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Nationale Biobanken für die Forschung

Für die biomedizinische Forschung und die Verbesserung von Diagnostik und Therapie auf der Basis neuer Biomarker sind Biobanken von zentraler Bedeutung. Mit etwa 18 Millionen Euro fördert das Bundesforschungsministerium die Nationale Biomaterialbanken Initiative, mit der die Ressourcen von fünf Modellstandorten – darunter der BioMaterialBank Heidelberg mit der Gewebebank des Nationalen Centrums für Tumorerkrankungen – standardisiert und miteinander verknüpft werden.

Gewebeproben eines Multi-Tissue-Arrays © Universitätsklinikum Heidelberg

„Biobanken sind zentrale und entscheidende Ressourcen für die biomedizinische Forschung. Sie sind nicht nur Einrichtungen, die Bioproben administrieren, sondern hoch spezialisierte Technologieplattformen", erklärte Professor Dr. Peter Schirmacher, Geschäftsführender Direktor des Pathologischen Instituts am Universitätsklinikum Heidelberg. Das Institut, die größte Universitäts-Pathologie Deutschlands, hat auf dem Campus der Universität Heidelberg in unmittelbarer Nachbarschaft zum DKFZ gerade einen hochmodernen Neubau bezogen, in dem auch die Gewebebank des Nationalen Centrums für Tumorerkrankungen (NCT) angesiedelt ist. Die NCT-Gewebebank umfasst bereits mehr als eine halbe Million formalinfixierte und weit über 21.000 tiefgefrorene Gewebeproben sowie zahlreiche Tissue Microarrays. Damit ist sie eine der führenden Biobanken Europas.

Neubau des Pathologischen Instituts Heidelberg © Universitätsklinikum Heidelberg

Während die Sammlungen biologischer Proben in den Pathologie-Instituten in erster Linie für die pathologische Befundung und für diagnostische Zwecke angelegt worden sind und erst sekundär für die medizinische Forschung weiterverwendet werden, ist die 2005 gegründete NCT-Gewebebank von Anfang an zum Zweck von wissenschaftlichen Untersuchungen auf dem Gebiet der Tumorforschung eingerichtet worden. Dazu müssen die Gewebeproben, Gewebsextrakte und Proben von Körperflüssigkeiten standardisiert in hoher Qualität gesammelt, aufbereitet und charakterisiert werden. Es werden aber nicht nur Proben von Tumoren, sondern auch Nicht-Tumorgewebe und Flüssigproben asserviert.

Sammlungen im großen Maßstab

Biobanken für die Forschung sind nicht nur Probensammlungen, sondern auch Datensammlungen. Die biologischen Materialien sind mit persönlichen Angaben über den jeweiligen Spender – besonders über seinen Gesundheitszustand – verknüpft. Deshalb muss die Einrichtung und Nutzung der Biobanken den Datenschutzbestimmungen und dem Schutz der Persönlichkeit des Spenders besonders Rechnung tragen. Wie Professor Schirmacher erklärt, erfolgt die standardisierte, projektspezifische Prüfung der Bioproben an der NCT-Gewebebank ethisch und rechtlich abgesichert unter Respektierung des Patientenwillens nach dem Prinzip der „Guten wissenschaftlichen Praxis“. Träger des NCT sind das Universitätsklinikum Heidelberg, das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ), die Thoraxklinik Heidelberg-Rohrbach und die Deutsche Krebshilfe. Diese und weitere Institutionen, die zur Gewebebank des NCT beitragen, können zu präklinischen Studien und anderen Forschungszwecken Gewebeproben erhalten, die beispielsweise als Paraffinschnitte vorliegen oder zu Multi-Tissue-Arrays weiterverarbeitet worden sind. Schwerpunkte der Forschung liegen auf dem Gebiet der Molekulardiagnostik, in der sich das Heidelberger Pathologische Institut als führendes Institut in Deutschland etabliert hat.

Collage verschiedener in der Gewebebank verwendeter Technologien © klinikum.uni-heidelberg.de/NCT-Gewebebank

Besonders für die molekulare Diagnostik und die Suche nach neuen molekularen Biomarkern für menschliche Krankheiten sind Biobanken zu unverzichtbaren Ressourcen geworden. Ins Zentrum der Untersuchungen rücken dabei die sogenannten „omics-Technologien" wie die Genomik, die Proteomik und Metabolomik. Sie stellen an die Proben in den Biobanken hohe Anforderungen, für die sorgfältige Qualitätssicherung und streng standardisierte Informations- und Datenmanagement-Systeme notwendig sind.

Mit Hilfe der Genomik beispielsweise können nicht nur einzelne Gene aufgespürt werden, die mit einem hohen Krankheitsrisiko assoziiert sind, sondern auch die zahllosen Gene, die jedes für sich nur ein geringes Risiko für jene multifaktoriellen Krankheiten vermitteln, an denen am Ende die meisten von uns versterben - wie Krebs, Herz-Kreislauf-Krankheiten oder Diabetes. Diese schwachen genetischen Risikofaktoren können aber nur in sehr großen Studien mit Tausenden von Teilnehmern sicher bestimmt werden. Entsprechend groß und gut ausgestattet müssen die dafür nötigen Biobanken sein.

