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Hohe Qualität und größtmögliche Automatisierung

AG Biomaterialbanken der TMF besucht KI Biobank in Stockholm

03.11.2011. Etwa 1,5 Millionen Proben lagern in der Biobank des Karolinska-Instituts (KI) in Stockholm, die die Basis für derzeit rund 70 Studien ist. Bei ihrem Besuch der Biobank am 26. Oktober 2010 konnten sich Mitglieder der TMF-Arbeitsgruppe Biomaterialbanken ein Bild von der hohen Qualität und Automatisierung der Prozesse bei der Sortierung, Verarbeitung und Lagerung der Proben machen. Die nächsten Ziele für die Weiterentwicklung der KI Biobank sind die Automatisierung der  Probenweitergabe, der Ausbau eines nationalen Netzwerks und die Beteiligung von weiteren Studien. Die schwedischen und deutschen Forscher wollen den Austausch fortsetzen.

Die KI Biobank ist führend in Nordeuropa und bildet den schwedischen Knoten für die europäische Biobanken-Infrastruktur BBMRI. BBMRI.se-Koordinator Jan-Eric Litton, der die Gäste aus Deutschland begrüßte, zeigte sich erfreut über die Entwicklung der Biobanken-Infrastrukturen in den vergangenen Jahren. Es sei mittlerweile akzeptiert, dass Biobanking eine eigene Wissenschaft sei – viele Forschungsfragen seien dabei bisher noch ungeklärt. Auch bei den Forschern steige die Akzeptanz zentraler Infrastrukturen zunehmend.

 

 
Karolinska Institutet ist eine medizinische Universität mit 22 Forschungsinstituten und mehr als 300 Professoren.  

Biobanken-Register: ähnliche Ansätze in Schweden und Deutschland

Die Mitglieder der TMF-Arbeitsgruppe interessierten sich insbesondere auch für das schwedische Biobanken-Register, an das sukzessive die Laborinformationssysteme der Krankenhäuser landesweit angeschlossen werden und das damit einen ähnlichen Ansatz verfolgt wie das Deutsche Biobanken-Register mit integriertem Probenvermittlungsportal. Im schwedischen Biobanken-Register sind bereits annähernd 900 Biobanken registriert, darunter auch zahlreiche kleinere Sammlungen einzelner Forscher. Dies sei wichtig, betonte Jan-Eric Litton, da auch die kleinen Sammlungen von hohem Wert sein können, nicht zuletzt im Bereich seltener Erkrankungen.

Die Betreiber der KI Biobank treiben außerdem den Aufbau eines nationalen Biobanken-Netzwerks voran, für das sukzessive an den medizinischen Fakultäten der schwedischen Universitäten lokale Knoten aufgebaut werden. Darüber hinaus entsteht derzeit mit BBMRI Nordic auch ein Netzwerk der nationalen Biobanken-Infrastrukturen in den nordischen Ländern.

 

 

 

Die KI Biobank arbeitet derzeit unter anderem an einer Automatisierung der Probenweitergabe.

Aufbau von Vertrauen und Unterstützung der Probennutzung sind wesentliche Aufgaben

Mark Divers, Manager der KI Biobank, betonte, dass der Aufbau von Vertrauen eine der wesentlichen Aufgaben sei, wenn Forscher dafür gewonnen werden sollen, ihre Proben an eine zentrale Infrastruktur zu geben. Darüber hinaus sei es notwendig darzustellen, was der Wert des Biobanking ist – für die Wissenschaft, für die Patienten –, um die zentralen Infrastrukturen langfristig etablieren zu können.

Das Thema Biobanken sei heiß, dennoch müsse man als Forscher einen kühlen Kopf bewahren, um die Qualität der Prozesse sowohl bei der Probenentnahme als auch bei der Verarbeitung, Lagerung und Weitergabe weiter zu verbessern. Die KI Biobank arbeite derzeit insbesondere an einer Automatisierung der Probenweitergabe, um die Nutzung der wertvollen Materialen zu unterstützen. Ziel sei es, so Mark Divers, die Anforderung von Proben für die Forscher so komfortabel zu machen, wie es heute schon das Geldabheben am Automaten ist.

 

 

Die Proben werden bei -81°C gelagert. Gynnel Tybring gewährte einen Blick in einen der Kühlschränke, die bis zu 170.000 Proben aufnehmen können.

 

Viele Prozesse sind automatisiert

Die Proben, die aus den Studienzentren bei der KI Biobank eintreffen, sind bereits mit einem Barcode-Label versehen. Ihre Sortierung erfolgt ebenso automatisiert wie die Messung des jeweiligen Volumens zur entsprechenden Aliquotierung. Auch die DNA-Extraktion erfolgt automatisiert, was eine gleichbleibende Qualität der extrahierten DNA sicherstellt.

Die Probenlagerung erfolgt bei -81° C. Für die Entnahme einzelner Proben werden die Probenständer für kurze Zeit in eine Umgebungstemperatur von -20° C überführt – das Gerät für eine Entnahme bei -81° C wäre um das Zehnfache teurer und mit fünf Millionen Euro unbezahlbar. Bisher fehlten, so Biobanken-Expertin Gunnel Tybring, wissenschaftliche Beweise, ob eine solche kurzfristige Temperaturänderung die Ergebnisse der heute üblichen Analysen beeinflusse.

