Auf dem Weg zur nächsten Stufe des Biobankings

Während die Artenvielfalt mit alarmierender Geschwindigkeit abnimmt, tragen Kryobanken zur Erhaltung der „Bibliothek des Lebens“ bei. Unsere umfassende Bio-Kryobank, die nicht nur Gewebe, sondern auch Gameten, Fibroblasten, induzierte pluripotente Stammzellen, embryonale Stammzellen und Embryonen umfasst, soll zu einem automatisierten, vollständig digitalisierten System ausgebaut werden.

 

Im Unterschied zu klassischen Kryobanken, die hauptsächlich genetische Information in Form nicht lebensfähiger Proben lageren, erweitern wir dieses klassische Konzept unter Verwendung verbesserter Kryokonservierungstechniken, zellulärer Methoden und modernster Stammzellentechnologien um lebende Proben. Grundlage hierfür ist der kontinuierliche Zugang von Wildtiermaterial durch die Zoogemeinschaft, die Leibniz-IZW-Pathologie (Abteilung Wildtierkrankheiten) sowie durch zahlreiche Projekte (z.B. Frozen Dumbo, EUROVA, Nacktmull).

1) Gewebe - für Zellkultur, genetische Untersuchungen und die Grundlagenforschung

Die Kryobank enthält Gewebeproben von mehr als 500 Arten (ca. 600 Taxa), die für Zellkultur, genetische Analysen sowie physiologische und evolutionäre Forschung genutzt werden können. Für die Grundlagenforschung steht zudem eine Sammlung von rund 10.000 Nacktmull-Gewebeproben aus freier Wildbahn und der IZW-Haltung zur Verfügung. Aufgrund ihrer außergewöhnlichen Langlebigkeit sowie ihrer Krebs- und Hypoxieresistenz gelten Nacktmulle als wertvolles Modell für die Alternsforschung.

2) Fibroblastenkultur - zur Erzeugung von iPSC

Die Abteilung erstellt und verwaltet Fibroblastenzelllinien von rund 350 Taxa aller Wirbeltiergruppen. Darunter befinden sich zahlreiche bedrohte Arten, darunter auch in freier Wildbahn ausgestorbene Arten wie das nördliche Breitmaulnashorn. Die Sammlung bildet die Grundlage für die Erzeugung induzierter pluripotenter Stammzellen (iPSC) und soll künftig gezielt um Schlüsselarten wie Nashörner, Elefanten und Wölfe erweitert werden.

Ein wichtiger Baustein ist die 2017 gegründete Israel-German Ark of Life (IGAL), eine Kooperation mit dem Ramat Gan Safari Park in Israel. Über die jährlich etwa 4.000 Patienten der dortigen Wildtierklinik werden Gewebe und Zellkulturen einer außergewöhnlich hohen Artenvielfalt, darunter zahlreiche seltene Zugvögel, für die Kryobank gesichert.

3) Gameten, Embryonen, ESC

Seit den 1990er Jahren sammelt die Abteilung kryokonservierte Spermien von derzeit rund 100 Arten. Der Nutzen solcher Samenbanken wurde bereits durch erfolgreiche Anwendungen in Programmen zur künstlichen Befruchtung und In-vitro-Fertilisation bei Elefanten und Nashörnern belegt.

Parallel entwickelt die Abteilung neue Methoden der assistierten Reproduktionstechnologien (ART), um die Kryokonservierung von Gameten, Fortpflanzungsgeweben und Embryonen sowie Verfahren der In-vitro- und In-vivo-Fertilisation und des Embryotransfers weiter zu optimieren. Das IZW zählt auf diesem Gebiet zu den internationalen Vorreitern. Dies belegen unter anderem Patente zur künstlichen Befruchtung von Elefanten und zur Eizellengewinnung bei Nashörnern sowie erfolgreiche Besamungsprogramme bei Großen Pandas in Berlin und Chengdu.

Die Sammlung ist in nationale und internationale Biobanking-Netzwerke eingebunden, darunter der Frozen Zoo (San Diego), die Zentrale Biobank Charité, den German Biobank Node (GBN), die Cryopreservation Unit W430 des Deutschen Krebsforschungszentrums, das Interdisziplinäre Zentrum für Biobanking - Lübeck (ICB-L) und die European, Middle Eastern and African Society for Biopreservation and Biobanking (ESBB). Zusätzliche Unterstützung erfolgt durch die Leibniz-Gemeinschaft (SAW) für Forschung am Nacktmull und die Gemeinschaft Deutscher Kryobanken (GDK) und das BMFTR-geförderten Projekt BioRescue. Ein besonderes Merkmal der Sammlung ist das europaweit einzigartige Archiv von Fibroblastenkulturen aus Säugetieren, Vögeln, Reptilien und Amphibien.

Perspektivisch soll die Bio-Kryobank in ein vollständig digitalisiertes und weitgehend automatisiertes System überführt werden. Seit 2021 steht hierfür ein zusätzliches Zellkulturlabor zur Verfügung, das unter anderem auf Amphibienzelllinien spezialisiert ist. Darüber hinaus ist ein Neubau für den Bereich Zellbiologie geplant.

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