Plattform Biobank

Das Ziel der DZL-Plattform Biobanking ist die qualitätsgesicherte und standardisierte Gewinnung, Verarbeitung, Sammlung, Lagerung, Verwaltung und Bereitstellung von Bioproben sowie die Erhebung von assoziierten klinischen Daten zu einem breiten Spektrum an Lungenerkrankungen und unter Einhaltung aller hierfür nötigen rechtlichen Standards. Hierzu wurden Aufklärungs- und Einwilligungsdokumente sowie Biobankprozesse innerhalb des DZL harmonisiert und ein Datenschutzkonzept entwickelt. 
Die HUB verwaltet und lagert zahlreiche Probensammlungen von BREATH mit unterschiedlichen Probenarten.

Die Bioproben werden zusammen mit assoziierten Qualitätsdaten Forschern nach Antragstellung zu wissenschaftlichen Zwecken zur Verfügung gestellt. Hierdurch wird Wissenschaftler*Innen innerhalb des DZL sowie externen Kooperationspartnern ein einfacher und regelkonformer Zugriff auf Bioproben und Daten ermöglicht.

Die Hannover Unified Biobank (HUB) als zentrale und moderne Biobank der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) ermöglicht am DZL- Standorts BREATH anspruchsvolles Biobanking nach höchsten Qualitätsstandards. 

Die HUB sammelt, verarbeitet und verwaltet Bioproben (Blut und Blutderivate, wie Plasma, Serum und Buffy Coat, dazu DNA, Abstriche, Urin, Stuhl und andere Körperflüssigkeiten) nach standardisierten Verfahren und verfügt über einen hohen Automatisierungsgrad. Die hochmoderne HUB-Infrastruktur beinhaltet hochqualitative Labor- und Lagerungsrobotik und ein umfangreiches Sample Tracking, das eine lückenlose Rückverfolgung der Bioproben ermöglicht. Alle Probendaten werden in einem professionellen Biobank Informationen Managementsystem (CentraXX, Kairos) verwaltet. Ein hochwertiges Sicherheits- und Alarmierungskonzept garantierten höchste Probensicherheit. 

Die Prozesse der Biobank entsprechen dem Biobankenstandard ISO 20387:2020 und sind für roboterverarbeitete Plasmaproben seit 2024 DAkks akkreditiert. Das Qualitätsmanagementsystem der HUB ist seit 2015 nach DIN EN ISO 9001 zertifiziert.
 

Plattform Bioinformatik

Durch moderne, investigative Technologien können für die medizinische Forschung immer differenziertere Daten von PatientInnen gesammelt werden, hierzu gehören genomische, transkriptomische, epigenomische oder metabolomische Daten. Für die Verarbeitung und Auswertung dieser umfangreichen Datenmengen wird Expertise in den Fachgebieten Informatik, Programmierung und Statistik benötigt. Die Bioinformatik vereint fundierte Kenntnisse der Biologie mit denen der Informatik und ermöglicht es, aus den gesammelten Daten neue Erkenntnisse für die Forschung zu gewinnen.

Aktuelle Forschung auf dem Gebiet der Bioinformatik beinhaltet:

•    Microbiomics / Metagenom-Analysen
•    Vergleichende Transcriptomics (RNA-seq, microarrays)
•    GWAS (genome wide association studies)
•    Metabolomics

Am Standort BREATH bauen wir die personellen Ressourcen kontinuierlich aus, um weiter treibende Kraft für zukunftsweisende medizinische Forschung zu sein und mit anderen DZL Standorten zu kooperieren. Im standortübergreifenden Austausch von Analyse-Kapazitäten verdeutlicht die Plattform Bioinformatik die Stärke des DZL und trägt nachhaltig zur zukunftsorientierten Erforschung von Lungenerkrankungen bei.   
 

Plattform Datenmanagement und Statistik

Datenmanagement
Datenmanagement umfasst die Bereitstellung, Verwaltung und Sicherung infrastruktureller sowie methodischer Ressourcen und Prozesse, die eine effiziente und optimale Nutzung wissenschaftlicher Daten gewährleisten. Mit den stetig wachsenden Datenmengen im medizinischen Bereich hat sich die Bedeutung eines strukturierten Datenmanagements in den vergangenen Jahren erheblich verstärkt.

Im Deutschen Zentrum für Lungenforschung (DZL) werden Daten aller fünf beteiligten Standorte zusammengeführt, harmonisiert und standardisiert, um eine konsistente und qualitativ hochwertige Datengrundlage für wissenschaftliche Untersuchungen zu schaffen. Die heterogene Beschaffenheit dieser Daten erfordert eine sorgfältige Vereinheitlichung, die den Austausch und die Nutzung für Forschung vereinfacht. Neben der Datenintegration ist die Einhaltung eines komplexen Rechte- und Rollensystems notwendig, um Datenschutzanforderungen zu erfüllen und eine transparente sowie sichere Nutzung der Daten zu gewährleisten.

Die effiziente Bereitstellung dieser Daten für Forschungszwecke ist ein zentraler Bestandteil der Arbeit der Datenmanager an jedem Standort. Zudem bildet die umfassende Datenaufbereitung eine essenzielle Grundlage für die Anwendung von Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI). KI-Modelle und maschinelles Lernen sind zunehmend integraler Bestandteil der medizinischen Forschung und ihre Leistungsfähigkeit hängt maßgeblich von der Qualität und Verfügbarkeit der zugrundeliegenden Daten ab. Die Plattform Datenmanagement unterstützt somit auch die Entwicklung und Anwendung von KI-basierten Analyseverfahren.

Statistik
Die medizinische Statistik und Epidemiologie sind Kernbereiche bei der Untersuchung von Krankheitsursachen, Risikofaktoren und ihren Zusammenhängen. Sie tragen zudem zur Analyse von Prävalenz, Inzidenz und Verbreitung von Erkrankungen, beispielsweise Infektionserkrankungen, bei. In der Plattform Datenmanagement und Statistik werden wissenschaftliche Fragestellungen methodisch konzipiert, statistische Methoden entwickelt und die Datenanalyse durchgeführt, um aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen.

Am Standort BREATH können Forschende umfassende Beratung in statistischen und methodischen Fragestellungen in Anspruch nehmen oder ihre Projekte durch die Unterstützung eines Statistikers optimieren lassen. Dies ermöglicht eine präzise Studienplanung und gewährleistet Analysen nach höchsten wissenschaftlichen Standards. Die Plattform arbeitet zudem eng mit der Plattform Bioinformatik zusammen, wodurch klassische statistische Methoden mit modernen bioinformatischen Ansätzen kombiniert werden. Dieser interdisziplinäre Ansatz ermöglicht die effiziente Auswertung komplexer Datenstrukturen und schafft die Basis für innovative wissenschaftliche Erkenntnisse.
 

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.