Fünf Modellstandorte für Biobanken in Deutschland

Professor Dr. Peter Schirmacher, Direktor des Pathologischen Instituts am Universitätsklinikum Heidelberg und Sprecher des neuen Sonderforschungsbereichs. © Universitätsklinikum Heidelberg

Deutschland verfügt bereits über einige Biobanken, die wie die NCT-Gewebebank gute Voraussetzungen für diese Art großmaßstäbiger Forschung haben. Um den wissenschaftlichen Vorsprung zu halten und weiter auszubauen, hat das Bundesforschungsministerium (BMBF) das Förderprogramm „Nationale Biomaterialbanken Initiative" aufgelegt. Insgesamt werden für den Zeitraum von fünf Jahren fast 18 Millionen Euro für den Ausbau der Infrastruktur einschließlich des Proben- und Datenmanagements und für die Standardisierung und Vernetzung von fünf deutschen Modellstandorten für Biobanken bereitgestellt. Dabei handelt es sich um die Standorte Heidelberg, Würzburg, Kiel, Aachen und Berlin.

Kern der durch die BMBF-Initiative geförderten zentralisierten BioMaterialBank Heidelberg (BMBH) ist die NCT-Gewebebank. Alle am Standort Heidelberg existierenden und geplanten hochqualitativen Biomaterialbanken sollen jetzt unter Nutzung der Strukturen, Regularien und Prozesse der NCT-Gewebebank in die BMBH eingebunden werden. Dafür wird eine zentrale Verwaltung einschließlich von IT-, Daten- und Qualitätsmanagementsystemen aufgebaut. Das in der NCT-Gewebebank initiierte Qualitätsbewertungsprogramm für Biomaterialien wird von allen beteiligten Biobanken übernommen und weiterentwickelt, und einheitliche IT-Lösungen mit optimierten Schnittstellen zur Materialadministration werden erarbeitet. Leiter der BMBH ist Professor Schirmacher.

Nationale und internationale Integration

Die angestrebte Biobanken-Vernetzung beschränkt sich nicht auf die fünf einzelnen Modellstandorte. In der BMBF-Förderung durch die Nationale Biomaterialbanken Initiative ist ausdrücklich die Integration der Entwicklungen der BMBH in nationale und internationale Kooperationen genannt. Im nationalen Rahmen gehört dazu die Ausweitung des Öffentlichkeits- und Trainingsprogramms der NCT-Gewebebank und ihre Einbindung in die Arbeitsgruppe der Gewebebanken der Comprehensive Cancer Centers. Für internationale Kooperationen hat die Europäische Kommission im 7. Forschungsrahmenprogramm bereits ein Großprojekt namens „Biobanking and Biomolecular Resources Research Infrastructure“ (BBMRI) angestoßen, dessen Vorbereitungsphase 2011 auslief und das unter dem Dach des European Research Infrastructure Consortium (ERIC) noch in diesem Jahr operativ werden soll. Auch die BMBH soll sich an dem neuen BBMRI-ERIC beteiligen. Angestrebt ist die Integration aller großen Biobanken in den europäischen Ländern in ein Netzwerk, das unter anderem der wissenschaftlichen Gemeinschaft in den Mitgliedsstaaten Zugang zu den Ressourcen der Biobanken zum Zwecke der Forschung ermöglicht.

Schon in relativ kurzer Zeit verspricht man sich von der Ressourcenbündelung der Biobanken positive Wirkungen etwa bei der Suche nach molekularen Biomarkern, mit denen diejenigen Patienten identifiziert werden können, die zum Beispiel bei bestimmten Krebskrankheiten auf bereits zugelassene Wirkstoffe ansprechen. Wenn es um die Ursachen der großen Volkskrankheiten wie Diabetes, Herz-Kreislauf- oder Demenz-Erkrankungen geht, wird man voraussichtlich nur langfristig fündig werden können. Eine groß angelegte Langzeit-Bevölkerungsstudie, die sogenannte Nationale Kohorte, soll helfen, die Ursachen dieser weit verbreiteten, komplexen Krankheiten aufzuklären und dabei Risikofaktoren und Wege der Vorbeugung und Früherkennung dieser Krankheiten zu identifizieren. In der Nationalen Kohorte werden 200.000 Menschen aus ganz Deutschland medizinisch untersucht und nach ihren Lebensgewohnheiten befragt. Ihre Blutproben werden in einer zentralen Bioprobenbank gelagert und nach einer weiteren Untersuchung nach fünf Jahren und einer Nachbeobachtungszeit von 10 bis 20 Jahren ausgewertet. Aus der Studie erhoffen sich die Forscher der beteiligen Institute aus den Helmholtz- und Leibniz-Gemeinschaften, den Universitäten und der Ressortforschung wertvolle Erkenntnisse über die genetischen Faktoren, die Umweltbedingungen, das soziale Umfeld und den Lebensstil, die bei der Entstehung komplexer Krankheiten zusammenwirken.

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