Moderne Biobanken Teil 2:

Vernetzt ins digitale Zeitalter

Von der Grundlagenforschung bis zu klinischen Entscheidungsprozessen – humane Biomaterialproben sind sowohl für die biomedizinische Forschung als auch für die Diagnostik und Therapie von Patienten von fundamentaler Bedeutung. Biobanken sammeln, verarbeiten und lagern Proben wie Blut, Gewebe und anderes Körpermaterial. Zusammen mit den medizinischen Informationen eines Spenders stellen sie die Biomaterialien unter rechtlich und ethisch klar geregelten Bedingungen für die Forschung zur Verfügung. Die Relevanz von Biobanken wird weiter steigen – da die zukünftige Verwendung komplexer Omics-Methoden nur dann zu verlässlichen Daten führen kann, wenn das entsprechende Ausgangsmaterial von hoher und gleichbleibender Qualität ist und diesem umfangreiche klinische oder demografische Informationen korrekt zugeordnet sind. Langfristiges Ziel muss deshalb ein nachhaltiges Biobanking sein, das es sowohl akademischen Forschern als auch der pharmazeutischen Industrie ermöglicht, die Grundlagen von Erkrankungen zu erforschen sowie innovative diagnostische Methoden und Therapien für die Behandlung von Patienten zu entwickeln.

In den letzten Jahren haben Biobanken große Fortschritte gemacht: aus kleinen Probensammlungen sind hochgradig professionalisierte Forschungsinfrastrukturen geworden. Verbünde wie der German Biobank Node (GBN] [1] sowie die TMF – Technologie- und Methodenplattform für die vernetzte medizinische Forschung e.V. [2] sorgen für Harmonisierung und Vernetzung zwischen den einzelnen Einrichtungen auf nationaler Ebene. Im europäischen Rahmen sind hier BBMRI-ERIC (Biobanking and Biomolecular Resources Research Infrastructure – European Research Infrastructure Consortium) [3] sowie ESBB (European Society for Biopreservation and Biobanking) [4] aktiv. Die TMF bringt seit 2004 die deutsche Biobankengemeinschaft zusammen, um gemeinsam Lösungen für rechtliche und ethische Rahmenbedingungen zum Aufbau, Betrieb und zur Qualitätssicherung von Biobank-Infrastrukturen zu schaffen [5]. BBMRI-ERIC verfolgt das Ziel, mit einem paneuropäischen Verbund, Forschern den Zugang zu vielen Bioproben über ein einheitliches Portal zu ermöglichen. Die durch GBN koordinierte German Biobank Alliance (GBA) ermöglicht eine Standort-übergreifende, webbasierte Suche nach Biomaterialien und assoziierten Daten – pilotweise – bereits heute, die auch für die europäische Ebene Vorbildcharakter haben könnte.

Die Weiterentwicklung der deutschen Biobanken ist jedoch nicht abgeschlossen: Die Netzwerke müssen ausgebaut werden – sowohl, was die IT-Verknüpfung betrifft, als auch mit Blick auf die Standardisierung im Bereich Qualitätsmanagement. Rechtliche wie ethische Fragen bleiben aktuell und nicht zuletzt ist es notwendig, systematische Verbindungen mit weiteren Zweigen der biomedizinischen Forschung und der Versorgung einzugehen.

 
Hohe Qualität von Proben und Daten ist essenziell
Die Qualität von Biomaterialien und ihrer assoziierten Daten ist von größter Bedeutung, um verlässliche und reproduzierbare wissenschaftliche Ergebnisse zu erzielen [6].
Um dies zu gewährleisten, müssen sämtliche Biobank-relevanten Teilprozesse von der Probennahme über den Probentransport, die Prozessierung, Lagerung und Ausgabe von Biomaterialien nach standardisierten und qualitätskontrollierten Vorgaben erfolgen [7]. Das durch GBA erarbeitete Qualitätsmanual liefert hierfür eine Grundlage und kann bei breiterer Anwendung, zum Beispiel durch den Beitritt weiterer nationaler Biobanken zur GBA, erheblich zur Standardisierung und Qualitätssicherung im Biobanking beitragen. Vor dem Hintergrund der 2018 veröffentlichten ISO-Norm 20387 für Biobanking [8] und dem Aufbau eines Ringversuchs- und Auditsystems innerhalb der Allianz, ist ein weiterer Schritt zur deutschlandweiten Qualitätssicherung und Standardisierung in Biobanken erfolgt, um den Forschungsstandort Deutschland weiter voranzubringen.
 
