Dieses Projekt wird die Diversität derzeit bekannter Viren durch Hochdurchsatzsequenzierung viraler Genome im Grundwasser ermitteln. Eine offene virologische Fragestellung ist das Finden unbeschriebener Viren. Wir werden unsere kürzlich neu entwickelte Methode nun auch für Viren im Grundwasser weiterentwickeln. Ergänzend werden wir die verschiedenen Metatranskriptome der verschiedenen Standorte im Hainich vergleichen. Weiterhin werden wir die weitgehend unbekannte Halbwertszeit von Viren im Grundwasser ermitteln um somit Rückschlüsse auf die Kommunikationsunterbrechungen mit anderen Organismen machen zu können.
Hauptziel des Vorhabens ist die Charakterisierung der mikrobiellen Stoffwechselaktivitäten in semi-kontinuierlich betriebenen Biogasreaktoren auf Basis vorrangig auftretender mikrobieller Proteine und Enzyme. Die Ergebnisse dieser Studie sollen zur Entwicklung von Strategien zur Unterstützung der Hydrolyse von nachwachsenden Rohstoffen (multikriterielle Optimierung) mittels der gezielten Zugabe von ergänzenden Enzymen pilzlichen Ursprungs komplementär zum bereits vorhandenen endogenen Hydrolysepotenzial dienen. Im Rahmen von Teilvorhaben II erfolgt die systemanalytische Begleitforschung zu den mikrobiellen Stoffwandlungsprozessen der im Teilvorhaben I stattfindenden Fermentationen. Ziel ist die Ermittlung der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaften auf taxonomischer und funktioneller Ebene, das Monitoring von Veränderungen in der Struktur der mikrobiellen Gemeinschaften während der durchgeführten Fermentationen und der jeweiligen prozesstechnischen Variation sowie die Ermittlung von Veränderungen in der metabolischen Aktivität der mikrobiellen Gemeinschaft. Hierzu soll ein kombinierter Ansatz bestehend aus der kontinuierlichen Erfassung der mikrobiellen Populationsdynamik mittels DNA-basierten TRFLP-Fingerprints und punktuell erfolgender Charakterisierung der Zusammensetzung der mikrobiellen Lebensgemeinschaft und deren metabolischem Potential mittels hochauflösenden und kombinierten OMICS-Technologien angewandt werden. Durch den bioinformatischen Abgleich aller erhaltenen Datensätze soll ein funktionelles Netzwerk der Systemmikrobiologie erstellt werden.
In der Onkologie scheitern über 90 % aller in der Präklinik wirksamen Substanzen in der Klinik. Am Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regen. Med. (Uni-Klinikum Würzburg) werden humane dreidimensionale (3D) -Tumormodelle (OncoVaSc™) auf einer dezellularisierten Schweinedarm-Matrix (BioVaSc™) entwickelt. Diese spiegeln histologisch und durch eine geringere Teilungsrate die Tumor-Situation im Patienten besser wider. So zeigt unser 3D Lungentumormodell ein verbessertes Ansprechen auf die in der Klinik gebräuchliche anti-EGFR Therapie bei EGFR-Mutation. Weiterhin konnten wir auch eine erhöhte Chemoresistenz bei KRAS-Mutation zeigen, die klinischen Studien entspricht. Vorhabensziel: Durch eine in vitro/in silico fokussierte Vorauswahl von Substanzen und ihrer Kombinationen für die in vivo Testung sollen hier Tierversuche erheblich reduziert werden (50-90%; Refine und Reduce). Weiterhin soll unser Modell durch Vergleiche mit der Klinik und dem Tiermodell soweit validiert werden, dass das Modell für die Vorklinik durch die Firma Oncotest (Freiburg) implementiert werden kann und dadurch Tierversuche in der Wirksamkeitstestung ersetzt werden können (Replace). Parameter wie Apoptose, Proliferation und Signalwegs-Aktivierung beschreiben Ursachen für ein Therapie-Ansprechen oder Versagen. Diese werden in bioinformatische Modelle integriert (Uni Würzburg) und für Wirksamkeitsvorhersagen von Testsubstanzen und Kombinationen genutzt, die über die in vitro Testung zur Verfeinerung des in silico Modells führen. Zur Validierung werden die Ergebnisse aus dem in vitro und in silico Modell mit Ergebnissen aus Tiermodellen bei Oncotest und aus der Klinik verglichen. Neben der Testung von in silico Vorhersagen bei Resistenz von Tumoren mit EGFR- oder KRAS-Mutation, wird auch der klinisch relevante Biomarker ALK-EML untersucht und Gewebemodelle mit aus PDX-Modellen (patient derived xenografts) hergeleiteten Primärzellen aufgebaut und getestet.
