netzwerkmodellen, die eine digitale Repräsentation einer spezifischen Zelllinie in ihrem Bioprozess darstellen. Diese Modelle werden von den anderen Modulen der Softwareplattform genutzt.
  • Detaillierte Quantifizierung und Analyse intrazellulärer Flussverteilungen
  • Identifizierung von Schwachstellen in Reaktionswegen
  • Vorhersagen der Auswirkung von genetischen Modifikationen oder Veränderungen des Wachstumsmediums auf den Zellstoffwechsel

  • Download Insilico Discovery™ Leaflet (PDF)

Insilico Designer™ Insilico Designer™ ist ein wegweisendes Modul, mit dessen Hilfe auf Basis prädiktiver metabolischer Simulationen ein optimiertes Zellkulturmedium entwickelt werden kann.

In mehr als einer Million Runden von automatisierter Optimierung durch einen intelligenten Algorithmus wird der Einfluss der Medienzusammensetzung im Hinblick auf den Zellstoffwechsel, Zellwachstum, Nebenproduktbildung und natürlich Produkttiter vorhergesagt. Als Ergebnis schlägt Insilico Designer™ eine optimierte Medienzusammensetzung vor. Die Ziele der Optimierung können vom Nutzer definiert und priorisiert werden, wie zum Beispiel

  • Verbesserung des Produkttiters
  • Minimierung von Nebenprodukten
  • Kontrolle von Metabolitkonzentrationen, zum Beispiel von Laktat

Die digital unterstütze Medienoptimierung in Insilico Designer™ kann den experimentellen Aufwand während der Medienoptimierung deutlich verringern, indem mehrere Tausend DoE Iterationen in silico durchgeführt werden.