Biobanken mit Versorgungsdaten vernetzen
Große Chancen bietet die Verknüpfung von Proben mit Daten aus der Patientenversorgung. Die Medizininformatik-Initiative (MII), die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) bis zum Jahr 2025 gefördert wird, schafft die Voraussetzungen dafür, dass Forschung und Versorgung näher zusammenrücken [9]. Derzeit arbeiten nahezu alle Universitätskliniken Deutschlands gemeinsam mit Forschungseinrichtungen, Unternehmen, Krankenkassen und Patientenvertretern daran, die Rahmenbedingungen zu entwickeln, damit Erkenntnisse aus der Forschung direkt den Patienten erreichen können. Das BMBF plant, in den kommenden Jahren insgesamt 150 Millionen Euro in das Förderprogramm zu investieren. Ziel ist es, Daten aus der ärztlichen Versorgung zu standardisieren bzw. interoperabel für die Forschung nutzbar zu machen. Hierfür ist eine enge Zusammenarbeit zwischen MII und GBN geplant, die die Voraussetzungen für eine Verknüpfung von Proben und Daten schafft. Mit der fortschreitenden Digitalisierung werden Bioproben und Daten endlich gemeinsam nutzbar. Dieses Ziel verfolgt die Medizininformatik-Initiative konsequent.
 
Digitalisierung der Biobanken schreitet voran
Damit Wissenschaftler hochwertige Biomaterialien und zugehörige Daten rasch auffinden und verwenden können, ist ein breites IT-Netzwerk von Biobanken notwendig. Zukünftig werden vernetzte IT-Systeme für Biobanken insbesondere für zwei Entwicklungen wichtig sein: Zum einen wird die Zusammenstellung von Fallkollektiven mit einer ausreichenden Zahl von Biomaterialien aufgrund der molekularen Subklassifikation von Erkrankungen idealerweise Standort-übergreifend möglich sein. Zum anderen werden Biobanken zunehmend als Quellen von (molekularen und diagnostischen) Daten zu bestimmten Erkrankungen herangezogen werden. Dies umfasst insbesondere die Rückführung von Forschungsergebnissen mit Hilfe von Biobankproben aus verschiedenen wissenschaftlichen Projekten an die jeweiligen Biobanken bzw. die Verlinkung derselben. Auf diese Weise entsteht ein qualitativ sehr hochwertiger Datenpool in den Biobanken, deren Auswertung die biomedizinische Forschung nachhaltig beschleunigen kann. Auch um diese Entwicklungen zu fördern, wird die Zusammenarbeit zwischen GBN und MII notwendig sein.
 
Ethische, rechtliche und soziale Aspekte
Neue Technologien wie beispielsweise im IT-Bereich oder stärkere Kooperation mit der Industrie werden das Biobanking in den nächsten Jahren verändern. Dies wirft ethische, rechtliche und soziale Fragen (Ethical, Legal, and Social Issues – ELSI) auf, die zum Schutz sowohl von Biomaterialspendern als auch von Forschern differenziert betrachtet werden müssen. Noch 2019 wird daher unter Führung des GBN ein „ELSI-Helpdesk“ für Biobanken an den Start gehen. Außerdem ist es notwendig, Patienteninformationen sowie „Broad Consent“ (breit gefasste Einwilligungserklärungen) zur Spende von Biomaterialien und Daten noch allgemeinverständlicher zu formulieren.
 
Ausblick
Das Ende 2018 veröffentlichte Rahmenprogramm Gesundheitsforschung der Bundesregierung fordert „verlässliche und leistungsstarke lebenswissenschaftliche Forschungsinfrastrukturen“, denn sie bildeten „eine zentrale Voraussetzung für exzellente medizinische Forschung.“ Die konsequente Weiterführung von Fördermaßnahmen für deutsche Biobanken ist gerade wegen großer Fortschritte in den letzten Jahren essenziell. Erfolgreich geschaffene Strukturen wie GBN und GBA müssen mit den weiteren geeigneten Biobanken in Deutschland zu „modernen hochvernetzten Forschungsinfrastrukturen“ ausgebaut werden, um insbesondere die interdisziplinäre, einrichtungs- und verbundübergreifende Zusammenarbeit in der biomedizinischen, patientenorientierten Forschung zu stärken.
 
