19. Juni 2026 Pharmaforschung mit Biobanken: Wie Bioproben medizinischen Fortschritt ermöglichen
Dieser Artikel gibt einen Überblick. Er erklärt die Grundlagen, beschreibt die praktische Arbeit in Biobanken und zeigt anhand konkreter Beispiele, wie Bioproben und medizinische Begleitdaten helfen können, Krankheiten besser zu verstehen, Diagnostik zu verbessern und neue Therapieansätze zu entwickeln.
Was ist eine Biobank?
„Biobank“ wird eine Sammlung genannt, in der Proben von biologischem Material von Patient:innen oder auch Gesunden zusammen mit medizinischen Informationen und Nutzungsfreigaben für spätere Verwendungen verwahrt wird:
- Biologisches Material kann sehr unterschiedlich sein. Häufig handelt es sich um Blutproben, Urin oder Speichel. Es können auch Proben von festem Gewebe sein, das bei einer Operation oder durch eine Biopsie gewonnen wurde. In manchen Fällen wird nicht das Ausgangsmaterial selbst eingelagert, sondern daraus gewonnene Bestandteile, etwa DNA. Damit solche Proben für spätere Forschung verlässlich nutzbar bleiben, werden sie gekühlt, tiefgefroren oder auf andere Weise konserviert.
- Medizinische Informationen sind für den Forschungswert der Probe ebenso wichtig wie das biologische Material selbst. Dazu gehören Angaben darüber, was die Probe enthält, aber nach Möglichkeit auch Alter, Geschlecht, diagnostizierte Krankheiten, Krankheitsverlauf und Therapieverlauf. Hinzukommen können Analyseergebnisse wie Gewebsverträglichkeitsdaten, Gensequenzen, Genom-, Transkriptom- oder Proteom-Daten.[1] Nicht hinterlegt werden Namen und Kontaktdaten der Personen, von denen das biologische Material stammt.
- Nutzungsfreigaben sind ein weiterer zentraler Bestandteil. Zu jeder Probe gehört die Freigabe durch die Person, die die Probe zur Verfügung gestellt hat. Sie stellt klar, wozu die Proben verwendet werden dürfen: beispielsweise nur für Untersuchungen zur eigenen Krankheit oder auch für biomedizinische Forschung allgemeiner Art.
Wie sieht die Arbeit in einer Biobank aus?
In Biobanken stehen typischerweise Gefrierschränke und Behälter mit Flüssigstickstoff, in denen die Proben aufbewahrt werden. Dazu gehören Labore, in denen Proben für die Einlagerung vorbereitet werden, sowie IT-Systeme, die das Wiederauffinden von Proben ermöglichen und medizinische Begleitinformationen verwalten (siehe Abbildungen).
Das Einlagern der Proben übernehmen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sowie automatisierte Systeme. Entscheidend ist dabei, dass bei jedem Prozessschritt strikte Vorgaben eingehalten werden: Proben müssen eindeutig gekennzeichnet, korrekt konserviert, wiederauffindbar und mit den passenden Daten verknüpft sein. Ganz wesentlich für die Verwertbarkeit der Proben ist, dass sie präzise entnommen und schnellstmöglich konserviert wurden.
Was können Biobanken für Medizin und Pharmaforschung leisten?
Biobanken haben sich in mehreren Feldern als wertvoll erwiesen. Ihr besonderer Nutzen entsteht, wenn biologisches Material mit gut dokumentierten Krankheits- und Behandlungsverläufen verbunden ist. Dann können Forschende biologische Muster mit realen Krankheitsverläufen abgleichen.
Beispiel 1: Krankheitsprozesse besser verstehen
Bis heute sind einige Krankheiten vor allem aufgrund ihrer Symptome bekannt, während die zugrundeliegenden Krankheitsprozesse nur lückenhaft aufgeklärt sind. Beispiele sind Morbus Alzheimer, Autismus, Schizophrenie und das CUP-Syndrom, bei dem Krebsmetastasen gefunden werden, aber kein Primärtumor. Auch Long COVID gibt der Medizin weiter Rätsel auf; zudem ist noch nicht abschließend geklärt, ob unter diesem Sammelbegriff nicht vielleicht mehrere unterschiedliche Krankheitsprozesse zusammengefasst sind. Bioproben von Menschen mit dokumentierter Krankengeschichte können hier wichtige Hinweise liefern.
