Was sind eigentlich Core Facilities?

Wir wollten es ganz genau wissen und haben bei Prof. Dr. Elisa May nachgefragt. Sie leitet das Bioimaging Centre (BIC) an der Universität Konstanz und ist Gründungsvorsitzende der German BioImaging – Gesellschaft für Mikroskopie und Bildanalyse (GerBI-GMB).

Der Begriff „Core Facility“, so erklärt sie uns, leitet sich teilweise aus dem Lateinischen ab von „facilis“ für „leicht, mühelos, bequem“. Core Facilities sind demnach im Kern „Zentren, die die Forschungsarbeit erleichtern und auch ein Stück weit bequemer machen sollen“.

Überwiegend handelt es sich dabei um Labore, in denen aktuelle und gut gewartete Geräte gebündelt und nebeneinander bereitgestellt werden, um dort von internen wie externen Nutzerinnen und Nutzern für Forschungszwecke verwendet zu werden.

Andere Core Facilities nehmen aber beispielsweise auch Proben zur Analyse entgegen und verschicken die Messergebnisse im Anschluss an die Nutzer. Eine dritte Variante stellt Spezialwissen zur Verfügung, das für die Forschungsarbeit unabdinglich ist – etwa auf dem Feld der Datenanalyse oder der visuellen Verarbeitung von Daten.

Dieser Gedanke passt nicht nur besonders gut zur Universität Konstanz, sie lebt ihn auch aktiv seit ihrer Gründung: Die Vision einer über Disziplingrenzen hinweg genutzten Forschungsinfrastruktur geht seit jeher auch mit ihrem Verständnis gemeinschaftlich verwirklichter und interdisziplinär ausgerichteter Spitzenforschung einher.

Das Ziel von Core Facilities? Kosteneffizient und ressourcenschonend sicherzustellen, dass alle Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Konstanz unabhängig von ihrer fachlichen Zugehörigkeit, ihrer Karrierestufe oder ihrer eigenen Ausstattung Zugriff auf erstklassige Geräte haben, Anknüpfungspunkte für innovative Gemeinschaftsprojekte zu schaffen sowie Kompetenzen und Expertenwissen zu bündeln.

Welche Vorteile sich aus der Einrichtung gemeinschaftlich genutzter Gerätezentren ergeben und welchen Nutzen sowohl Forschende als auch Studierende daraus ziehen, erklärt Elisa May im Interview.
 

Welchen Nutzen zieht die Forschung aus den Core Facilities?

Core Facilities sind nicht nur ‚nice to have‘, sondern haben einen reellen Nutzen für die Forschung. Eine kürzlich durchgeführte Erhebung der Publikationen, die aus allen Core Facilities der naturwissenschaftlichen Sektion an der Universität Konstanz hervorgegangen sind, zählt 570 Publikationen über einen Zeitraum von vier Jahren, an denen sich Core Facilities beteiligt haben. 260 davon sind allein im Fachbereich Biologie entstanden – eine signifikante Anzahl, schlussfolgert Elisa May.

„Interessant ist dabei, dass rund ein Viertel dieser Publikationen von unterschiedlichen Forschungsgruppen – also kollaborativ – erarbeitet worden sind.“ Core Facilities bieten zudem die Möglichkeit, Impulse für neue Verbundforschungsvorhaben zu setzen. „Auf Core Facility-Seite haben wir einen sehr guten Überblick über unsere Nutzerinnen und Nutzer sowie ihre Forschungsprojekte und können gegebenenfalls Kontakte vermitteln“, so May. „Diese Vernetzungstätigkeit stellt einen Mehrwert der Core Facilities dar.“

Core Facilities können aber auch durch eigene Forschungsbeiträge neue Methoden und Anwendungsfelder erschließen. Bei den sehr interdisziplinären Projekten geht es meist um die Entwicklung neuer, kommerziell (noch) nicht verfügbarer Technologien.

Das Bioimaging Centre etwa verfügt hierfür über ein Entwicklungslabor, in dem BiologInnen und PhysikerInnen Seite an Seite neuartige Laserlichtquellen für die Manipulation von Zellen mit Licht aufbauen und einsetzen.

