Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zentrale Biobank für die Medikamentenforschung

01.09.2014

Die Arbeit mit Stammzellen ist wichtig bei der Entwicklung von neuen Medikamenten. Wissenschaftler können an ihnen testen, wie Wirkstoffe reagieren. Bisher stehen die Stammzellen jedoch nicht schnell genug sowie in ausreichender Qualität und Menge zur Verfügung. Eine zentrale Biobank soll diese Lücke jetzt schließen.

Mit Hilfe von menschlichen Stammzellen bewerten Wissenschaftler, wie Patienten auf neue Medikamente reagieren und untersuchen, wie Krankheiten entstehen. Seit ein paar Jahren ist es möglich, durch Rückprogammierung Stammzellen, die noch alle Zelltypen des menschlichen Körpers bilden können, aus Gewebeproben erwachsener Menschen künstlich zu erzeugen.


Die Biobank besteht aus drei Kryotanks mit gekühlten Schutzhauben und einer Transferstation, von der aus die Probenbehälter über ein Schienensystem transportiert werden. Insgesamt haben ungefähr 60.000 Proben Platz.

© Fraunhofer IBMT

Davor war die Pharmaforschung auf adulte Stammzellen oder Primärzellen mit einem eingeschränkten Potential angewiesen. Eine andere Möglichkeit wäre die Verwendung von humanen embryonalen Stammzellen. Neben den moralischen Bedenken stehen diese allerdings nur in begrenzter Vielfalt zur Verfügung.

Das neue Verfahren erlaubt zum Beispiel Haut- oder Blutzellen von erwachsenen Menschen biologisch so umzu-
programmieren, dass sie sich ähnlich verhalten, wie embryonale Stammzellen und sich in jeden beliebigen Zelltyp umwandeln lassen.

»Man spricht von induzierten pluripotenten Stammzellen, abgekürzt iPS-Zellen«, sagt Dr. Julia Neubauer vom Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT in St. Ingbert. »In den letzten Jahren sind immer mehr lokale Biobanken entstanden. Keine davon erfüllt jedoch die Anforderungen von Pharmaindustrie und Forschungseinrichtungen: Diese benötigen die Stammzellen ›Ready-to-use‹. Das bedeutet in großer Zahl, konsistent charakterisiert, in ausreichender Qualität und systematisch katalogisiert.«

Zusammen mit 26 Partnern aus Wirtschaft und Forschung hat das IBMT Anfang des Jahres ein Projekt zum Aufbau einer zentralen »European Bank for induced pluripotent Stem Cells (EBiSC)« gestartet, einer Biobank für iPS-Zellen von Patienten mit spezifischen Krankheitsbildern (http://ebisc.org).

Bereits nach sechs Monaten Projektlaufzeit stehen erste Zellen zur Verfügung, die zur Entwicklung neuer Medikamente genutzt werden können. Ziel ist es, nach drei Jahren über 1.000 definierte und charakterisierte Zelllinien mit hundert Millionen Zellen anzubieten. Diese Größe ist nötig, da für ein einzelnes Wirkstoffscreening bereits mehrere Millionen Zellen getestet werden müssen. Die Biobank entsteht vor den Toren Londons, ein identisches – »gespiegeltes« – Pendant zum IBMT-Standort in Sulzbach/Saar.

Zellen werden schonend eingefroren

Das IBMT wurde aufgrund seiner umfassenden Expertise in den EU-Projekten »Hyperlab« und »CRYSTAL« für EBiSC engagiert. Die Wissenschaftler kümmern sich um das Einfrieren der Zellen und die Automatisierung der Zellkultivierung und Biobank. Stammzellen müssen auf unter minus 130 Grad Celsius abgekühlt werden, damit sie über einen längeren Zeitraum überleben.

Um den Kälteschock im gasförmigen Stickstoff zu überstehen, präparieren sie die Wissenschaftler entsprechend. Das IBMT hat beispielsweise Technologien entwickelt, die es erlauben, die Zellen extrem schonend einzufrieren. »Zellen mögen es nicht, wenn sie von der Oberfläche entfernt werden, auf der sie wachsen. Bisher war das für das Einfrieren jedoch nötig. Bei unserer Methode können die Zellen auf der Kulturoberfläche haften bleiben«, schildert Neubauer.

