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Bundespräsident Horst Köhler zu Besuch am Fraunhofer IBMT

18.12.2004 - (idw) Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT

Der Bundespräsident Horst Köhler und seine Frau Eva Köhler besuchten am 18. Dezember 2004 die Kryoforschungsbank des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik (IBMT). Im Rahmen seines Antrittsbesuchs im Saarland am 18.
Dezember 2004 besichtigte der Bundespräsident Horst Köhler - begleitet von seiner Frau Eva Köhler sowie dem Ministerpräsidenten des Saarlandes, Peter Müller, und dessen Frau Astrid Gercke-Müller - auch die Kryoforschungsbank des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik (IBMT) in Sulzbach.

Um dem Bundespräsidenten ein Bild von der angewandten Forschung im Bereich der Lebenswissenschaften und des Instituts zu vermitteln, gab der Direktor Günter Fuhr in einem Vortrag mit nachfolgender Führung durch eine der modernsten Kryobanken zur Lebendlagerung von Zellproben einen Überblick über die Forschungsfelder und Ergebnisse des Fraunhofer IBMT. Im Mittelpunkt stand die Kryotechnologieplattform der Fraunhofer-Gesellschaft zur Lagerung von Bioproben, wie sie für die Entwicklung und breite Nutzung der Biotechnologie, insbesondere deren industrielle Umsetzung sowie für große Teile der zukünftigen Medizin, benötigt wird.

Ausbildung zukünftiger Führungskräfte für die Industrie und die angewandte Forschung
In enger Kooperation und verbunden mit der Universität des Saarlandes, der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes, der Humboldt-Universität zu Berlin, der Universität Potsdam sowie der Universität zu Lübeck betreibt das Fraunhofer IBMT industrienahe, produktorientierte Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Medizintechnik und Biotechnologie. Das Institut ist ein Technologie- und Geräteentwickler dessen Stärke in der Verknüpfung von Hochtechnologien wie der Mikrosystemtechnik, Nanotechnologie und Molekularbiologie besteht. In DFG-Projekten, einer Vielzahl von BMBF- und EU-geförderten Projekten sowie 110 bilateralen Industrieprojekten bietet das Institut Technikern, Ingenieuren und Wissenschaftlern eine multidisziplinäre Ausbildung bei gleichzeitiger Vermittlung von modernsten Managementmethoden und Führungskompetenz. Das Durchschnittsalter der fast 200 Mitarbeiter zählenden Belegschaft an den drei Standorten in Deutschland liegt bei nur 37,8 Jahren. Die Nachwuchsförderung und internationale Zusammenarbeit nehmen eine Schlüsselstellung am Institut ein. Ein Beispiel höchster Anforderungen an wissenschaftlich-technischer Innovation sowie das Wissenschaftsmanagement stellt gegenwärtig die Koordinierung eines "Integrierten Projektes" der Europäischen Union mit 27 Partnern aus 12 Ländern dar. Dessen Inhalt bildet eine Verknüpfung der Nanobiotechnologie mit der in-vitro-Differenzierung von Zellen. Die gesteuerte Differenzierung von Zellen wird gegenwärtig als Einstieg in die regenerative Medizin weltweit angesehen und vorangetrieben, so dass auch in diesem Feld neue technologische Ansätze zur Zellhandhabung außerhalb des Organismus benötigt werden.

Wissenschaftsstandort Saarland
Des Weiteren erläuterte Fuhr, dass das Institut in eine engagierte saarländische Wissenschaftslandschaft eingebunden ist, deren Universitäten, Hochschulen und Institute konzertiert und strategisch abgestimmt forschen. Sie können daher gemeinsam auf eine bemerkenswerte Entwicklung der saarländischen Biotechnologieregion mit einer Vielzahl von Ausgründungen und internationalen Erfolgen verweisen. Im Saarbrücker Umfeld formen die Informatik-Institute der Max-Planck-Gesellschaft, das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz, das Institut für Neue Materialien sowie zwei Fraunhofer-Einrichtungen, die Universität mit ihren Kliniken und die Fachhochschulen in enger Verbindung zur Saar-Lor-Lux-Region ein Netzwerk der Nanobiotechnologie, Materialforschung, Biowissenschaften und Medizin, wie es andernorts in dieser Kombination und Bereitschaft zur Kooperation nicht zu finden ist. So werden die begrenzten saarländischen Ressourcen fokussiert und bilden eine solide, schlagkräftige und langfristig geplante Grundlage für weiteres wirtschaftliches Wachstum und die wissenschaftliche Attraktivität des Bundeslandes.

Warum Zellproben und Daten einfrieren und nicht nur Informationen sammeln?
Kryotechnologieplattform des Fraunhofer IBMT
Auf seinem Rundgang durch das Institut erhielt der Bundespräsident Einblicke in einige aktuelle Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte des Fraunhofer IBMT. Der Juniorprofessor und Leiter einer Nachwuchsgruppe des BMBF, Heiko Zimmermann, demonstrierte den Besuchern die Funktion und Einsatzfähigkeit der in seiner Arbeitsgruppe entwickelten tieftemperaturtauglichen Speicherelektronik zur Ablage von umfangreichen Datensätzen an biologischen Proben bis zu einer Temperatur von -196 °C. Ein zu Beginn des Besuches aufgenommenes Digitalbild des Bundespräsidenten wurde mehrfach in elektronische Speicherchips ein- und wieder ausgelesen, die in eiskaltem flüssigen Stickstoff betrieben wurden. Die verschlüsselte doppelte Datenablage, die sowohl in einer zentralen Datenbank als auch fest gekoppelt an die tiefgefrorenen Lebendproben erfolgt, bildet ein wesentliches Element der IBMT-Kryobanktechnologie. Dieses Prinzip und seine technologische Lösung liefern nahezu vollständige Verwechslungssicherheit, wie sie für eine medizinische Nutzung, vor allem bei der autologen und allogenen Zellablage für die Zelltherapien der Zukunft, unabdingbar ist.

In seinem Vortrag wies Professor Fuhr darauf hin, dass die Lebendablage und Tieftemperaturkonservierung von Zellen derzeit die einzige und kostengünstigste Art der kompletten, unverfälschten Ablage der biologischen, strukturellen und funktionellen Information einer Probe darstellt. So wie seit Jahrtausenden in Bibliotheken das Wissen der Menschheit gesammelt wird, muss zukünftig "das Wissen der Natur" in Form von Zellen, der kleinsten lebenden biologischen Einheit, abgelegt werden. Dank der Miniaturisierung der Proben und optimierter Abkühlungs- und Erwärmungsprotokolle lassen sich Millionen kleinster Kryocontainer sicher ablegen und automatisierbar verwalten. Die in der Natur vorkommenden aber auch die Vielzahl der inzwischen von Wissenschaftlern isolierten und veränderten Zelltypen lassen sich auf engstem Raum lagern und könnten letztendlich Stück für Stück eine komplette Ablage der natürlichen wie vom Menschen veränderten Biosphäre bilden. Die Kryobanken der Zukunft sind die konsequente Fortsetzung der generationsübergreifend angelegten Sammlungen unserer Zivilisation, beginnend mit den Naturalienkammern des Mittelalters, über die Naturkundemuseen und Tierparks zur Arterhaltung. Sie garantieren eine zeitlich nicht mehr limitierte Lebendablage auf der Ebene von Zellsuspensionen und kleinen Gewebeteilen. Tiere oder gar Menschen lassen sich gegenwärtig und werden sich wohl auch in den nächsten Jahrzehnten nicht einfrieren und wieder zum Leben erwecken lassen, da grundlegende physikalisch-molekularbiologische Probleme dies verhindern. 10 000 Zellen eines Säugers oder des Menschen hingegen überstehen die Gefrierprozeduren schadlos und beanspruchen, in ein Nährmedium eingebettet, noch nicht einmal einen Kubikmillimeter Lagerraum, d.h. weniger als ein Stecknadelkopf. Alle Lebensprozesse stehen bei der Temperatur des flüssigen Stickstoffs still. Das sich sonst ständig verändernde, fließende Biosystem kann über Tage, Monate, Jahre bis zu Jahrzehnten in einen Festkörper verwandelt und bei Bedarf reaktiviert werden - eine faszinierende, zeitlose, tiefgekühlte Welt des Stillstandes. Sowohl die industrielle Biotechnologie als auch die patientenorientierte klinische Nutzung der Zellbiologie, mit den gegenwärtig stark in der Entwicklung begriffenen Zelltherapien, wird ohne eine robuste, effiziente und hochsichere Lagerhaltung nicht möglich sein. Die Fraunhofer-Gesellschaft als Technologievorreiter hat dies gemeinsam mit dem Saarland und dem Bundesministerium für Bildung und Forschung bereits vor mehr als vier Jahren erkannt und ein nunmehr geschlossenes und weltweit einmaliges Kryotechnologieportfolio entwickelt.

Wie dem Bundespräsidenten demonstriert wurde, sind Bestandteile dieser Technologie miniaturisierte Zellcontainer, die bei -150 °C die Teilentnahme von Probenmaterial ohne Auftauen der Restprobe erlauben und gekühlt auch in Teilen weltweit verschickt werden können. Hinzu kommen definierte Einfrier- und Auftauapparate sowie Kryobankkonzeptionen vom Labormaßstab bis zu großindustrieller Skalierung, wie sie in der Arbeitsgruppe unter der Leitung von Uwe Schön, einem Physiker des IBMT, entwickelt werden. Abgerundet wird die Tieftemperaturtechnologie durch evolutive und adaptive Datenbank- und Kryobanksteuerarchitekturen.

Diese neue Methode der Proben- und Datenspeicherung, die zusammen mit dem leistungsstarken Softwarepaket ChameleonLabTM (entwickelt mit der Firma Evotec Technologies, Hamburg) eine sich selbst optimierende Laborautomatisierung erlaubt, ist eines der technologischen Puzzlestücke, die das Fraunhofer IBMT für die zukünftige regenerative Medizin und Biotechnologie entwickelt hat und der Wissenschaft wie Wirtschaft zur Verfügung stellt. Derart übergreifende Komplettlösungen sind essentielle technologische und technische Voraussetzungen für den sicheren Betrieb von Kryobanken allgemein, so der Leiter der Forschungsbank "EurocryoSaar", Frank Obergrießer.

Anwendung findet diese intelligente Kryokonservierung auch bei der Ablage hochpotenter adulter Stammzellen. Das Fraunhofer IBMT konzentriert sich auf Zellisolate aus exokrinem Drüsengewebe, da dies sehr wachstums- und differenzierungsfreudige Stammzellen enthält. Diese, in der jüngsten IBMT-Arbeitsgruppe unter der Leitung von Privatdozent Charli Kruse am Standort der Universität zu Lübeck isolierten Zellen, bilden eine wertvolle Basis für mehrere medizinisch relevante Projekte. Mittlerweile wurde auch durch ausländische Gruppen diese neue, aussichtsreiche Stammzellquelle bestätigt.

Dem Bundespräsidenten wurden bei der Führung durch die Kryobank an ausgewählten Stellen die Leistungsfähigkeit und das Potenzial der Entwicklungen sowie deren Produktnähe von den IBMT-Mitarbeitern am praktischen Beispiel demonstriert. Zusammen mit seinen Abteilungsleitern diskutierte der Institutsdirektor die wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Möglichkeiten und Chancen dieser neuen Technologie mit dem Bundespräsidenten und den Gästen.
Er verwies auf einen Workshop im März 2005, auf dem unter Beteiligung des BMBF die IBMT-Kryotechnologie Anwendern und wissenschaftlichen Nutzern erstmals vorgestellt wird. Mit gewissem Stolz könne man hier auf einen Know-how-Vorsprung in Deutschland verweisen, den es nun zu nutzen gelte.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Heiko Zimmermann
Leiter der Abteilung Kryobiophysik & Kryotechnologie
Telefon: 06894/980-246
Email: heiko.zimmermann@ibmt.fraunhofer.de

Dr. Frank Obergriesser
Leiter Kryobank Eurocryo
Telefon: 06897/9071-90
Email: frank.obergriesser@ibmt.fraunhofer.de

Weitere Informationen: http://www.ibmt.fraunhofer.de http://www.eurocryo.de http://www.ibmt.fhg.de/ibmt3kryobiophysik_index.html http://www.ibmt.fhg.de/ibmt3nachwuchsgruppe_index.html http://www.ibmt.fhg.de/ibmt3kryoforschungsbank_index.html
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