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Interview mit DeCOI-Koordinator Joachim Schultze

Biobanken müssen integrale Bestandteile der Universitätskliniken sein, sagt Prof. Dr. Joachim L. Schultze, Professor für Genomics und Immunoregulation am LIMES-Institut der Universität Bonn und Koordinator der Deutschen Covid-19 Omics-Initiative (DeCOI). DeCOI ist ein im März 2020 gegründeter Zusammenschluss von GenomforscherInnen, die ihre Expertise und Sequenzier-Infrastruktur gebündelt haben, um einen wissenschaftlichen Beitrag zur Bewältigung der Covid-19 Pandemie zu leisten. Der Verbund basiert auf dem von der DFG geförderten Netzwerk von NGS-Kompetenzzentren. Ein wichtiger Partner im Bereich der Bioinformatik ist das German Human Genome-Phenome Archive (GHGA). Im Interview mit dem German Biobank Node (GBN) spricht Schultze über die bisherigen Erfolge von DeCOI und warum es neuer Strukturen in der Wissenschaft zur Pandemie-Bekämpfung bedarf.

Was sind Ihre Erfahrungen mit dem Netzwerk?

Joachim Schultze: DeCOI - das ist Teamgeist in der Wissenschaft. Wir haben mit Partnern aus 22 deutschen Institutionen im Frühjahr begonnen. Inzwischen sind wir bei über 65 Gruppen aus 45 Instituten und bekommen immer noch jede Woche neue Anfragen von Interessierten. Dabei ist DeCOI nur ein loser Zusammenschluss - wir haben nicht einmal einen Konsortialvertrag! Wir sind einfach Wissenschaftler mit der Motivation, diese Krise gemeinsam schneller zu überwinden.

Ein Forschungsbereich von DeCOI ist die Virus-Sequenzierung. Welche Ergebnisse konnten Sie hier erzielen?

Schultze: Die Virus-Sequenzierung erlaubt uns Erkenntnisse in vielerlei Hinsicht. Beispielsweise spielt sie für die Überwachung der Diagnostik eine Rolle. Die PCR-Tests basieren darauf, dass die Gensequenz des Virus gleich bleibt. Ob dies der Fall ist, können wir mit der Virus-Sequenzierung prüfen. Wenn die Impfung bald kommt, sind wir darüber hinaus in der Lage, die Wirksamkeit der Vakzine im Auge zu behalten. Denn sogenannte Escape-Mutanten – Mutationen im Erbmaterial des Virus, um dem Immunsystem zu entkommen – würden uns nicht entgehen.

Welche Rolle spielt die Virus-Sequenzierung bei der Überwachung des Infektionsgeschehens?

Schultze: Australien und Neuseeland, die inzwischen virusfrei sind, setzen beide insbesondere Virus-Sequenzierung zur Überwachung ein. Mit dieser Methode konnten auch unsere Düsseldorfer Kollegen ganz früh zeigen, dass der Heinsberg-Ausbruch isoliert stattfand. Mit solchen Erkenntnissen können wir die Virus-Überwachung auf ein ganz anderes Niveau heben. Von einem Vorgehen wie in Australien oder Neuseeland ist Deutschland noch weit entfernt, aber wir bemühen uns, die Strukturen dafür aufzubauen. Den Düsseldorfer Kollegen gelang es bereits, die Zeit für die Auswertung der Ergebnisse deutlich zu reduzieren. Wir sind auf dem Weg, die Überwachung quasi in Echtzeit durchführen. Momentan sind wir mit klinisch orientierten Verbünden wie dem Netzwerk Universitätsmedizin im Gespräch, um unsere Expertise dort zu verankern.

Wie sieht es im Bereich der Sequenzierung humaner Genome aus?

Schultze: Die Kollegen haben sich gleich zu Beginn weltweit vernetzt, weil in diesem Bereich viel größere Datensätze notwendig sind. Durch die internationalen Konsortien haben wir erfahren, dass es im Genom bestimmte Hotspots gibt, die das Risiko für einen schweren Verlauf der Covid-Erkrankung erhöhen. Unsere Kieler Kollegen haben zu diesen Erkenntnissen erfolgreich beigetragen. Außerdem haben wir herausgefunden, dass bestimmte Immunsystem-Parameter bei schweren Verläufen auch genetische Veränderungen zeigen.

Der dritte Forschungsbereich von DeCOI nennt sich „funktionelle Genomik“. Was ist hier bisher herausgekommen?

