Das Life-Science-Business
von Yokogawa

Die Wurzeln von Life Science bei Yokogawa

Die Geschichte von Life Science bei Yokogawa begann vor etwa dreißig Jahren. Damals bat der Vorstandsvorsitzende der Yokogawa Electric Corporation, Shouzo Yokogawa, die Forschungs- und Entwicklungsabteilung etwas „Weiches“ zu messen. Dieser völlig neue Ansatz war der erste und entscheidende Schritt, den Beginn des Life-Science-Geschäfts bei Yokogawa einzuleiten. Die Forschungs- und Entwicklungsabteilung untersuchte anfangs unterschiedliche „weiche“ Dinge, die gemessen werden konnten. Dazu zählten etwa die Oktanzahl von Benzin (die eng mit dem damaligen Geschäft von Yokogawa verknüpft gewesen ist), die Frische von Lebensmitteln, die Reife von Obst, den Geschmack von Wasser, den Poliergrad von japanischem Sake-Reis und die Geruchsindizes. Dann beschlossen die Forscher sich auf Zellen zu konzentrieren. Dr. Susumu Tonegawa erhielt 1987 als erster Japaner den Nobelpreis für Medizin. Seine Entdeckung des genetischen Mechanismus, der für die Diversität von Antikörpern verantwortlich ist, half, das weltweite Interesse an Biotechnologie zu wecken. Ein weiterer Hinweis, dass Yokogawas Entscheidung richtig gewesen ist.

Die Ingenieure von Yokogawa waren zuversichtlich, dass die Optik- und Servosteuerungs-Technologien des Unternehmens erfolgreich eingesetzt werden konnten, um schnelle Bewegungen von Zellen zu beobachten. Ein Manager des Entwicklungsteams schickte einige Mitarbeiter zu Universitäten und Forschungsinstituten. Dort sollten sie Autopsie-Verfahren und Zellkultivierungsversuche beobachten und die Bedürfnisse und Wünsche der Forscher ermitteln. Auf welche Herausforderungen stießen Forscher bei ihren Experimenten? Welche Technologien würden Forscher bei ihrer Arbeit unterstützen? Sie stellten fest, dass es einen riesigen Bedarf nach einem Verfahren gab, welches erlauben würde, das Verhalten lebender Zellen in Echtzeit mit hoher Empfindlichkeit und Auflösung beobachten zu können. Es war bereits bekannt, dass Konfokal-Mikroskope in Kombination mit fluoreszierenden Farbstoffen qualitativ bessere Bilder lieferten als normale Fluoreszenzmikroskope. Von dem Moment an konzentrierte sich Yokogawa verstärkt auf die Entwicklung von Hochgeschwindigkeits-Konfokalmikroskopen für die Beobachtung lebender Zellen.

Die Geburtsstunde der CSU10

Zehn Jahre später, im Jahr 1996, stellte Yokogawa mit der konfokalen Diskscanner-Einheit CSU10 Nipkow das erste Produkt vor. Die CSU10 erhielt zunächst nur wenig Aufmerksamkeit, weil Yokogawa als Neuling in diesem Bereich galt. In puncto Marketing besaßen die Mitarbeiter nur wenig Erfahrung. Doch die Ingenieure, die die CSU10 entwickelt hatten, gaben nicht auf. Sie bereisten ganz Japan, um Forscher zu besuchen und ihnen die Einheit vorzuführen. Durch ihre stetigen Bemühungen erlangte die CSU10 zunehmend an Bekanntheit.

Verwendung der CSU10 mit Nutzung des GFP

Glücklicherweise wurden zu dieser Zeit große Fortschritte in der Entwicklung von Mikroskopie-basierter Technologien für die Untersuchung biologischer Proben erzielt. Hierzu zählte 1962 die Entdeckung des grün fluoreszierenden Proteins (GFP) durch Dr. Osamu Shimomura. Das GFP ermöglicht den Wissenschaftlern alle Arten von lebenden Zellen zu beobachten – eine Entdeckung, für die Dr. Osamu Shimomura 2008 den Nobelpreis erhielt. Auch wenn die CSU ursprünglich für die Anwendung bei zerebralen und kardiovaskulären Zellen vorgesehen war, eröffnete das GFP die Möglichkeit, alle Zelltypen zu beobachten. Weitere wesentliche technische Fortschritte umfassten die Entwicklung kleiner kostengünstiger Diodenlaser, die die massiven Schwergaslaser ablösten, die bisher zur Erregung fluoreszierender Proteine verwendet worden waren. Filmkameras wurden durch Digitalkameras ersetzt, wodurch die Bildgebungsleistung nochmal signifikant verbessert wurde. Darüber hinaus wurde eine neue Software entwickelt, die die Erfassung und Verarbeitung (Bildverarbeitung, Analyse, Anzeige und Aufzeichnung) von Zellbildern erheblich vereinfachte. Mit diesen Mikroskopen erfasste Farbbilder begannen in Forschungspublikationen zu erscheinen und gewannen immer mehr an Bedeutung. In Folge dieses Fortschritts wurden Hochleistungsmikroskope zu einem unersetzlichen Werkzeug in der Biotechnologie-Forschung.

Die Nutzung fluoreszierender Proteine wie z.B. des GFP ermöglichte die Beobachtung lebender Zellen mit der CSU. Mit dieser Fähigkeit, lebende Zellen über lange Zeiträume zu beobachten, ohne sie zu beschädigen, wurde die CSU10 zum Standard-Werkzeug für das Live-Cell-Imaging. Die mit der CSU erfassten Bilder erschienen 2002 und 2003 auf dem Titelblatt des Nature-Magazins. Das Science-Magazin beschrieb die Live-Cell-Imaging-Lösung von Yokogawa als vorbildlich.

Ausblick: Zukunft der Life Science bei Yokogawa

Industrien, die die Gesundheit unterstützen und die Lebensqualität verbessern, spielen eine wichtige Rolle bei der Behandlung sozialer Themen. Diese sind direkt mit den SDG der Vereinten Nationen verbunden. Technologische Entwicklungen im Bereich Life Science werden erwartungsgemäß nicht nur einen großen Einfluss auf die Wirtschaft, sondern auch auf die Entstehung und Expansion neuer Märkte haben. Dennoch bestehen weiterhin Herausforderungen, die es noch zu bewältigen gilt. Hierzu zählen nicht-standardisierte Prozesse, strenge Kontrollen und Normen, hohe Sicherheits- und Qualitätsanforderungen und komplexe Geschäftsprozesse.

Yokogawa entwickelt und verkauft auch in Zukunft Produkte wie die CSU, die Forscher bei ihrer Arbeit unterstützen. Basierend auf seinen wesentlichen Mess-, Regelungs- und Informationstechnologien bietet Yokogawa Lösungen für die Pharma- und Lebensmittelindustrie, die dabei helfen, den Anlagenbetrieb und die Sicherheit zu optimieren. Darüber hinaus nutzt Yokogawa seine Erkenntnisse und seine Erfahrung, sowie vom Innovation Center entwickelte modernste Technologien für die gesamte Wertschöpfungskette, um das Geschäft seiner Kunden bestmöglich zu unterstützen.

Dieser Text basiert auf einem Artikel im Yokogawa Technical Report (Vol. 60, Nr. 2), der von Masaharu Yamazaki, Yokogawa, verfasst wurde.