Auch die Lehre profitiere sehr von den Core Facilities, erklärt er weiter: „Die Studierenden meines Masterkurses „Nanochemie und -analytik“ können in Kleingruppen beispielsweise im Partikelanalysezentrum oder Nanostrukturlabor die in der Vorlesung besprochenen analytischen Techniken im Messbetrieb ansehen, teilweise auch für ihre selbst hergestellten Proben.

Nach Einarbeitung ist es bei manchen Geräten sogar möglich, dass sie die erforderlichen Messungen selbst durchführen. Dies bewirkt einen wesentlich besseren Lerneffekt, als diese Techniken nur theoretisch in der Vorlesung zu behandeln.“

„Mit der Geburt des Bioimaging Centre setzte eine gewisse Trendwende ein“, so Elisa May.

Insgesamt sind mittlerweile auf dem Campus mehr als 20 Core Facilities untergebracht, die die Natur- und Lebenswissenschaften ebenso miteinschließen wie die Geistes- und Sozialwissenschaften.

Der Fachbereich Biologie verfügt allein über fünf Core Facilities. In der Chemie und Physik sind es zusammen sechs, vier fallen auf die Informatik und Informationswissenschaft, Wirtschaftswissenschaft, Soziologie, Psychologie und Sportwissenschaft und sechs weitere auf die Sprachwissenschaft.

Achtung: Ausgewählte Einrichtungen stellen wir nach und nach in unserer Core Facilities-Reihe im Digitalmagazin der Universität CAMPUS.KN vor. Bleiben Sie dran, um mehr über die Technologien und Anwendungen zu erfahren, die auf dem Campus zur Verfügung stehen!

Das Bioimaging Centre (BIC)

Das Bioimaging Centre wurde am 1. November 2008 eröffnet und steht von Anfang an allen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Universität zur Verfügung. Biologinnen und Biologen untersuchen hier von Gewebe über Zellen bis hin zu Bakterien verschiedene Objekte. Wenn die Proben noch kleiner werden, es sich beispielsweise um Viren handelt, kommt das Electron Microscopy Centre zum Einsatz.

Das Bioimaging Centre beherbergt unter anderem sogenannte Konfokalmikrosope, mit denen sich dreidimensionale Rekonstruktionen von Proben herstellen lassen, die einen räumlichen Eindruck von Zellen vermitteln. Es verfügt außerdem über ein Hochauflösungsmikroskop, eine Technologie für die 2014 der Nobelpreis für Chemie an Eric Betzig, Stefan W. Hell und William E. Moerner verliehen wurde.

„Es schließt in gewisser Weise die Lücke zwischen Licht- und Elektronenmikroskopie, weil sich damit noch kleinere Strukturen wie etwa einzelne Moleküle in lebenden Zellen untersuchen lassen“, erklärt Elisa May. Die Lebendzellmikroskopie ist dabei ein Schwerpunkt des Bioimaging Centre: von der Teilung bis hin zum Tod kann das Leben einer Zelle in Echtzeit verfolgt werden. Moleküle in der Zelle zu beobachten ist hier möglich.

Den Ablauf am BIC schildert uns Elisa May wie folgt: „Bei Mikroskopie-Core Facilities ist es in der Regel so, dass die Nutzerinnen und Nutzer das Gerät selbst bedienen. Wenn sie ein Projekt geplant haben, kommen sie auf uns zu. Wir besprechen das Projekt, beraten zur Probenpräparation und Wahl des Mikroskops sowie zum Umgang mit den erhobenen Daten und der geeigneten Art der Auswertung. Die Nutzerinnen und Nutzer erhalten dann zunächst eine Schulung, in der sie lernen, das Gerät ihrer Wahl zu benutzen. Danach können sie es buchen und für den Zeitraum der Buchung Tag und Nacht nutzen. Bei Problemen steht das technische und wissenschaftliche Personal des BIC beratend und unterstützend zur Seite.“

Angebot und Nachfrage

In den vergangenen fünf Jahren habe sich das Konzept der Core Facilities mit Unterstützung der DFG immer mehr durchgesetzt, so Elisa May.

