Frank Bier: Labor im Zwergenmaßstab

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Arbeitet in Potsdam an den Biochips der Zukunft: Frank Bier. Quelle: Fraunhofer Institut

06.03.2009  - 

Immer kleiner, schneller und exakter. Wenn es nach Frank Bier vom Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik in Potsdam geht, dann verabschieden sich Wissenschaftler und Laboranten bald von großen und komplizierten Analyse-Instrumenten. Der Trend der Zukunft ist „Lab on a chip“ und ist vergleichbar mit einem Miniatur-Labor. Die Analyse findet auf einer Fläche von wenigen Zentimetern statt. Besonders bei medizinischen Diagnosen und bei der Entwicklung von Medikamenten könnte das nützlich sein.

„Unsere neuartige Chip-Technologie vereinigt DNA und das passende Protein auf einem Träger“, erläutert Frank Bier. Noch befindet sich die Plattform-Technologie in der Entwicklung, aber in den Augen des Forschers hat sie großes Potenzial – vor allem für schnelle, diagnostische Anwendungen. „Beispielsweise können wir die Chips dahingehend programmieren, Entzündungen oder Krebsmarker im Patienten zu entdecken“, erklärt der studierte Physiker und Mathematiker. Zum anderen kann der kleine Chip auch für die Pharmaindustrie nützlich werden, sagt Bier. „Potenzielle Anwendungen versprechen wir uns für das Screening von neuen Substanzen und für Interaktionsanalysen.

Mit BioFuture fing es an

“Mehrere tausend Gene und Proteine auf einem Mikrochip  Vor zweieinhalb Jahren hat der gebürtige Würzburger die Entwicklung der Biochips gestartet – aufbauend auf den Erkenntnissen, die er als BioFuture-Preisträger gewonnen hatte. 1999 gehörte Bier zu den ersten Preisträgern des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ausgeschrieben BioFuture-Wettbewerbs. Mit den 1,6 Millionen Euro an Fördergeldern konnte er eine Technologie entwickeln, mit der Biomoleküle im Nanomaßstab gezielt bearbeitet werden können (mehr...).

Inzwischen hat Bier einen Ruf als Professor erhalten und ist Institutsleiter im Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik in Potsdam. Sein 30köpfiges Team – bestehend aus Wissenschaftlern aller Disziplinen – arbeitet daran, Biochips bis zur Marktreife zu bringen. Auf den winzigen Chips soll einmal die komplette Produktion von Eiweißen stattfinden. Dafür fixieren die Forscher Gene in kreisförmigen Punkten auf einem Chip. Diese 200 µm großen Spots  - eine Million mal kleiner als der Tropfen eines Tintenstrahldruckers – werden anschließend mithilfe von Enzymen in das entsprechende Eiweiß überschrieben.

Tausende Euro oder ein paar Cent

„Die gesamte Prozedur der Transkription und Translation soll sich auf dem Chip abspielen“, erklärt Institutstleiter Bier. „Momentan suchen wir nach Verfahren, das entstandene Genprodukt mit dem Gen zu verknüpfen“. Ansonsten bestehe die Gefahr, dass auf der Chip-Oberfläche ein heilloses Chaos herrsche und die Ergebnisse nicht eindeutig zuzuordnen sind. Aber auch die Produktion der winzigen Chips ist keine leichte Aufgabe. „50 Arbeitsschritte sind für die Herstellung eines Chips im Scheckkartenformat nötig“, so Bier. Momentan kostet das noch 30.000 Euro. „Für den Preis werden wir sie natürlich nicht verkaufen“, betont der Forscher. Es sei jedoch nicht unrealistisch, die Chips in einer Millionenstückzahl – etwa für den europäischen- oder den Weltmarkt – bald zu einem Preis von wenigen Cent anzubieten.

So könnte es aussehen, das Labor der Zukunft. Der Prototyp eines Biochips des Fraunhofer Instituts für Biomedizinische Technik.Quelle: Fraunhofer Institut

„Für unsere neue Diagnoseplattform haben wir bereits klinische Partner gefunden“, freut sich Bier. Aber auch für weitere große oder kleine Industriepartner haben die Fraunhofer Forscher offene Ohren. Interdisziplinär oder Grenzgänger?
Grenzgänger zwischen klassischen Disziplinen

Bier selbst hatte nicht immer das Glück auf seiner Seite. „Nach meiner Promotion war ich ein halbes Jahr lang arbeitslos,“ verrät der heute 50jährige Forscher. „Das war eine harte Zeit“. Als Grenzgänger zwischen den klassischen Disziplinen Physik, Biologie und Biochemie hatte er zunächst Schwierigkeiten, einen Platz zu finden.

Der BioFuture-Wettbewerb – unter anderem auch für Grenzgänger wie ihn gedacht – kam zum rechten Moment. Nicht zuletzt aufgrund seiner Erfahrungen unterstützt Bier seine Nachwuchswissenschaftler auf dem Weg in die Arbeitswelt durch gezieltes Mentoring.

„Ich rate Ihnen beispielsweise, sich rechtzeitig auf Jobs zu bewerben und sich durch Absagen nicht entmutigen zu lassen“, sagt Bier. Er ist stolz, dass die meisten seiner Zöglinge einen Arbeitsplatz in der Industrie gefunden haben.Aber die Arbeit am Institut ist für Bier nicht alles: Seine Familie und die drei Kinder spielen selbstverständlich die größte Rolle. Doch auch die musikalische Seite kommt bei ihm nicht zu kurz. „Ich spiele Cello,“ verrät Bier. „Mit Kollegen aus der Physik planen wir, eine kleine Musikgruppe zu gründen“.

Autorin: Andrea van Bergen