Prof. Dr. Günter Rolf Fuhr: „CRYO-BREHM“ – Lebendarchiv von Wildtieren fördert Artenschutz

Den weltweiten Tierbestand möglichst umfassend zu dokumentieren war schon immer eine Her­­aus­­for­­der­­­­ung für die Wissenschaft und eine Ver­­pflich­­tung gegenüber den uns nachfolgenden Generationen. Der deutsche Zoologe Alfred Brehm schaffte es im 19. Jahr­hun­dert, mit einem populären Buch diese Thematik der Bevölkerung nahezubrin­gen: „Brehms Tierleben“ entstand. Das Fraunhofer-Institut für Bio­­medi­zi­ni­sche Technik (IBMT) im Saar­­land und die Fraunhofer-Ein­rich­­tung für Marine Bio­­technologie (EMB) in Lübeck haben nun einen modernen Weg ge­­wählt, das Werk Brehms fortzusetzen. Zusammen mit mehreren zoo­­logischen Gärten in der Freien und Hans­e­­stadt Ham­­burg, Mecklenburg-Vor­­pomm­­ern und dem Neunkircher Zoo gründeten sie den „CRYO-BREHM“, ein Lebendarchiv, das seit Anfang 2005 tiefgefrorene Stamm­zellen von Wildtieren, genauer allen Vertebraten, sammelt.


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„Kryos“ kommt aus dem Griechischen und bedeutet Kälte oder Eis. Bei –145° Celsius, mit flüssigem Stickstoff ge­­kühlt, bleiben die wertvollen Proben zu Fest­­kör­­pern erstarrt unverändert über Jahr­­zehnte erhalten. Unter Kryo­­kon­­ser­­vierung versteht man in der Biologie und Medizin die Lagerung von lebenden Zellen und kleinsten Gewebestücken bei tiefsten Tem­­peraturen. Gelagert wer­­den die Proben in großen, wie Thermo­­s­­kannen aufgebauten Stahlbehältern, so­­genannten Kryotanks. Das Tieffrieren ist die einzige Möglich­­keit, das Leben anzuhalten, das heißt Zellen lebend und dauerhaft aufzubewahren.
Ganze Tiere, die größer sind als ein Stecknadelkopf, kann man bisher nicht lebend einfrieren und auftauen. Das ist auch nicht nötig, da sich in jeder Zelle die gesamte Information sowohl über die Art als auch über das Individuum befindet. Das Fraunhofer IBMT verfügt über langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der Kryo(bio)technologie, die notwendig ist, damit die Zellen bei der Isolation nicht ge­­schädigt oder abgetötet und große Bio­­banken effektiv betrieben werden können.

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Wie „Brehms Tierleben“ eine Be­­schrei­­bung aller bekannten Tierarten ist, wird das Projekt „CRYO-BREHM“, ein Le­­bend­­kompendium für Tiere werden. Seit dem Jahre 2005 werden in Kooperation mit zoologischen Gärten Stammzellen aus den verschiedensten Geweben von Wil­­d­­tieren isoliert. Dies erfolgt nach Methoden, die von der Lübecker Fraunhofer-Ein­­rich­­tung für Marine Biotechnologie (EMB) über die Fraunhofer-Gesellschaft weltweit zum Patent angemeldet wurden. Die Zellen verharren bei –145° Celsius im eisigen Tief­­schlaf, leben aber dennoch und sind zudem später noch beliebig vermehrungsfähig. Ein Pro­­ben­­bestand kann also nahezu beliebig vermehrt werden. Ein Schatz für den Artenschutz, die For­­schung und jedwede spätere Nut­­zung zum Wohle der Menschheit.
Das Be­­son­­de­­re an der Samm­­lung ist, dass durch die ent­­­­wickelten und verbesserten Iso­­la­­­­­­ti­­ons­­­­ver­­fahren der Wis­­sen­­schaft­­ler der beiden Fraunhofer-Ein­­rich­­tun­­gen kein Tier für die Zell- und Ge­­we­­be­­spende sterben oder auch nur einen invasiven Eingriff erdulden muss. Erst nach dem Ableben eines Tieres werden aus den verschiedensten Ge­­weben Proben entnommen, aus denen dann die Stamm­­zellen isoliert werden. Wie das erfolgt, vor allem wie stabile, saubere und vermehrungsfähige Zell­­kul­­tu­­ren aus den verschiedensten Ge­­weben und für nahezu jeden Organismus an­­gelegt werden können, ist das besondere Know-how des Konsortiums aus zoologischen Gär­­­­ten und For­­schungs­­instituten. Die Kunst liegt in der Prä­­paration, Kultur und Kryo-Lagerung der wertvollen Stamm­­zellen in einer hochmodernen „Eis­­­bi­­b­­liothek“.