Forschende des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung Externer-Link (Öffnet im neuen Fenster) und der Medizinischen Hochschule Hannover Externer-Link (Öffnet im neuen Fenster) konnten beispielsweise bei Long COVID einen spezifischen Zustand in bestimmten Immunzellen beschreiben Externer-Link (Öffnet im neuen Fenster) , der mit Entzündungsmarkern, Fatigue und Atemwegsproblemen zusammenhing; die Proben stammten aus der zentralen Biobank der MHH. Das macht den Krankheitsprozess ein Stück klarer.
Und es laufen weitere Biobank-Projekte zur Long-COVID-Forschung in Deutschland: Die BioBank Dresden und die FREEZE-Biobank Freiburg bauen gerade eine gemeinsame Infrastruktur Externer-Link (Öffnet im neuen Fenster) auf, um Blut-, Urin- und Haarproben von Kindern und Jugendlichen zu sammeln. Solche Ansätze sind besonders wichtig, weil Kinder und Jugendliche in vielen klinischen Forschungsfeldern schwerer zu erfassen sind als Erwachsene.
Krankheitsübergreifend ist das großrahmige UK Biobank Pharma Proteomics Project Externer-Link (Öffnet im neuen Fenster) “ angelegt. Es soll bis zu 5.400 Proteine in 600.000 Proben messen. 400.000 davon stammen von UK-Biobank-Teilnehmenden, die einmalig Proben gespendet haben; 200.000 von solchen Teilnehmen, die zweimal Proben beigetragen haben. Das Projekt wird von einem Konsortium aus 14 biopharmazeutischen Unternehmen finanziert und soll die Rolle von Proteinen bei zahlreichen Krankheiten besser erfassbar machen. Denn wenn sich zeigt, dass bestimmte Proteinkonzentrationen mit Krankheitsbeginn, Krankheitsverlauf oder Therapieansprechen zusammenhängen, liefert das Ideen für die Entwicklung neuer Produkte zur Diagnose, Therapie oder Prävention der betreffenden Krankheiten.
Beispiel 2: Epidemiologie, historisch und aktuell
Für epidemiologische Fragestellungen sind Biobanken ebenfalls von großem Wert. Alte biologische Proben können beispielsweise zeigen, seit wann eine Krankheit eigentlich aufgetreten ist oder – im Fall von Infektionskrankheiten – welcher Erreger der Verursacher war. So konnten Forschende anhand alter biologischer Proben nachweisen Externer-Link (Öffnet im neuen Fenster) , dass die Infektionskrankheit AIDS nicht erst in den 1980er-Jahren neu entstand (wie viele meinten), sondern Jahrzehnte älter ist.
Auch für aktuelle Fragen sind Biobanken wichtig. Wenn Pharmaunternehmen einen Wirkstoff entwickeln, der auf eine bestimmte Mutation bei einer Krebsart zielt, wollen sie wissen, wie häufig diese Mutation bei dieser Krebsart vorkommt und ob sie auch bei anderen Tumorarten relevant ist. Register- und Biobankdaten können solche Fragen klären helfen.
Eine
Untersuchung zur Prävalenz
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therapierelevanter Mutationen beim Nicht-kleinzelligen Lungenkarzinom (NSCLC) wurde beispielsweise auf Basis des „Thoracic Tumor Registry“ der
Grupo Español de Cáncer de Pulmón
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durchgeführt; dieses Register enthält klinische und molekulare Daten zu Lungenkrebsfällen in Spanien.