Schultze: Unter „funktioneller Genomik“ fassen wir sämtliche Methoden, mithilfe derer wir zum Beispiel auf verschiedene Arten das Transkriptom auslesen oder epigenetische Veränderungen untersuchen. Dies geschieht im Rahmen von Studien, longitudinalen Studien oder auf Einzelzell-Ebene. Wir wollen auf diese Weise herauskriegen, wie das Immunsystem bei Covid-19 funktioniert. In diesem Bereich haben wir als erste gezeigt, dass das angeborene Immunsystem bei schweren Verläufen ganz stark gestört ist. Außerdem konnten wir schon im April aus unseren Transkriptom-Daten herauslesen, dass Corticosteroide bei schweren Verläufen einen guten Einfluss haben müssten. Seit dem Sommer wissen wir aus klinischen Studien, dass dies tatsächlich so ist.

Welche Arten von Bioproben sind für die verschiedenen Forschungsbereiche notwendig?

Schultze: Bei einer Viruserkrankung wie Covid-19 benötigen wir Abstriche für die Virus-Sequenzierung. Für die Sequenzierung humaner Genome verwenden wir Blutproben. Im Rahmen der funktionellen Genomik haben wir auch mit Blut angefangen. Was noch hinzukommt sind Biopsie-Proben und bronchoalveoläre Lavage. An vielen Standorten läuft die Zusammenarbeit dafür mit den dort ansässigen Biobanken. Bei Proben, die aus Autopsien stammen, sind eher die Pathologien unsere Ansprechpartner.

Welches Fazit ziehen Sie aus der Zusammenarbeit mit den Biobanken?

Schultze: Aus meiner eigenen Erfahrung und den Erzählungen von Kollegen kann ich sagen: Immer da, wo es zwischen Klinikern, Biobanken und Genomikern bereits enge Verbindungen gibt, hat die Kooperation auch hier sehr gut funktioniert. Wenn Abläufe hingegen erst etabliert werden müssen, klappt das in Krisenzeiten erst recht nicht. Auch viele klinische Kollegen haben sofort die Notwendigkeit gesehen, die Teamarbeit zu unterstützen, die wir in DeCOI anstreben. Leider ist das aber noch nicht überall der Fall. An dieser Einstellung müssen wir unbedingt arbeiten. Meiner Meinung nach sollten die Biobanken in Zukunft flächendeckend viel stärker als integrale Bestandteile der Universitätskliniken verstanden werden.

Welche Anforderungen muss das Biobanking für Single-Cell-Omics-Methoden erfüllen?

Schultze: Bei den Single-Cell-Omics befinden wir uns noch in der Technologieentwicklung. Allgemein sind die Anforderungen für Biobanken hier nicht mehr so hoch wie früher. Es muss nicht mehr jede Probe „frisch“ sein. Gerade in dieser Übergangsphase wäre es sinnvoll, wenn sich die Biobanken mit Single-Cell-Experten zusammentun, um Antworten auf bestimmte Fragen zu finden: Wie eignen sich cryo-präservierte Zellen und wie unterschieden sie sich von nativen? Wie lange dürfen sie gelagert werden und unter welchen Bedingungen? Wir sollten hier gemeinsam zu einem „Goldstandard“ kommen. Dies gleichzeitig mit wirklichen Forschungsfragen zu verbinden, würde die Projekte natürlich attraktiver machen und bewirken, dass die Publikationen mehr Leser finden. Mit Single Cell Omics Germany haben wir ein großes Netzwerk mit vielen Ansprechpartnern und dem Ansatz, Wissen in die Community zu bringen und sich mit anderen auszutauschen, um Single-Cell-Omics wirklich in die Klinik zu bekommen.

Die Covid-Forschung hat national und international in kürzester Zeit viel hervorgebracht. Was könnte aus Ihrer Sicht noch besser laufen?

Schultze: Stellen Sie sich vor: Es gibt einen Waldbrand und die Bewohner eines kleinen Dorfes setzen sich erst einmal hin und überlegen, ein Löschfahrzeug zu kaufen. So funktioniert kein Krisenmanagement. Als akademische Wissenschaftler müssen wir kompetitiv arbeiten, so werden Innovation und Kreativität gefördert. Aber zu Beginn der Corona-Pandemie sollten wir uns auf einmal umstellen und als großes Team arbeiten. Inzwischen gibt es mehr als 80.000 Publikationen zu Covid-19 in PubMed – das ist ein großer Erfolg. Das ist aber nur deshalb gelungen, weil unheimlich viele großartige Wissenschaftler die Dinge selbst in die Hand genommen haben. Was wir in Zukunft brauchen, ist ein Freiwilligendienst für die Pandemie-Bekämpfung – eine Freiwillige Feuerwehr der Wissenschaft. Das würde sicherstellen, dass die Rollen der Beteiligten im Krisenfall sofort klar sind und ihnen auch entsprechende Ressourcen zur Verfügung stehen. Wir müssen alles stehen und liegen lassen können und sofort löschen – und nicht erst über das Feuerwehrauto beraten.


Das Interview führte Verena Huth.

Zur Website von DeCOI.

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