Das saarländische Wirt­­schafts­­mi­­nis­­terium und die Fraunhofer-Gesellschaft nutzten im Jahr 2003 mit der Gründung der Kryoforschungsbank im saarländischen Sulzbach die Chance, dieses in­­ternational noch nicht besetzte Tech­­no­­logie- und Wirtschaftsfeld frühzeitig zu gestalten.
Die Vorgeschichte des „CRYO-BREHM“ geht auf das Jahr 2004 zurück. Damals schuf eine EMB-Arbeitsgruppe unter der Leitung von Prof. Dr. Charli Kruse mit einem patentierten Verfahren zum Iso­­lieren tierischer Stammzellen aus den verschiedensten Geweben die Vor­­aus­­setzung für das biologische Zell-Archiv.


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Vor drei Jahren begann die Zu­­sam­­men­­arbeit mit dem Neunkircher Zoolo­­gi­­sch­­en Garten im Saarland. In­­zwischen sind auch der Tierpark Ha­­gen­­beck in Hamburg, der Zoologische Garten Rostock und mehrere For­­schungs­­einrichtungen dabei, weitere Partner sollen folgen. Vorgesehen ist, rasch ein möglichst umfangreiches Zell-­­Ar­­chiv der wildlebenden Tiere aufzubauen. Stamm­­­­­zellen aus den verschiedensten Geweben – von Fischen über Vögel bis zu Säuge­­tie­­ren – liegen bereits vor. Die Spender für die Da­­tenbank sind Zoo- und Wildtiere, die bei einem Unfall um­­kommen oder bei der Geburt sterben. Ihnen entnimmt ein Tier­­arzt nach dem Tod Gewebe, zum Beispiel Drüsen, Haut und Knoch­­enmark, aus dem dann die un­­ter­­schied­­lichen Stammzellen mit der Erfahrung der Lübecker Forscher isoliert werden.
Wenn es um Tierarten geht, die vom Aus­­sterben bedroht sind oder bei deren Zell­­präparation Neuland betreten wird, schickt das Fraunhofer IBMT eigens ein mobiles Labor mit Mann­­schaft, das über Brut­­schrän­­ke und Kryotanks verfügt. Auch während der Fahrt kann in speziellen Ge­­räten trotz Er­­schütt­­er­­un­­gen die An­­zucht der empfindlichen Stammzellen erfolgen.

Hunderte dieser wertvollen Proben werden zur Sicherheit bereits an zwei Orten gelagert, im saarländischen Sulz­­bach und am EMB in Lübeck, wo derzeit nach dem saarländischen Modell eine moderne Kryobank entsteht. Bei­­de Standorte bilden das Lebend­­archiv, das der Doku­­men­­ta­­tion der Tierwelt und der Forschung dient. Bei Bedarf tauen Fraunhofer-Wis­­sen­­schaft­­ler eine Probe auf, vermehren die Zellen und versenden sie weltweit. Allerdings darf ein Teil als sicherer Be­­stand, die sogenannte „Back-up-Reserve“, nicht angetastet werden. Weltweit gibt es nur wenige ähn­­liche Einrichtungen wie den „CRYO-BREHM“, etwa den „Frozen Zoo“ in San Diego (USA), die „Frozen Ark“ in Großbritannien und die russische „Spe­­cialised Collection of Domestic and Wild Animals“.

 

fuhr3_skaliertProf. Dr. Günter Rolf Fuhr ist seit 2001 Direktor des Fraun­­hofer-Instituts für Bio­­medi­zi­­ni­­sche Technik IBMT mit Sitz in St. Ingbert und Sulzbach sowie Inhaber des Lehrstuhls für Biotechnologie und Me­­di­­zintechnik an der Uni­­ver­­sität des Saar­lan­­des. Davor wirkte er am Institut für Bio­­­­logie an der Hum­boldt-Universität zu Berlin und gründete 2000 das Zen­­trum für Biophysik und Bioinformatik an der Humboldt-Uni­­versität.