Fraunhofer-Forscher optimieren Kryotechnik
Zellen für Jahrzehnte konserviert

Der Bedarf an Lagerraum für lebende Zellen und Gewebeproben wächst rasant. Allein in den vergangenen zwei Jahre sind weltweit zwölf so genannte Kryobanken oder Kryodepots entstanden, in denen biologisches Material so aufbewahrt werden kann, dass es jederzeit – auch nach Jahrzehnten oder Jahrhunderten – wieder reaktiviert werden kann.

DÜSSELDORF. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik (IBMT) im saarländischen Sulzbach haben die wachsende Bedeutung von Aufbewahrungstechniken für biologisches Material schon früh erkannt. Sie haben in den vergangenen fünf Jahren Technologien entwickelt und zum Patent angemeldet, mit denen die Lagerung von Zellen und Gewebe optimiert werden kann. Diese Techniken sind die Basis für eine neue europäische Kryoforschungsbank, die im September in Sulzbach in Betrieb genommen worden ist.

Mediziner, Bio- und Gentechniker greifen immer stärker in den Organismus von Tieren und Menschen ein. Sie verändern längst nicht nur Zellen, sondern auch Gene – die Bausteine des Lebens. Solche Manipulationen erfordern es, Sicherheitskopien anzulegen, um jeden Schritt zu dokumentieren. Das ist vergleichbar mit einer Datensicherung – einem Backup – in der Computertechnik, der sicherstellt, dass auch nach einem Festplattencrash keine Daten verloren gehen. Da alle Daten über einen Organismus in den Zellen gespeichert sind, ist die Konservierung bei tiefen Temperaturen eine gute Möglichkeit, die Informationen zu erhalten.

„Wir wollen die Kryotechnik nicht neu erfinden, aber technologisch den wachsenden Anforderungen anpassen“, sagt der Direktor des IBMT, Günter Fuhr. Die Saarbrücker haben die Aufbewahrung so miniaturisiert, dass deutlich mehr Proben in einen Kryobehälter passen, und die Dokumentation so verbessert, dass sie auch in Zukunft – Jahrzehnte später – funktioniert. Heutige Kryobanken lagern viel zu großen Probenmengen. Für viele Untersuchungen reichen bereits wenige Zellen – auf jeden Fall aber die Hunderttausend, die in den winzigen Näpfchen der Mikrocontainer Platz finden, die von den Saarbrücker Forschern entwickelt wurden. Statt 10 000 passen so einige Millionen Proben in einen der mannshohen Kühlbehälter, die in dem neuen Kryolager stehen. Derzeit stehen zwölf solcher Behälter in der diebstahlgesicherten Halle in Sulzbach – für insgesamt 200 ist die neue Kryobank ausgelegt.

Neben neuen Probenträgern haben die Fraunhofer-Forscher Verfahren entwickelt, mit denen die Zellen und Gewebe automatisch eingefroren und wieder aufgetaut werden können. „Wer dabei Fehler macht, riskiert den Zelltod“, sagt Fuhr. Für jeden Zelltyp muss ein spezifischer Temperatur-Verlauf eingehalten werden. Dieser Vorgang wird künftig von Automaten gesteuert. Natürliche Frostschutzmitteln sorgen sie dafür, dass die Zellen den kritischen Temperaturbereich zwischen Null und minus 130 Grad Celsius überstehen. Erst bei dieser tiefen Temperatur stoppen alle molekularen Vorgänge. Prozesse wie Alterung, Zellwachstum oder -teilung werden für die Dauer der Kühlung angehalten.

Revolutioniert haben die Saarländer auch die Verwaltung der abermillionen Proben. Herkömmliche Kryobanken beschriften ihre Behälter noch immer mit Aufklebern. Die IBMT-Forscher frieren ihre Proben dagegen mit einem kälteunempfindlichen Speicherchip ein, auf dem alle Informationen über die Proben abgelegt sind. Es ist weltweit der erste Chip, der bei diesen tiefen Temperaturen ausgelesen und beschrieben werden kann.

Der Chip enthält alle wichtigen Daten über die Probe – von der Herkunft, über Analysewerte, Bilddokumente bis hin zu den verwendeten Datenformaten. Letztere Information ist wichtig, damit Computer auch noch Jahrzehnte später – wenn längst andere Speichertechniken verwendet werden – die Daten noch auslesen können.

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