 

Lückenlose Protokolle für alle Proben

Zu jeder Probe wird ab Eingang bei der KI Biobank ein lückenloses Protokoll geführt, so dass beispielsweise jederzeit abgerufen werden kann, wie lange sie bei welcher Temperatur verarbeitet oder gelagert wurde. Auch zu jedem Kühlschrank – mit einem Volumen von bis zu 170.000 Proben – gibt es ein Protokoll über die jeweilige Temperatur und mögliche Schwankungen. Ist ein Kühlschrank voll befüllt, so wird er aus dem Labor in einen Aufbewahrungsraum überführt. Dies dauert weniger als zehn Minuten.

Pragmatisch verfahren die Betreiber der KI Biobank auch hinsichtlich der Sicherheitssysteme: Jeder zehnte Kühlschrank sei leer, so dass bei Ausfall eines Systems die Proben direkt in einen bereitstehenden Schrank überführt werden könnten. Wie Gunnel Tybring erläuterte, könne die Langlebigkeit der Kühlschränke aber schon mit einfachen Wartungs- und Pflegemaßnahmen selbst sehr gut unterstützt werden. Zusätzlich sorgen getrennte Notstromaggregate und getrennte elektrische Anlagen für Sicherheit. Mark Divers berichtete, dass man sich derzeit dennoch Gedanken über weitere Maßnahmen zum Risiko-Management mache, nachdem in Dänemark aufgrund der Überflutungen im vergangenen Sommer wertvolle Proben verloren gegangen seien.

 

  Am Vorabend der Biobank-Besichtigung trafen sich die deutschen und schwedischen Forscher zu informellen Gesprächen bei einem gemeinsamen Abendessen am Rande der Stockholmer Altstadt.
 

Fachlicher Austausch und Beratung beim Aufbau nationaler Biobanken-Infrastrukturen

Die Arbeitsgruppe Biomaterialbanken der TMF besucht regelmäßig Biobanken im In- und Ausland. So haben die Forscher in den vergangenen beiden Jahren unter anderem bereits die Biobank der Medizinischen Universität Graz, das Estnische Genom-Zentrum an der Universität von Tartu oder die Integrated BioBank of Luxembourg (IBBL) besichtigt. Insbesondere der persönliche fachliche Austausch mit den Forschern vor Ort wird von den Mitgliedern der Arbeitsgruppe sehr geschätzt und trägt dazu bei, Kommunikationshürden abzubauen.

Die Arbeitsgruppe berät unter anderem den Aufbau des Deutschen Biobankenregisters und einer Biobanken-Kooperationsstruktur in Deutschland.

  1. KI Biobank
  2. BBMRI Schweden
  3. Schwedisches Biobanken-Register (englischsprachige Kurzinfo)
  4. AG Biomaterialbanken der TMF
  5. Deutsches Biobanken-Register


   

 
BBMRI.se-Koordinator Jan-Eric Litton begrüßte die Gäste und stellte die Biobanken-Infrastrukturaktivitäten in Schweden und den nordischen Ländern vor.   Mark Divers, Leiter der KI Biobank, betonte die Bedeutung von Qualität und Vertrauen für den erfolgreichen Aufbau und Betrieb zentraler Biobanken-Infrastrukturen.
 

 
Sebastian C. Semler, wissenschaftlicher Geschäftsführer der TMF, stellte die AG Biomaterialbanken vor.   Die Aktivitäten zum Aufbau nationaler Biobanken-Register in Deutschland und Schweden sind vergleichbar. Roman Siddiqui (TMF) berichtete, dass das offizielle Register in Deutschland in wenigen Wochen gelauncht wird.
 

In der KI Biobank erfolgen die wesentlichen Arbeitsschritte automatisiert. Hier werden die Proben aliquotiert.

 

 

Dieser Roboter versieht die Probenständer mit einem Aluminiumdeckel.

   

Die automatisierte DNA-Extraktion stellt eine gleichbleibende Qualität der DNA sicher.

 

Der persönliche fachliche Austausch bis hin zur Diskussion technischer Details ist für die Mitglieder der AG Biomaterialbanken von hohem Interesse und bringt die Arbeit in der eigenen Institution voran.

 

Gruppenbild mit Alfred Nobel - Teilnehmer des Besuchs bei der KI Biobank am 26. Oktober 2011 (v.l.n.r.): Thomas Pickardt (Kompetenznetz Angeborene Herzfehler), Roman Siddiqui (TMF), Heike Kaasch (Projektträger Gesundheitsforschung im DLR), Antje Schütt (TMF), AG-Sprecher Michael Hummel (ZeBanC), Daniela Skrowny (Universitätsmedizin Göttingen), Karoline Gaede (Forschungsverbund Suzeptibilität: Tuberkulose), Alexandra Stege (ZeBanC), Klaus Pommerening (Kompetenznetz Pädiatrische Onkologie und Hämatologie), Michael Neumann (IBDW), Jürgen W. Goebel (RAe Goebel & Scheller), vorne: Michael Kiehntopf (IFB Sepsis Jena), hinten: Jörg Jäkel (RWTH Biobank), Sebastian C. Semler (TMF). Auf dem Bild fehlen: Andreas Beck (Kompetenznetz Adipositas), Klaus Henning (Forschungsverbund Q-Fieber), Anita Posevitz-Fejfar (Kompetenznetz Multiple Sklerose), Hans-W. Rock ( Kompetenznetz TDM-KJP e.V.), Andreas Rüther (popgen 2.0-Netzwerk), Cornelia Scheel (TMF) sowie Christina Schröder (Fraunhofer IBMT).

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Interview: Deutschland verliert den Anschluss in der genomischen Medizin

Gespräch mit Prof. Dr. Michael Krawczak, Jürgen Eils und Dr. Roman Siddiqui


 
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