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 Krebsdiagnostik: Pinkeln statt Piksen?
25.05.2018 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Kugelmühlen statt Lösungsmittel: Nanographene mit Mechanochemie
25.05.2018 | Technische Universität Dresden

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: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

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

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

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