Die größte Entwicklung sei dabei tatsächlich an Universitäten zu beobachten, die im Vergleich zu außeruniversitären Einrichtungen bei der Etablierung von Core Facilities hinterherhinkten: „Wir sehen, dass der Bedarf an Beratung und an der Schaffung geeigneter Strukturen an Universitäten besonders hoch ist.

Von der institutionellen Anbindung, von den Personalstrukturen und Entwicklungsperspektiven ist die Core Facility im universitären Bereich immer noch ein Novum.“ Kurze Innovationszyklen stellen dabei eine wesentliche Herausforderung dar. „Man möchte up-to-date sein, muss dabei aber auch Angebot und Nachfrage berücksichtigen“, sagt Elisa May.

Wenn sich in der Rücksprache mit den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern tatsächlich eine Nachfrage nach neuerer Technik herauskristallisiert, wird gemeinsam nach einer Anschaffungsmöglichkeit gesucht. Über ihre Infrastrukturprogramme etwa ermöglicht die Universität Konstanz die Modernisierung existierender sowie die Etablierung neuer Technologien, mit denen sich die Qualität der Forschung maßgeblich steigern lässt: „Oft ist es so, dass eine bestimmte Expertise aus einer Arbeitsgruppe heraus entwickelt wird und sich daraus ein Bedarf ergibt, der dann schlussendlich zur Einrichtung einer neuen Core Facility führen kann.“

An der Universität Konstanz ist die Einrichtung neuer Forschungsinfrastrukturen und Core Facilities in einem eigens dafür eingerichteten Verfahren des Ausschusses für Forschungsfragen (AFF) geregelt. Erst wenn ein Pilotprojekt das Bewerbungsverfahren und die üblichen Evaluierungen erfolgreich durchlaufen hat, kann daraus ein Gerätezentrum erwachsen. „Wichtig ist, dass dieser Prozess immer in Absprache mit den Nutzerinnen und Nutzern stattfindet“.

Auch mit Blick auf die gesamtwissenschaftliche Landschaft kann die Einrichtung von Core Facilities auf lokaler Ebene von Vorteil sein: Dadurch, dass sich etwa deutsche Lichtmikroskopie-Zentren in einem Netzwerk organisierten, wurde von der DFG 2018 eine Großgeräteinitiative für Lichtmikroskopie ausgeschrieben. „Das war von Vorteil für die gesamte wissenschaftliche Gemeinschaft.“

Wer kümmert sich um die Daten, die in den Core Facilities erhoben werden?

„Das Problem der Daten – des Datenmanagements und der Datenanalyse – ist eine Herausforderung für uns alle“, sagt Elisa May. „Sie kann nur durch eine gemeinsame Infrastruktur bewältigt werden. Ein gemeinsames Konzept ist da unabdingbar.“

Mehr zum Thema Forschungsdatenmanagement an der Universität Konstanz lesen Sie in der kommenden Ausgabe des uni’kon.

Im Austausch mit der Gesellschaft

Die Core Facilities der Universität Konstanz dienen auch dem Austausch mit der Gesellschaft. Sie öffnen nicht nur externen Nutzerinnen und Nutzern aus Wirtschaft und Gesellschaft ihre Türen, sondern engagieren sich auch im Wissenstransfer und der Nachwuchsförderung. Das Bioimaging Centre etwa beteiligt sich seit einigen Jahren im Verbund mit weiteren Zentren der „German BioImaging – Gesellschaft für Mikroskopie und Bildanalyse“ am „Maus-Türöffner-Tag“, für den regelmäßig verschiedenste Veranstaltungsorte kleinen und großen Fans der „Sendung mit der Maus“ Tür und Tor öffnen.

An der Universität Konstanz geht es dabei um Transparenz und ganz besonders darum, dem Nachwuchs die Freude am wissenschaftlichen Arbeiten mit Geräten zu vermitteln. Bei den vergangenen Maus-Türöffner-Tagen 2017 und 2018 untersuchten die kleinen Forscherinnen und Forscher etwa unter wissenschaftlicher Anleitung des BIC-Teams, wie ihr Fingerabdruck unter dem Mikroskop aussieht, was sich im Inneren einer Hautzelle verbirgt und wie ein Mikroskop eigentlich aufgebaut ist. Einige Impressionen der Veranstaltung haben wir in unserer Bilderstrecke für Sie gesammelt.