Genau wie bei Lebensmitteln ist auch bei Stammzellen eine geschlossene Kühlkette besonders wichtig für deren Funktion und Haltbarkeit. Die Wissenschaftler bewahren Zellen in etwa 2x1 Meter großen Behältern, sogenannten Kryotanks, auf. Diese müssen die Wissenschaftler öffnen, wenn sie eine Probe entnehmen wollen. Das Problem: Bei offenem Behälter kommen auch die anderen Röhrchen mit der wärmeren Raumluft in Kontakt und tauen auf.

»Das ist genau wie daheim im Kühlschrank. Auch dessen Tür sollte nicht zu lange offen stehen«, sagt Neubauer. Zusammen mit ihren Kollegen am IBMT und dem Industriepartner Askion GmbH hat sie eine Stammzell-Biobank mit Schutzhauben entwickelt, die andere Proben schützt, wenn der Behälter geöffnet wird. So bleibt die Temperatur und auch die Luftfeuchtigkeit – ein weiteres wichtiges Haltbarkeitskriterium – konstant.

Ähnlich wichtig wie das einwandfreie Einfrieren ist, dass die Prozesse automatisch ablaufen. »Das sichert die Konsistenz und macht es erst möglich, große Zellmengen in angeforderter Qualität bereit zu stellen«, so Neubauer. Bei der Kühlung können die Wissenschaftler bereits eine fertige Technologie vorweisen: In ihrer automatischen Biobank ist jedes Zellröhrchen mit Barcodes versehen, um sie nachverfolgen zu können. Die Proben werden auf einem Laufband zu den einzelnen Kühlbehältern transportiert. Ein Computer überwacht den gesamten Einfrier- und Lagerprozess.

An der Automatisierung der Zellkultivierung, dem Vermehren der Zellen, arbeiten die Wissenschaftler gerade. Hier gibt es grundsätzlich zwei Ansätze: mit Robotern, die jede manuelle Bewegung in maschinelle umsetzen oder in gerührten Bioreaktoren, in denen die Zellen frei beweglich optimal mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt werden. Das IBMT hat beide Technologien im Portfolio. »Bis zum Ende des Projekts werden wir wissen, welche Methode sich am besten für unsere Zwecke eignet«, sagt Neubauer.

Dr. Julia Neubauer | Fraunhofer Forschung Kompakt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie
23.01.2018 | Uniklinik Köln

nachricht Lebensrettende Mikrobläschen
23.01.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten

Physiker haben eine lichtmikroskopische Technik entwickelt, mit der sich Atome auf der Nanoskala abbilden lassen. Das neue Verfahren ermöglicht insbesondere, Quantenpunkte in einem Halbleiter-Chip bildlich darzustellen. Dies berichten die Wissenschaftler des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel zusammen mit Kollegen der Universität Bochum in «Nature Photonics».

Mikroskope machen Strukturen sichtbar, die dem menschlichen Auge sonst verborgen blieben. Einzelne Moleküle und Atome, die nur Bruchteile eines Nanometers...

Im Focus: Optical Nanoscope Allows Imaging of Quantum Dots

Physicists have developed a technique based on optical microscopy that can be used to create images of atoms on the nanoscale. In particular, the new method allows the imaging of quantum dots in a semiconductor chip. Together with colleagues from the University of Bochum, scientists from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute reported the findings in the journal Nature Photonics.

Microscopes allow us to see structures that are otherwise invisible to the human eye. However, conventional optical microscopes cannot be used to image...

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

23.01.2018 | Veranstaltungen

Gemeinsam innovativ werden

23.01.2018 | Veranstaltungen

Leichtbau zu Ende gedacht – Herausforderung Recycling

23.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Lebensrettende Mikrobläschen

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

3D-Druck von Metallen: Neue Legierung ermöglicht Druck von sicheren Stahl-Produkten

23.01.2018 | Maschinenbau

CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics