Helmholtz-Zentrum München Hier kommen Forscher Volkskrankheiten auf die Spur

Die Proben sind in Tanks mit flüssigem Stickstoff gelagert.

(Foto: Florian Peljak)

Das Helmholtz-Zentrum München bewahrt in Neuherberg 21 Millionen Röllchen mit menschlichen Bioproben in extremer Kälte auf. Das Lager ist das größte in Deutschland.

Von Jakob Wetzel

Die Studie sprengt alle bisher gekannten Maßstäbe. 200 000 Menschen aus 18 Regionen Deutschlands werden für die Bevölkerungsstudie NAKO ("Nationale Kohorte") seit 2014 nach ihren Lebensgewohnheiten befragt und medizinisch untersucht. Dabei sammeln die Wissenschaftler 30 Millionen Bioproben, hauptsächlich Blut, aber auch Urin, Speichel, Abstriche von der Nasenschleimhaut und Stuhl. Bis zu drei Jahrzehnte lang sollen diese Proben tiefgekühlt eingelagert werden; die Teilnehmer werden derweil immer wieder befragt und untersucht. Die Forscher erhoffen sich davon Aufschluss über die Entstehung von Volkskrankheiten wie Diabetes, Demenz oder Krebs, und auch über den Einfluss des Lebensstils und der Umwelt auf die Gesundheit. Und ein Herzstück dieser Studie steht jetzt in Neuherberg bei München.

Das Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (HMGU) hat hier am Mittwoch sein "Bio Repository" eröffnet, das deutschlandweit größte Lager für menschliche Bioproben. Etwa 21 Millionen Röhrchen sollen hier in extremer Kälte aufbewahrt werden, jede mit einem Strichcode versehen, das sind zwei Drittel aller im Zuge der NAKO-Studie insgesamt anfallenden Proben. Die übrigen werden direkt in den einzelnen Studienzentren gelagert. Das zentrale Lager in Neuherberg wurde drei Jahre lang gebaut, 17 Millionen Euro hat es gekostet. Und es hat bereits den Betrieb aufgenommen: Elf Millionen Proben sind schon vor Ort.

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Das Bioproben-Lager hüte fortan einen "extrem wertvollen und noch dazu extrem empfindlichen Schatz", sagte Johannes Eberle vom Wissenschaftsministerium am Mittwoch beim Festakt in einem windumtosten Zelt neben dem Lager. Die Bedeutung der Studie für die epidemiologische Forschung sei kaum zu überschätzen. Vier bis fünf Generationen von Forschern im In- und Ausland würden mit den Erkenntnissen arbeiten können, ergänzte Matthias Tschöp, der wissenschaftliche Geschäftsführer des Helmholtz-Zentrums. Auch wenn die Studie noch nicht alle Möglichkeiten ausschöpfe - zum Beispiel würden keine Gen- und Protein-Analysen bei den Probanden vorgenommen - sei das "eine nie dagewesene Chance für eine noch präzisere und personalisierte Medizin". Mit Hilfe der Studie würden sich übergreifende Fragen klären lassen, sagte Annette Peters, Vorstandsvorsitzende der NAKO-Studie und Direktorin des Instituts für Epidemiologie am Helmholtz-Zentrum, das das Bioproben-Lager betreibt. Zum Beispiel die Frage, warum der Anteil an Diabetikern im Nordosten Deutschlands doppelt so hoch sei wie der im Südwesten. Oder auch, inwieweit die Gesundheit eines Menschen letztlich durch seine Gene vorherbestimmt sei, und wie viel er selbst in der Hand hat.

Mit den Proben und den Daten erhielten die Forscher nun auch große Verantwortung, sagte Peters. Um Missbrauch zu verhindern, werden die Proben beispielsweise pseudonymisiert, und die Adressen der Probanden werden getrennt von den Proben aufbewahrt. Um die Qualität der Proben zu gewährleisten, gebe es eine lückenlose Kühlkette von der Probenentnahme bis zur Einlagerung. Und das Lager sei zum großen Teil automatisiert. "Das Problem ist der Mensch." Wo Menschen ihre Finger im Spiel hätten, etwa bei der Sortierung, da geschähen Fehler, wie sehr sie sich auch bemühen. "Da sind uns Roboter überlegen."

Den Transport der Regale übernimmt ein Roboter

In dem dreistöckigen, vom Münchner Architektenbüro Beeg Lemke geplanten Bau haben die Wissenschaftler fortan zwei getrennte Kühlanlagen zur Verfügung. Beide hat die Liechtensteiner Firma Liconic konzipiert. Betrieben werden sie von derzeit neun Mitarbeitern. Einmal steht dort ein fünf Meter hoher, fünf Meter breiter und fünf Meter tiefer Kühlschrank, in den bei konstanten Minus 80 Grad Celsius 2,7 Millionen Proben passen. Diese Anlage ist teilautomatisiert, das heißt: Die Regale werden von Hand befüllt, den Transport der Regale übernimmt ein Roboter.

Die zweite, erheblich größere Anlage besteht aus bis zu 23 Tanks mit flüssigem Stickstoff. In ihnen werden bei minus 180 Grad Celsius vor allem Proben von Blutbestandteilen gelagert, zehn von ihnen sind bereits befüllt. Die Tanks enthalten jeweils 226 Metallgestelle, die zusammen etwa eine Million Proben fassen können. Dieses System funktioniert vollautomatisch: Wer eine Probe entnehmen möchte, muss einen Schleusenraum betreten, der selbst noch auf minus 20 Grad Celsius heruntergekühlt ist. Über ein Computerterminal lässt sich dort einen Roboterarm in Bewegung setzen, der dann die gewünschte Probe aus einem der Tanks fischt.

In flüssigem Stickstoff würden die Bioproben erheblich länger halten als bei nur minus 80 Grad, erklärte Andreas Hörlein, der Leiter des Bioprobenlagers. Außerdem seien die Proben auf diese Weise etwa vor einem Stromausfall geschützt. Auch ohne Stromzufuhr bleibe die Temperatur in den Tanks noch für zwei Wochen konstant. Ein Kühlschrank hingegen wäre in dieser Zeit längst abgetaut. Das sei das größtmögliche Maß an Vorsicht und Sorgfalt, das man mit einer solchen Anlage gewährleisten könne. Seines Wissens nach sei dieses vollautomatische Lager weltweit einzigartig.

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