Standards für die biomolekulare Medizin

Das BRICS, ein Forschungszentrum der TU Braunschweig, und die PTB arbeiten auf einem weiteren Gebiet offiziell zusammen: Durch gemeinsame Forschung wollen sie weltweit geltende, objektive Maßstäbe für quantitative Messungen in der Biomedizin entwickeln.

Seit 1. Juni 2022 arbeiten das BRICS, ein Forschungszentrum der TU Braunschweig, und die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig auf einem weiteren Gebiet offiziell zusammen. Bei der jetzt vertraglich vereinbarten Kooperation steht die Standardisierung im biomedizinischen Bereich im Mittelpunkt: Erforscht werden sollen weltweit geltende, objektive Maßstäbe für quantitative Messungen in der Biomedizin, also Einheiten, Grenzwerte und Messmethoden, die möglichst auf das internationale Einheitensystem SI rückgeführt werden können. Wichtig ist das zum Beispiel bei der Verabreichung von Medikamenten wie bei der Insulintherapie und bei der Cholesterin-Diagnose.

Die Kooperation geht zurück auf die Vorbereitungsphase der Exzellenzinitiative der TU Braunschweig im Jahr 2019. Seitdem unterstützen das „Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA)“ und das BRICS in dem Forschungsverbund „Metrology for Life“ eine Initiative der PTB zur Standardisierung im biomedizinischen Bereich. Dazu arbeiten vor allem die Teams von Professor Karsten Hiller (TU Braunschweig) und Professor Gavin O’Connor (PTB) zusammen.

Die Kooperation mit der PTB wurde nun mit einem Vertrag besiegelt – zusammen mit der Technischen Universität Braunschweig (BRICS), dem Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) und dem Leibniz-Institut DSMZ – Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen. Der Vertrag hält die inhaltliche Zusammenarbeit in der Forschung am BRICS fest und beinhaltet auch eine gemeinsame Ausgestaltung des Masterprogramms in der Biologie, um die Ausbildung im Bereich der Metrologie (Wissenschaft der Messtechnik) biomolekularer Messungen zu erweitern.

„Die Zusammenarbeit mit dem weltweit zweitgrößten Metrologie-Institut erweist sich als ein riesiger Standortvorteil für unsere Forschung am BRICS. In gemeinsamen Projekten erhoffen wir uns Ergebnisse und Verfahren aus der Grundlagenforschung so zu standardisieren und auf SI-Einheiten rückführbar zu machen, dass diese mittelfristig in der klinischen Diagnostik angewendet werden können“, sagt Professor Karsten Hiller vom BRICS.

„Durch die enge Kooperation zwischen Metrologie und Medizin werden richtige und übertragbare Messergebnisse in der biomedizinischen Grundlagenforschung ermöglicht. Die Technische Universität Braunschweig hat die Forschungsschwerpunkte „Metrologie“ und „Infektionen und Wirkstoffe“ eingerichtet. Die Kooperation von PTB und TU Braunschweig im BRICS ermöglicht es, die metrologischen Kernaufgaben der PTB und der TU Braunschweig auf die biochemische und biomolekulare Forschung in der Medizin auszuweiten. Auf dieser Grundlage können wir die Forschung für die zukünftigen Standards voranbringen, die für die weitere Entwicklung der Biomedizin dringend benötigt werden“, so Professor Gavin O’Connor von der PTB.

Standardisierung in der Biomedizin

Am Beispiel von Cholesterin-Tests lässt sich der dringende Handlungsbedarf darstellen. So gibt es verschiedene Messverfahren, um die Cholesterinmenge im Blut festzustellen. Vergleichsmessungen der Bundesärztekammer zeigen, dass Tests unterschiedlicher Hersteller große Unterschiede der Messerergebnisse zeigen können. Außerdem kann es eine Standardabweichung innerhalb eines Testprodukts geben. „Was wir brauchen, sind reproduzierbare Messverfahren. Dafür benötigen wir Standards. Massenspektrometrie ist deshalb das magische Wort“, sagt Professor Dieter Jahn, Sprecher des BRICS. „Heute kann man mit diesen Geräten hunderte von Verbindungen gleichzeitig identifizieren und quantifizieren.“

Wie wichtig die Standardisierung bei komplexen Messvorgängen ist, hat die PTB frühzeitig erkannt und bearbeitet solche Fragen im neu gegründeten Innovationszentrum für Systemische Metrologie (IZSM). In der Medizin werden multiplexe Informationen benötigt, zum Beispiel bei individualisierten Therapien von Tumorerkrankungen.
Dazu arbeiten die Metrolog*innen der PTB zur Bestimmung der biophysikalischen Parameter und Messverfahren zusammen mit den Biolog*innen und Bioinformatiker*innen am BRICS, die sich mit biomedizinischen Prozessen im menschlichen Körper und den zu standardisierenden Substanzen auskennen.

„Die Bedeutung zuverlässiger und international vergleichbarer Messergebnisse in diesem Bereich ist in der Pandemie der letzten Jahre überdeutlich geworden. Die Sicherstellung metrologisch richtiger Messergebnisse auch bei sehr komplexen Messgrößen in der Biomedizin ist heute ein ebenso großes und neues Aufgabengebiet, wie es das zur Zeit der Gründung der PTB vor hundert Jahren die Elektrotechnik war. Die Entwicklung der Metrologie in der Biomedizin erfordert die enge Kooperation von biomedizinischer und metrologischer Exzellenz und Forschung, die in dieser Zusammenarbeit am BRICS realisiert wird“, sagt Dr. Bernd Güttler von der PTB.

Über das BRICS: „Understanding Health“

Am Braunschweiger Zentrum für Systembiologie, dem BRICS, wollen die Forschenden verstehen, was Gesundheit bedeutet. Dafür untersuchen sie die molekularen Zusammenhänge, die biologische Systeme im Gleichgewicht halten. Am BRICS betrachten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit modernsten Methoden biologische Zellen und erfassen ganzheitlich und präzise den Status hochkomplexer Stoffwechsel-Netzwerke. Mit Hilfe computergestützter, bioinformatischer Methoden identifizieren sie diejenigen Faktoren, die biologische Systeme aus dem Gleichgewicht geraten lassen – und so zu Erkrankungen führen. Die so gewonnenen Erkenntnisse bringt das BRICS in die Entwicklung innovativer Therapien ein.

Das BRICS ist ein gemeinsames und interdisziplinäres Forschungszentrum der TU Braunschweig, des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI), des Leibniz-Instituts DSMZ – Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH und seit dem Juni 2022 der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB).

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Bernd Güttler, Physikalisch-Technische Bundesanstalt
Bundesallee 100, 38116 Braunschweig, Tel.: 0531 591-3010, E-Mail: bernd.guettler@ptb.de

Prof. Dr. Dieter Jahn, Technische Universität Braunschweig, Institut für Mikrobiologie
Rebenring 56, 38106 Braunschweig, Tel.: 0531 391-55101, E-Mail: dieter.jahn@tu-bs.de

http://www.ptb.de/