Biobank der nächsten Generation

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Durch eine Entnahmeschleuse erhalten die Forscher die Sepsis-Proben aus der geschlossenen Biobank. Quelle: H.-G. Schröder/UKJ

16.06.2010  - 

Biobanken bestehen bisher oft aus einer langen Reihe von Tiefkühlschränken, in denen die Proben mit biologischem Material lagern. In Jena ist nun die nächste Generation der Biobank vorgestellt worden. Das Besondere an der neuen Sepsis-Biobank des Universitätsklinkums ist das integrierte Konzept. Die Handhabung, Sortierung und Ausgabe erfolgt vollautomatisch durch Robotersysteme, so dass die Proben durchgehend auf -80°C gekühlt werden können. "Das ist bei einer Biobank dieser mittleren Größenordnung bisher einzigartig", sagt der Biochemiker und Leiter Michael Kiehntopf. Die Probenbank wird bis zu 500.000 Serum-, Plasma und Blutproben von Patienten mit Blutvergiftung aufnehmen. Darüber hinaus werden hier auch alle Proben aus den aktuell laufenden Studien und geplanten Projekten auf dem Gebiet der Sepsisforschung gesammelt und eingelagert.

Die Sepsis oder "Blutvergiftung" ist eine gefährliche Erkrankung. Wenn es dem Körper nicht gelingt, die Infektion auf den Ursprungsort zu begrenzen, lösen die Toxine der mikrobiellen Erreger innerhalb weniger Stunden eine Entzündung in allen Organen aus, eine systemische Infektion. Je 100.000 Einwohner erkranken jährlich etwa 300 Menschen an schwerer Sepsis. Nach wie vor kann die Medizin hier nicht viel ausrichten. Seit Jahrzehnten verharrt die Sterblichkeitsquote bei hohen 50%. Die direkten Behandlungskosten der Sepsis werden in Deutschland auf 1,1 bis 2,45 Milliarden Euro geschätzt.

Die Röhrchen mit den Proben sind mit Barcodes markiert, anhand derer sie von den Robotern eigelagert werden.Quelle: H.-G. Schröder/UKJ

Durchgehende Kühlung auf -80 °C

Grund genug, den Gründen und Wegen der Infektion systematisch auf den Grund zu gehen. Die neue Probenbank, die dazu in Jena eingerichtet wurde, wird in Kürze mehrere Tausend Serum-, Plasma und Blutproben von Patienten mit Sepsis aufnehmen. Darüber hinaus werden hier auch alle Proben aus den aktuell laufenden Studien und geplanten Projekten auf dem Gebiet der Sepsisforschung gesammelt und eingelagert. Je mehr Proben von unterschiedlichen Sepsis-Patienten die Mediziner zur Verfügung haben, desto besser können sie die besonderen Merkmale der Erkrankung und eventuelle frühe Warnhinweise des Körpers identifizieren.

Bisherige Biobanken bestehen in der Regel aus einer langen Reihe von Tiefkühlschränken, aus denen die Forscher manuell einzelne Proben entnehmen. Die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit etwa einer Million Euro geförderte Biobank in Jena hingegen stellt ein geschlossenes Lagersystem dar, in dem durchgehend exakt -80° C herrschen und Menschen gar keinen Zutritt mehr haben.

Schon kleine Temperaturschwankungen machen viel aus

Wollen die Wissenschaftler Proben mit bestimmten Merkmalen untersuchen, werden diese von Robotern vollautomatisch anhand eines Barcodes auf den einzelnen Fläschchen 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 nicht nur schneller als der bisherige manuelle Weg, sondern auch zuverlässiger.

Der größte Vorteil des neuen Systems aber ist, dass die Kühlkette keine Lücken hat. Das ist besonders wichtig für die Wissenschaftler, die auf eine Vergleichbarkeit der einzelnen Proben angewiesen sind, wollen sie bestimmte Risikofaktoren ausmachen.  „Schon kleine Temperaturschwankungen können Veränderungen in Probenbestandteilen bewirken“, sagt Biobank-Leiter 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 Hauptziel des Deutschen Biobankenregisters. Das Projekt, das ebenfalls vom BMBF unterstützt wird, ist ein Teil der Technologie- und Methodenplattform für die vernetzte medizinische Forschung (TMF). Die TMF-Experten, die bei der Erstellung des Deutschen Biobankenregisters beteiligt sind, trafen sich am 14. und 15. Juni in Jena, um die Harmonisierung und Vernetzung der Biobanken in Deutschland weiter voranzutreiben. Zurzeit umfasst eine Vorstufe des Registers 26 Biomaterialbanken, vom Kompetenznetz Demenzen in Bonn bis zur Ulmer Kinderdiabetes-Biobank. „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“, sagt Kiehntopf, der die Arbeitsgruppe leitet.

Neben der analytischen Qualität ihrer Proben beschäftigte die Wissenschaftler in Jena auch die ethische und legale Legitimation ihrer Tuns. Schützenhilfe bekamen sie vom Deutschen Ethikrat. Am 15. Juni veröffentlichte das Gremium eine Stellungnahme, in der die Politik aufgefordert wurde, eine gesetzliche Regelung zum Umgang mit Daten aus Biobanken zu erstellen. Ein "Biobankgeheimnis" soll dafür sorgen, dass die entsprechenden Informationen über die Patienten und ihr biologisches Material in anonymisierter Form und nur von Forschern eingesehen werden können. Den Kern des Biobankgeheimnisses sollen – entsprechend den Regelungen, die für Ärzte gelten – eine Schweigepflicht und ein Zeugnisverweigerungsrecht für die Betreiber, Mitarbeiter und Nutzer von Biobanken bilden. Ferner soll der Zugriff auf Proben und Daten für alle Personen und Institutionen außerhalb des Wissenschaftsbereichs, einschließlich des Staates, verboten sein.