Plattform Biobank
Biobanken analysieren, sammeln und verwalten nach standardisierten Verfahren Biomaterialien aus Klinik und Forschung. Die Hannover Unified Biobank ist eine zentralisierte, moderne und vereinheitlichte Biobank, die anspruchsvolle Biobanking Standards für das DZL am Standort Hannover erarbeitet und umsetzt. Die Biobank Hannover bietet hohe Qualitätsstandards und hervorragende Probensicherheit.
Standardisiertes Biobanking an den DZL-Standorten ermöglicht anspruchsvolle und gesicherte Lagerung von Biomaterialien. Die in der Klinik und Forschung gewonnenen Biomaterialproben werden in den Biobanken der jeweiligen Standorte analysiert, gesammelt und verwaltet.
Die Biobanking Plattform des DZL verfolgt das Ziel, die bestehenden Biobanken der einzelnen Standorte zu erfassen, miteinander zu vernetzen und den Forschungsprojekten des DZL zugänglich zu machen. Des Weiteren wird zurzeit ein DZL-Biobanking Portal aufgebaut, das zukünftig allen DZL-Mitgliedern zur Verfügung stehen wird und mit bereits bestehenden Internetkatalogen von Biobanken (z.B. Deutsches Biobankenregister) vernetzt wird. Des Weiteren strebt die Biobank Plattform des DZL eine Harmonisierung der Biomaterialsammlungen an. Hierbei sind die Harmonisierung und Vereinheitlichung der „Standard Operating Procedures“ und weiterer Richtlinien des Biobanking bezüglich Ethik, Datenschutz und Qualitätssicherung neben der Erfassung von klinischen Phänotypisierungsdaten die zentralen Aufgaben der Plattform Biobank.
Plattform Bioinformatik
Moderne, investigative Technologien in der medizinischen Forschung erzeugen je Patient eine noch nie dagewesene Menge von Daten unterschiedlichster Art, wie genomische, transkriptomische, epigenomische oder metabolomische Daten. Für die Verarbeitung und Auswertung dieser Daten wird Expertise in den Fachgebieten Informatik, Programmierung und Statistik benötigt. Basierend auf diese Anforderung ist das Feld der Bioinformatik entstanden, in dem fundierte Kenntnisse im Bereich Biologie mit denen der Informatik kombiniert werden.
Aktuelle Forschung auf dem Gebiet der Bioinformatik beinhaltet:
• Microbiomics / Metagenom-Analysen
• Vergleichende Transcriptomics ( RNA-seq, microarrays)
• GWAS (genome wide association studies)
• Metabolomics
Die personellen Resourcen, die zu Beginn der zweiten DZL-Förderperiode am Standort BREATH auf dem Gebiet der Bioinformatik aufgebaut wurden, sollen auch anderen DZL Standorten unterstützend zur Verfügung stehen und in Zukunft mit Ressourcen anderer Standorte kooperieren.
Letztendlich werden durch die Integration von Daten unterschiedlichen Typs, die im Rahmen des DZL erzeugten werden, wichtige Erkenntnisse für die Erforschung von Lungenerkrankungen gewonnen. Ein wichtiges Ziel der Plattform Bioinformatik ist deshalb der Austausch von Analyse-Kapazitäten über alle Standorte des DZL hinweg.
Plattform Datenmanagement und Statistik
Datenmanagement
Als Datenmanagement werden infrastrukturelle und methodische Einrichtungen und Prozesse bezeichnet, die eine optimale und effiziente Nutzung von Daten ermöglichen. Aufgrund der immer größer werdenden Datenmengen hat das (medizinische) Datenmanagement in den letzten Jahren mehr und mehr an Bedeutung gewonnen.
Im Deutschen Zentrum für Lungenforschung (DZL) werden Daten aller fünf beteiligten Standorte zusammengebracht und für wissenschaftliche Untersuchungen genutzt. Da die Datenstrukturen eher heterogen als homogen sind, müssen die Daten harmonisiert und angepasst werden. Zugleich unterliegen die Daten mit den ihnen zugrundeliegenden Prozessen und Infrastruktur einem komplexen Rechte und Rollensystem. Die Prozesse müssen datenschutzkonform sein und auch die Datenqualität muss stimmen.
An jedem Standort des DZL ist ein Datenmanager mit den oben genannten Aufgaben betraut. In der Task Force Datenmanagement arbeiten sie eng über alle Standorte hinweg zusammen.
Statistik
Die Erforschung von Krankheitsursachen sowie deren Zusammenhängen sind Schwerpunkte der Epidemiologie und medizinischen Statistik. Auch die Verbreitung von z.B. Infektionserkrankungen zählt zu ihren Forschungsgebieten. In der Plattform Datenmanagement und Statistik werden wissenschaftliche Fragestellungen methodisch geplant und die statistische Analyse nach Durchführung der wissenschaftlichen Arbeit durchgeführt.
Bei BREATH haben alle Forscher die Möglichkeit, sich statistisch und methodisch beraten zu lassen oder das Projekt durch den Statistiker begleiten zu lassen. Zudem besteht eine enge Kooperation mit der Plattform Bioinformatik, bei der klassisch statistische und neue Methoden der Bioinformatik kombiniert werden.
Plattform Imaging
Imaging-Techniken (bildgebende Verfahren), wie beispielsweise Mikroskopie und Magnet-Resonanz-Tomographie (magnetic resonance imaging, MRI), sind Schlüsselinstrumente zum Verständnis lebender Systeme. Die Imaging-Plattform des DZL stellt durch Zurverfügungstellung modernster Imaging-Techniken und - Geräte einen Erfolgsfaktor des DZL dar. Dieses Konzept steht im Einklang mit dem Europäischen Strategie-Forum für Forschungsinfrastrukturen (European Strategy Forum on Research Infrastructures, ESFRI) und besonders mit dem Strategieplan des Euro-BioImaging Projektes. Die Imaging-Plattform soll die Nutzung modernster Imaging-Techniken für die Forschung im DZL sicherstellen.
Die Plattform bündelt die vorhandenen Kompetenzen aller DZL-Partner und stellt folgendes bereit:
- Anleitung und Projektkoordination im Bezug auf Imaging und dessen Management
- Stratifizierung von Strukturen und funktionelle Darstellungen
- Zentrale Administration, Standardisierung von Richtlinien
- Qualitätsmanagement
- Training der Imaging-Techniken
- Sicherstellung der Einhaltung ethischer und rechtlicher Rahmenbedingungen
- Implementierung von Grundsätzen der guten wissenschaftlichen Praxis
Die Plattform deckt das gesamte Spektrum der Imaging-Techniken und Auflösungsstufen ab, vom radiologischen Imaging kompletter menschlicher Lungen bis hin zum Kleintier (CT, Mikro-CT, MRT, PET, FMT), sowie von der hochauflösenden Elektronenmikroskopie (TEM, Kryo-EM, Elektronentomographie) bis zur Quantifizierung der Lungenstruktur (Stereologie).
Plattform Lungenpathologie
Humanes Lungenmaterial ist ausgesprochen wertvoll für die translationale Forschung: Es ist essentiell, um Mechanismen unterschiedlichster Lungenerkrankungen wie z.B. die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD), Pulmonale Hypertonie, Lungenfibrose oder andere Lungenerkrankungen zu untersuchen und zu verstehen.
Aufgrund dieser großen Bedeutung wurde im Jahr 2014 die Lungenpathologie als eigenständige Plattform innerhalb des Forschungsnetzwerks BREATH etabliert. Sie ist an der Medizinischen Hochschule Hannover, einem der größten Lungentransplantationszentren weltweit, angesiedelt und stellt den Klinikern und Forschern im DZL eine ausgereifte Logistik (u.a. 24-h Rufbereitschaft und Frischmaterialaufarbeitung / 7 Tage die Woche), modernste histo- und molekularpathologische Diagnostik und wertvolles Lungenmaterial in hervorragender Qualität zur Verfügung.
Forschungsprojekte bei BREATH
Das knapp 15 Mitarbeiter starke Forscherteam der Lungenpathologie an der MHH beschäftigt sich intensiv mit Tumorerkrankungen, dem Umbau der Lunge bei verschiedenen Erkrankungen wie auch dem Lungenhochdruck. Die Verknüpfung klinisch relevanter Fragestellungen mit der Morphologie des Gewebes und der Molekularpathologie der Lunge stehen hier im Fokus der Forschung.
Aus den Forschungsschwerpunkten:
- morphologische und molekulare Charakterisierung des nicht-kleinzelligen Bronchialkarzinoms (Projektleitung Dr. F. Länger),
- fibröses Remodelling & experimentelle Pathologie der Lunge (Projektleitung: Prof. Dr. Danny Jonigk und Dr. Florian Länger) und
- pulmonale Hypertonie (Projektleitung: Prof. Dr. Danny Jonigk)
haben sich bei BREATH etliche weitergehende Projekte und Kooperationen im In- und Ausland etabliert, bei welchen u.a. Frischgewebe aus explantierten Empfängerlungen für die Beantwortung diverser Fragestellungen in interdisziplinären Projekten genutzt wird.