Mehr, schneller, sicherer: Herausforderung Biomaterialbanken

Die in der Technologie- und Methodenplattform für die vernetzte medizinische Forschung (TMF) organisierten Experten für die Lagerung und Handhabung von Biomaterialproben werden dabei auch die Jenaer Sepsis-Probenbank kennenlernen.

„Diese Biobank stellt die erste mit einer Kapazität von 500.000 Proben realisierte vollautomatisierte -80°C Biobank mittlerer Größe dar, mit der Proben mit einem Volumen von 0,2-0,5 ml automatisiert und unter standardisierten Bedingungen aufbewahrt und gehandhabt werden können“, beschreibt Dr. Michael Kiehntopf. Der Mediziner und Biochemiker ist im Mitglied im Vorstand der TMF und leitet die Sepsis-Probenbank am Jenaer Uniklinikum.

Die neue Probenbank wird mehrere Tausend Serum-, Plasma und Blutproben von Patienten mit Sepsis aufnehmen, die in Jena zurzeit noch in konventionellen Tiefkühlschränken aufbewahrt werden. Darüber hinaus werden hier auch alle Proben aus den aktuell laufenden Studien und geplanten Projekten auf dem Gebiet der Sepsisforschung gesammelt und eingelagert. Die Mediziner müssen ein Vielfaches an Patientenproben erfassen und auswerten, um zum Beispiel durch das Screening von Risikopatienten und den Abgleich mit dem Verlauf der systemischen Infektion die Entwicklung einer Sepsis frühzeitig zu erfassen bzw. Warnhinweise auf Organversagen oder andere Komplikationen identifizieren zu können.

Vielfach schneller als Laborassistenten

Die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit etwa einer Million Euro geförderte Biobank besteht aus einem Lagersystem, in dem die Proben-Trays bei exakt -80° C aufbewahrt werden, und einer angeschlossenen Datenbank mit den zugehörigen Informationen. Zum Auslagern bestimmter Proben werden diese vollautomatisch anhand eines zweidimensionalen Barcodes ausgewählt und in eine Schleuse gebracht. Dann können die Röhrchen in gefrorenen Zustand entnommen werden, bis zu 200.000 Proben in 48 Stunden. Das ist um ein Vielfaches schneller als geübte Laborassistenten das könnten. Für die Konstrukteure ist das reibungslose Funktionieren der mechanischen Antriebe und Führungen bei -80°C eine echte Herausforderung.

Neben der Geschwindigkeit und der Genauigkeit sichert das in Jena realisierte Konzept, dass die in der Bank verbleibenden Proben keinen größeren Temperaturänderung ausgesetzt sind, wie das bei der Aufbewahrung in konventionellen Tiefkühlschränken häufig der Fall ist. „Schon kleine Temperaturschwankungen können Veränderungen in Probenbestandteilen bewirken“, so Dr. Kiehntopf, „durch die standardisierte Behandlung erhöhen wir die Vergleichbarkeit und Verlässlichkeit der Probenauswertung.“

Das Deutsche Biobanken-Register

Die Qualitätssteigerung von Biobanken und damit die bessere Vergleichbarkeit von Ergebnissen, die aus den dort gelagerten Biomaterialien erhoben werden, ist auch ein Ziel des Deutschen Biobankenregisters. Die Vernetzung der Vielzahl bestehender kleinerer Biomaterialsammlungen soll den Informations-, Erfahrungs- und Probenaustausch zwischen den Forschern in Deutschland fördern. Dr. Kiehntopf leitet das vom BMBF gefördert Projekt Biobanken-Register in der TMF-Arbeitsgruppe: „Das Register wird dazu beitragen, die deutschen Biobanken national wie international besser sichtbar zu machen und wird die Forscher dabei unterstützen, gemeinsam Qualitätsstandards für Biobanken zu entwickeln.“ Zurzeit umfasst eine Vorstufe des Registers 26 Biomaterialbanken, vom Kompetenznetz Demenzen in Bonn bis zur Ulmer Kinderdiabetes-Biobank.

Ethische und juristische Fragestellungen

Einen dritten Schwerpunkt des Arbeitstreffens werden die rechtlichen und ethischen Rahmenbedingungen darstellen, die für die Aufbewahrung und Auswertung von Biomaterialproben für Forschungszwecke gelten. Der Umgang mit diesen Proben berührt persönlichkeitsrechtliche, datenschutzrechtliche und ethische Fragen. „Entsprechende Rechtsgutachten und Handlungsanleitungen stellen sicher, dass die Rechte der Patienten gewahrt bleiben, und die klinischen Forscher die Sammlungen zur Entwicklung neuer Diagnose- und Therapieansätze nutzen können“, so Michael Kiehntopf.

Hintergrund:
Als Dachorganisation medizinischer Forschungsverbünde sorgt die vom BMBF geförderte TMF dafür, die Organisation und Infrastruktur medizinischer Forschung in vernetzten Strukturen zu verbessern. Sie unterstützt die Forscher dabei, die an verteilten Standorten entstehenden organisatorischen, rechtlichen und technologischen Probleme, die von der jeweiligen klinischen Fragestellung und Forschungsrichtung häufig unabhängig sind, zu identifizieren und gemeinsam zu lösen.

Die Sepsis – oder „Blutvergiftung“ – ist die aggressivste Form einer Infektion, hervorgerufen durch Mikroorganismen und deren Gifte. Wenn es dem Körper nicht gelingt, die Infektion auf den Ursprungsort zu begrenzen, lösen die Toxine innerhalb weniger Stunden eine Entzündung in allen Organen aus, eine systemische Infektion. Von 100.000 Einwohnern erkranken jährlich etwa 300 Menschen an schwerer Sepsis. Die Sterblichkeit an Sepsis ist seit Jahrzehnten mit über 50% unverändert hoch. Die direkten Behandlungskosten der Sepsis werden in Deutschland auf 1,1 bis 2,45 Milliarden Euro geschätzt.

Kontakt:
Dr. Dr. Michael Kiehntopf
Institut für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin
Universitätsklinikum Jena
Tel. 03641/9395001
E-Mail: Michael.Kiehntopf[at]med.uni-jena.de

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Dr. Uta von der Gönna idw

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