 
Autoren
Michael Hummel1, Verena Huth1, Michael Kiehntopf 1,2, Wiebke Lesch2, Sebastian Semler2, Roman Siddiqui2, Cornelia Specht1
 
Zugehörigkeiten
1German Biobank Node (GBN), Charité – Universitätsmedizin Berlin, Deutschland
2TMF – Technologie- und Methodenplattform für die vernetzte medizinische Forschung e.V., Berlin, Deutschland

 

 
Kontakt   
Sebastian Claudius Semler

Geschäftsführer
TMF e. V.
Berlin, Deutschland
sebastian.semler@tmf-ev.de
www.tmf-ev.de
 
Prof. Dr. Michael Hummel
German Biobank Node (GBN)
Charité – Universitätsmedizin Berlin
Berlin, Deutschland
michael.hummel@charite.de
www.bbmri.de

 

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Literatur

[1] Dietel M, Jöhrens K, Laffert M, Hummel M, Bläker H, Müller BM, Lehmann A, Denkert C, Heppner FL, Koch A, Sers C, Anagnostopoulos I (2013) Predictive molecular pathology and its role in targeted cancer therapy: a review focussing on clinical relevance. Cancer Gene Ther 20(4):211–221. DOI: 10.1038/cgt.2013.13

[2] Australian Pancreatic Cancer Genome Initiative, ICGC Breast Cancer Consortium, ICGC MMML-Seq Consortium, ICGC PedBrain, Zucman-Rossi J, Futreal PA, McDermott U, Lichter P, Meyerson M, Grimmond SM, Siebert R, Campo E, Shibata T, Pfister SM, Campbell PJ, Stratton MR (2013) Signatures of mutational processes in human cancer. Nature 500(7463):415–421. DOI: 10.1038/nature12477

[3] Begley CG, Ellis LM (2012) Drug development: raise standards for preclinical cancer research. Nature 483(7391):531–533. DOI: 10.1038/483531a sowie: Prinz F, Schlange T, Asadullah K (2011) Believe it or not: how much can we rely on published data on potential drug targets? Nature Rev Drug Discov 10:712–713. DOI: 10.1038/nrd3439-c1

[4] Gdynia G, Sauer SW, Kopitz J, Fuchs D, Duglova K, Ruppert T, Miller M, Pahl J, Cerwenka A, Enders M, Mairbäurl H, Kamiński MM, Penzel R, Zhang C, Fuller JC, Wade RC, Benner A, Chang-Claude J, Brenner H, Hoffmeister M, Zentgraf H, Schirmacher P, Roth W (2016) The HMGB1 protein induces a metabolic type of tumour cell death by blocking aerobic respiration. Nat Commun. 7:10764. DOI: 10.1038/ncomms10764 sowie: Cerwenka A, Kopitz J, Schirmacher P, Roth W, Gdynia G (2016) HMGB1: the metabolic weapon in the arsenal of NK cells. Mol Cell Oncol. 3(4):e1175538. DOI: 10.1080/23723556.2016.1175538,

[5] German Biobank Node (GBN); http://bbmri.de

[6] AG BMB der TMF e.V.; http://www.tmf-ev.de/Arbeitsgruppen_Foren/AGBMB.aspx

[7] BBMRI-ERIC; http://bbmri-eric.eu

[8] BBMRI-ERCI Common Service IT; http://www.bbmri-eric.eu/BBMRI-ERIC/common-service-it/

[9] BBMRI-ERIC Directory; https://directory.bbmri-eric.eu/menu/main/app-molgenis-app-biobank-explorer/biobankexplorer

[10] https://negotiator.bbmri-eric.eu/login.xhtml

[11] TMF (2014) Biobanking 3.0: Transparenz, Akzeptanz und Unterstützung von Biobanken in der Öffentlichkeit verstärkt im Fokus. http://www.tmf-ev.de/News/articleType/ArticleView/articleId/1654.aspx



Teil 2: Vernetzt ins digitale Zeitalter



Litertur - Teil 2

[1] German Biobank Node (GBN); http://bbmri.de

[2] TMF – Technologie- und Methodenplattform für die vernetzte medizinische Forschung e.V.; http://www.tmf-ev.de/

[3] BBMRI-ERIC; http://bbmri-eric.eu

[4] ESBB – European Society for Biopreservation and Biobanking; https://esbb.org/

[5] Kiehntopf M, Böer K (2008) Biomaterialbanken – Checkliste zur Qualitätssicherung. Medizinisch Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft. ISBN 978-3-939069-56-0

[6] Begley CG, Ellis LM (2012) Drug development: raise standards for preclinical cancer research. Nature 483(7391):531–533. DOI: 10.1038/483531a sowie: Prinz F, Schlange T, Asadullah K (2011) Believe it or not: how much can we rely on published data on potential drug targets? Nature Rev Drug Discov 10:712–713. DOI: 10.1038/nrd3439-c1

[7] Herpel E, Schmitt S, Kiehntopf M. Quality of biomaterials in liquid- and tissue-biobanking. Bundesgesundheitsbl. 2016;59:325–335.

[8] ISO 20387:2018-08 Biotechnologie – Biobanking – Allgemeine Anforderungen an das Biobanking; https://www.beuth.de/de/norm/iso-20387/294424968

[9] Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Rahmenprogramm Gesundheitsforschung der Bundesregierung. 2018. S.26.

 

Kontaktieren

German Biobank Node (GBN)


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