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PHCbi und das „LifeLines“-Projekt

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Das „LifeLines“-Projekt

Das „LifeLines“-Projekt wurde 2006 als großangelegte genetische Studie initiiert, bei der circa 165.000 Teilnehmer über drei Generationen hinweg 30 Jahre lang beobachtet und den Forschern biologische Proben zur Analyse bereitstellen sollten. Ziel des Projekts ist es festzustellen, warum bestimmte Menschen bis ins hohe Alter gesund bleiben, während andere bereits in jungen Jahren an deutlichen Einschränkungen oder Krankheiten leiden. Besondere Aufmerksamkeit wird chronischen Krankheiten, wie z. B. Diabetes, Nierenversagen und Asthma, geschenkt. Um verstehen zu können, wie und warum diese Krankheiten entstehen, untersucht das „LifeLines“-Projekt eine Reihe von Faktoren, die zum allgemeinen Gesundheitszustand einer Person und seinem Risiko, an einer chronischen Krankheit zu erkranken, beitragen. Zu diesen Faktoren gehören die Lebensweise einer Person sowie genetische, psychologische und soziale Faktoren.

Erwartet wird, dass die Ergebnisse und Informationen, die im Rahmen des „LifeLines“-Projekts gesammelt werden, die Entwicklung individualisierter Vorsorge- und Behandlungsprogramme ermöglichen. Chronische Krankheiten neigen dazu, einem bestimmten Pfad zu folgen, und wenn sie in einem früheren Stadium erkannt und bestimmt werden können, können Zeit- und Geldeinsparungen im Gesundheitssystem erzielt werden. Außerdem kann der Komfort des Patienten erheblich erhöht werden. Ein Beispiel für solch eine Anwendung ist die Behandlung von Diabetes, die zunehmend Verbreitung findet und sich auf die Gesundheitsökonomie auswirkt. Wenn Beschäftigten im Gesundheitswesen schon früh Informationen zur Verfügung stehen, können sie Patienten fundierte Empfehlungen bezüglich einer möglichen Anpassung ihrer Lebensweise erteilen. Die Möglichkeit, die bereitgestellten Informationen nachzuverfolgen und nachzuvollziehen, kann Patienten motivieren, Änderungen vorzunehmen, die den Verlauf ihrer Krankheit verlangsamen können. Die im Rahmen des „LifeLines“-Projekts betriebenen Forschungsarbeiten haben bereits Wirkung gezeigt und wurden in verschiedenen Veröffentlichungen publiziert. Hierzu gehört „Automated mass spectrometric analysis of urinary free catecholamines using on-line solid phase extraction“ von De Jong et al (Bio med Life Sci 2010; 878(10); 1506-12). Für diesen Artikel wurden Bezugswerte für die Ausscheidung von Adrenalin und Noradrenalin im Urin ermittelt, die von über 500 „LifeLines"-Teilnehmern stammen.

Wahl der Geräte für die Probenlagerung im Rahmen des „LifeLines“-Projekts

Erwartet wird, dass das „LifeLines“-Projekt insgesamt 8 Millionen 2D-codierte Probenröhrchen, 1,4 ml, (Matrix und FluidX) umfassen wird. Die Hälfte dieser Proben könnte – je nach Gesundheitszustand der Teilnehmer – bis zu 30 Jahre lang aufbewahrt werden. Daher ist die Zuverlässigkeit der Geräte für die Probenlagerung entscheidend. Zunächst wurden bis zu 100 Tiefkühlgeräte benötigt, bevor die Proben in die BIOs, die robotergesteuerte -80°C-Gefrieranlage verbracht wurden, und alle diese Geräte mussten strengen Standards genügen. Die Temperaturstabilität war besonders wichtig für die Forscher, da die Erfahrung gelehrt hatte, dass bei einigen Modellen von Tiefkühlgeräten Temperaturgefälle von der Ober- zur Unterseite des Tiefkühlgeräts oder Wärmeverluste an der Tür auftraten. Bei der Auswahl wurden Produkte von vier Tiefkühlgeräteherstellern getestet, um zu prüfen, ob sie die Anforderungen erfüllen. Getestet wurde unter anderem die Temperatur an drei bis vier verschiedenen Stellen in den einzelnen Gefrierfächern, wobei eine spezifizierte Temperatur von ca. -81°C vorgegeben war, und die maximale Temperaturabweichung zwischen der kältesten und der wärmsten Stelle in der Kammer -7°C betrug.

Die Tiefkühlgeräte wurden auch Stresstests unterzogen. Dabei wurden die Türen eine Minute lang geöffnet und dann 30 Sekunden lang wieder geschlossen. Anschließend wurde geprüft, wie gut die Geräte ihre eingestellten Temperaturen gehalten und wieder erreicht haben. Da abzusehen war, dass die Tiefkühlgeräte regelmäßig geöffnet und geschlossen werden würden, um Proben zu entnehmen, war es absolut wichtig, dass sie sich nicht zu stark erwärmen oder zu lange brauchen, um die Temperatur zu stabilisieren. Abschließend wurde der Stromverbrauch eine Woche lang überwacht, um Energieeffizienz zu gewährleisten. Nach Abschluss der Tests wurden die PHCbi-Ultratiefkühlgeräte für das „LifeLines“-Projekt gewählt, nachdem sie bewiesen hatten, dass sie die erforderlichen Anforderungen in Bezug auf Preis, Qualität und Temperaturstabilität leicht erfüllten.