Beispiel 3: Biomarker für Diagnose und Verlaufskontrolle
Einige Krankheiten lassen sich bisher nur mit großem apparativem Aufwand diagnostizieren. Bei anderen dauert es lange, bis ersichtlich wird, ob eine Therapie tatsächlich anschlägt. In beiden Fällen werden Biomarker gesucht: Biomoleküle oder andere biologische Signale, an denen sich eine Krankheit oder ein Therapieerfolg vergleichsweise einfach und zuverlässig ablesen lässt. Biobanken können hier helfen, weil sie den Vergleich zwischen Proben und dokumentierten Krankheitsverläufen ermöglichen. Wenn bestimmte Moleküle bei Patient:innen mit einem bestimmten Verlauf regelmäßig auftreten, bei anderen aber nicht, kann daraus ein Kandidat für einen Biomarker entstehen.
Solche Biomarker sind auch für Unternehmen relevant, die neue Wirkstoffe in klinischen Studien prüfen. Sie können helfen, früh zu erkennen, ob ein Wirkstoffkandidat nicht wirksam ist, ob er zu niedrig dosiert wird oder bei welchem Teil der Teilnehmenden er effektiv ist.
Beispiel 4: Personalisierte Medizin – Wirksamkeit und Nebenwirkungen
Bei jeder Medikamentenverordnung sollten Alter, Geschlecht, Nierenfunktion, Begleiterkrankungen und weitere Merkmale berücksichtigt werden. Im Rahmen der personalisierten Medizin, auch Präzisionsmedizin genannt, werden zusätzlich genetische oder zellbiologische Eigenheiten betrachtet. Ziel ist, die Chance zu erhöhen, dass das gewählte Medikament im konkreten Fall wirksam und verträglich ist. Im Bereich der Krebstherapie geht es häufig um das Mutationsmuster der Tumorzellen. In anderen Fällen spielen Enzyme eine Rolle, die Arzneistoffe im Körper abbauen oder umbauen.
Gerade bei Nebenwirkungen ist vieles noch nicht aufgeklärt: Warum wird ein Medikament von den meisten Menschen gut vertragen, während eine kleinere Gruppe mit schweren Nebenwirkungen reagiert? Biobanken, die Biomaterial oder Gensequenzen von behandelten Menschen enthalten und zugleich Dosierung, Therapieeffekte und Nebenwirkungen dokumentieren, können zur Klärung beitragen.
Ein Beispiel ist eine Untersuchung der Universität Tartu Externer-Link (Öffnet im neuen Fenster) mit Daten der Estonian Biobank. Sie analysierte Proben und Daten von mehr als 13.000 Personen, die Antidepressiva eingenommen hatten, im Hinblick auf 25 häufige Nebenwirkungen, darunter Übelkeit, Schläfrigkeit und Kopfschmerzen. Ein Ergebnis: Ob und wie intensiv sie auftreten, hängt häufig von der Version des Gens CYP2C19 der Behandelten ab. Denn dieses beeinflusst, wie schnell bestimmte Antidepressiva verstoffwechselt werden.
Beispiel 5: Risikofaktoren erkennen
Für viele Krankheiten ist nachgewiesen, dass die individuelle Anfälligkeit sehr unterschiedlich ist. In manchen Fällen sind die Gründe bekannt: etwa eine unausgewogene Ernährung oder bestimmte erbliche Gendefekte. Solche Ursachen, die nicht in jedem Fall automatisch zur Erkrankung führen, aber das Erkrankungsrisiko erhöhen, heißen Risikofaktoren.
Bei vielen Krankheiten kennt man die Risikofaktoren aber noch nicht. Um sie zu finden, sind Biobanken wertvoll, in denen Proben lagern, die von denselben Personen zu unterschiedlichen Zeitpunkten im Leben abgenommen wurden. Darüber verfügt beispielsweise die NAKO-Gesundheitsstudie Externer-Link (Öffnet im neuen Fenster) . Sie ist Deutschlands größte Langzeit-Bevölkerungsstudie: In 18 Studienzentren werden über 205.000 zufällig ausgewählte Bürgerinnen und Bürger wiederholt medizinisch untersucht und zu ihren Lebensgewohnheiten befragt. Ziel ist es, Ursachen von Volkskrankheiten besser zu verstehen, Risikofaktoren zu erkennen und Prävention sowie Früherkennung zu verbessern.
