Standards für die biomolekulare Medizin

Das BRICS und die 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 Prof. Karsten Hiller (TU Braunschweig) und Prof. 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 Hiller.

„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 O’Connor.

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 Prof. 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 Metrologen der PTB zur Bestimmung der biophysikalischen Parameter und Messverfahren zusammen mit den Biologen und Bioinformatiker 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.