Kosteneffizienz bei langfristigen Lagerungslösungen

Nicht nur bei dem „LifeLines“-Projekt sind Betriebskosten und Energieverbrauch wichtige Entscheidungskriterien beim Erwerb. Da die langfristige Lagerung großer Anzahlen biologischer Proben immer häufiger wird, werden sie schnell zu maßgeblichen Faktoren bei vielen Laboratorien.
PHCbi war der erste Hersteller, der Vakuumwärmedämmung in seinen Ultratiefkühlgeräten einsetzte. Die PHCbi-Tiefkühlgeräte bieten auf derselben Stellfläche in der Regel 25 % mehr Lagerkapazität als andere Geräte. Sie benötigen weniger wertvollen Platz im Labor und senken Betriebskosten, wie z. B. beim „LifeLines“-Projekt, bei dem mehrere Tiefkühlgeräte benötigt werden.
Der optionale Einsatz eines wassergekühlten Kondensators im Kaskadenkühlkreislauf der gewählten Tiefkühlgeräte bedeutet, dass die vom Kondensator entzogene Wärme durch einen Wärmetauscher geleitet und mit dem austretenden Wasser aus dem System abgeführt wird. So wird weniger Wärme von den Geräten erzeugt, was wiederum erhebliche Einsparungen bei der Klimatisierung der Laboratorien bedeutet.
Außerdem kann auf diese Art entzogene Wärme an anderer Stelle in dem Gebäude wiederverwendet werden, wie z. B. für die Raum- oder Wasserheizung.

Tiefkühltechnik gewährleistet Probensicherheit

Ein Ausfall oder Temperaturschwankungen könnten zu einem Verlust von Proben führen, der sowohl in finanzieller Hinsicht als auch aufgrund der Beeinträchtigung der Forschungsergebnisse, dramatische Folgen haben könnte. Eine ganze Reihe von Technologien und Systemen trägt dazu bei, dass die an dem „LifeLines“-Projekt teilnehmenden Forscher ihre Arbeit in der Kenntnis fortsetzen können, dass die Proben geschützt sind. Moderne Mikroprozessorsteuerungen in den für das Projekt gewählten Tiefkühlgeräten überwachen die Funktion einschließlich System- und Umgebungsbedingungen ununterbrochen, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. Da umfassende Sollwert-, Alarm-, Überwachungs- und Diagnosefunktionen fortlaufend aktiv sind, wird jeder Aspekt der Umgebung des Tiefkühlgeräts regelmäßig geprüft, um die Sicherheit der Proben zu garantieren. Das System weist Benutzer auf Unregelmäßigkeiten hin, bevor Probleme entstehen. Sollte es dennoch zu einem Ausfall kommen, gewährleisten umfangreiche akustische und visuelle Alarme sowie ferngesteuerte Alarmkontakte, dass die Mitarbeiter des „LifeLines“-Projekts sofort alarmiert werden. Warneinrichtungen für hohe Temperaturen zeigen an, ob die Temperatur im Inneren der Tiefkühlgeräte ±10°C von der Einstelltemperatur abweicht. Eine Stromausfall-Alarmleuchte und ein Alarmsummer werden bei einem Stromausfall oder einem unregelmäßigen Temperaturanstieg aktiviert. Ein zusätzliches Alarm- und Temperaturüberwachungssystem wurde ebenfalls in der „LifeLines“-Anlage installiert, sodass die gelagerten Proben doppelt geschützt werden.

Seit dem Erwerb des Tiefkühlgerätesystems im Rahmen des „LifeLines“-Projekts wurde ein aktualisiertes Modell von PHCbi eingeführt. Das neueste Modell umfasst ein Dual-Cooling-System der TwinGuard-Reihe, das den höchsten Grad an Sicherheit bietet. Aufgrund der beiden einzeln gesteuerten Kompressoren werden nicht nur die Tiefsttemperaturen im Inneren des Tiefkühlgeräts aufrechterhalten. Falls einer der Kompressoren defekt sein sollte, hält der zweite Kompressor die Temperatur bei ungefähr -70°C, bis die Störung behoben ist.

Wertvolle Beiträge zum Biobanking

Der Erfolg der Untersuchungen, die in Biobanking-Einrichtungen durchgeführt werden, hängt davon ab, ob die Proben bei optimalen Bedingungen aufbewahrt werden - was wiederum stark von den Lagerungsverfahren und -geräten abhängt. Im „LifeLines“-Projekt wird das PHCbi-Gefriersystem für die Aufbewahrung von Proben Tausender Teilnehmer verwendet, wobei der niedrige Energieverbrauch der Einheiten aufrechterhalten wird. Um die Lebensfähigkeit aller Proben zu gewährleisten, werden sie in einer stabilen, zuverlässigen Umgebung aufbewahrt und ständig überwacht. So wird sichergestellt, dass optimale Temperaturen über viele Jahre aufrechterhalten werden.
Aufgrund seiner großen und gut gepflegten Sammlung von Probeninformationen, leistet das „LifeLines“-Projekt bereits einen Beitrag zu einer Reihe von Studien, die sehr gut aufgenommen wurden. Es sieht danach aus, dass dem Projekt weiterhin Erfolg beschert sein wird und dass es zu einer Erweiterung unseres Wissens im Bereich des gesunden Alterns und chronischer Krankheiten führt.