Risikofaktoren können auch für Pharmaunternehmen relevant sein. Stellt sich etwa heraus, dass einer Krankheit regelmäßig eine bestimmte Virusinfektion vorausgeht, kann das Ausgangspunkt für Impfstoffentwicklung oder Präventionsstrategien sein. Untersuchungen Externer-Link (Öffnet im neuen Fenster) mit über Jahre gelagerten Serumproben haben den Zusammenhang zwischen einer vorangegangenen Infektion mit dem Epstein-Barr-Virus und Multipler Sklerose deutlich gestützt.
Was macht leistungsfähige Biobanken aus?
Für die Forschung besonders wertvolle Biobanken zeichnen sich durch mehrere Merkmale aus:
Erstens muss Biomaterial schon kurz nach der Entnahme substanz- und strukturschonend konserviert werden. Geschieht das nicht, dokumentieren Proben in erster Linie Degenerationsprozesse im Material und nicht das tatsächliche Krankheitsgeschehen.
Zweitens ist die standardisierte Handhabung der Bioproben entscheidend. Nur so sind Proben vergleichbar, die zu unterschiedlichen Zeiten, an unterschiedlichen Orten oder von unterschiedlichen Mitarbeiter:innen verarbeitet oder für die Forschung bereitgestellt wurden.
Drittens müssen zu jeder Probe möglichst ausführliche medizinische Informationen abrufbar sein. Eine biologische Probe ist für die meisten Forschungsfragen erst aussagekräftig, wenn sie mit Diagnose, Krankheitsverlauf, Therapieinformationen und Analyseergebnissen verbunden ist.
Viertens darf es keine Unklarheiten darüber geben, für welche Forschung das Material verwendet werden darf. Einwilligungen und Nutzungsfreigaben müssen nachvollziehbar dokumentiert sein.
Fünftens muss der Datenschutz und damit auch der Persönlichkeitsschutz solide organisiert und technisch implementiert sein.
Sechstens ist Größe wichtig. Viele Forschungsfragen lassen sich nur beantworten, wenn Proben zahlreicher Patient:innen mit derselben Krankheit oder derselben molekularen Konstellation verfügbar sind.
Was können vernetzte Biobanken besser?
Für Forschung zu einer seltenen Krankheit lässt sich die nötige Probenzahl oft nicht durch eine einzelne Biobank gewährleisten. Gleiches gilt für Untersuchungen zu seltenen Nebenwirkungen medikamentöser Therapien. Diese Limitationen können Biobanken überwinden, wenn sie sich geeignet vernetzen. Denn dann können Bestände aus mehreren Einrichtungen gemeinsam genutzt werden. So eine Vernetzung innerhalb Deutschlands treibt das German Biobank Network Externer-Link (Öffnet im neuen Fenster) schon seit einigen Jahren voran.
Mit der Einrichtung der „Biobank-Plattform für Deutschland“ soll diese Vernetzung nun ab Juli 2026 noch wesentlich erweitert und für akademische wie industrielle Forschungsvorhaben leichter nutzbar gemacht werden. Geleitet wird dieses mehrjährige Projekt vom Netzwerk Universitätsmedizin (NUM) Externer-Link (Öffnet im neuen Fenster) ; und finanziell gefördert vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR). Der vfa und andere Organisationen und Verbände Externer-Link (Öffnet im neuen Fenster) unterstützen das Projekt.
Für den Forschungs- und Innovationsstandort in Deutschland hat eine Biobank-Plattform von strategischer Bedeutung. Über die Integration und schnelle Verfügbarkeit qualitativ hochwertiger Bioproben bzw. Daten können nicht nur öffentliche und industrielle Forschungsfragen adressiert werden. Hierdurch zieht die Universitätsmedizin in Deutschland insgesamt internationale Aufmerksamkeit auf sich, die weitere Kooperationen mit öffentlichen und Industriepartnern anregt.