Die Forschung der letzten Jahre hat dafür gesorgt, dass die in Vergessenheit geratene Wild-Pflanze Taraxacum koksaghyz (Tks) als Kautschuk produzierende Kulturart für Deutschland wieder entdeckt wurde. Grundlagen der nachhaltigen Nutzung entlang der Wertschöpfungskette wurden geschaffen: Von Züchtung/Agronomie über Rohstoffgewinnung bis zur Kautschukverarbeitung in Produktprototypen. Die Prototypen weisen äquivalente Eigenschaften auf wie die Produkte aus Hevea-Kautschuk, wodurch die Perspektive für die vollständige Industrialisierung absehbar ist. Obwohl Fortschritte in der Züchtung von Tks erzielt wurden, gilt es für die Steigerung der langfristigen Wirtschaftlichkeit die Züchtung zu forcieren. Basis moderner Pflanzenzucht ist die Selektion von Elitepflanzen anhand von 'SMART breeding' Technologien. Dafür ist ein umfassendes Verständnis der Genom-Struktur und -Sequenz notwendig, das aber für Tks nicht vorliegt. Daher ist das übergeordnete Projektziel die Etablierung einer SMART breeding Plattform für Tks durch Sequenzierung, Annotation und Integration von genomischen, epigenomischen und transkriptomischen Sequenzen. Die Datenanalyse mittels innovativer Bioinformatik wird in praktischen und interaktiven Trainings-Modulen an Nachwuchswissenschaftler vermittelt. Die Expertisen im Projektteam bestehend aus drei KMUs (Pflanzenzucht, -kultivierung und Bioinformatik) und einem anwendungsnahen F&E-Institut garantieren eine schnellstmögliche Umsetzung der Projektziele und somit eine wirtschaftliche Verwertung der Ergebnisse. Umfassende Sequenzierungen durch das Fraunhofer IME mit bioinformatischer Auswertung durch die Firma ecSeq von ausgewähltem Zuchtmaterial und gezielten Kreuzungen der Partner ESKUSA und hortilab werden ein tiefergehendes Verständnis wichtiger komplexer agronomischer Merkmale generieren.
Ziel des Vorhabens ist die Analyse von Transkriptom-, Proteom- und Metabolomdaten humaner Zellkulturen zur in vitro-Untersuchung toxikologischer Kombinationseffekte von Pflanzenschutzmitteln aus der Gruppe der Triazole. Transkriptom-, Proteom- und Metabolomdaten sollen aus von Projektpartnern bereitgestellten in vitro-Proben von humanen Zellkulturen bestimmt und mit bioinformatischen Methoden aufbereitet werden. Dabei wird die mögliche Wirkung von Pflanzenschutzmitteln aus der Gruppe der Triazole einzeln wie in Kombination auf Stoffwechselwege untersucht und visualisiert. Dazu wird geeignete Bioinformatik-Software bereitgestellt. Diese Bioinformatik-Software ermöglicht es im Anschluss den Projektpartnern, die Resultate für die toxikologische Modellierung zu nutzen.
Micro B3 will develop innovative bioinformatic approaches and a legal framework to make large-scale data on marine viral, bacteria; archaeal and protists genomes and metagenomes accessible for marine ecosystems biology and to define new targets for biotechnological applications. Micro B3 will build upon a highly interdisciplinary consortium of 32 academic and industrial partners comprising world-leading experts in bioinformatics, computer science, biology, ecology, oceanography, bioprospecting and biotechnology, as well as legal aspects. icro B3 is based on a strong user- and data basis from ongoing European sampling campaigns to long-term ecological research sites. For the first time a strong link between oceanographic and molecular microbial research will be established to integrate global marine data with research on microbial biodiversity and functions. The Micro B3 Information System will provide innovative open source software for data-processing, -integration, -visualisation, and -accessibility. Interoperability will be the key for seamless data transfer of sequence and contextual data to public repositories. Micro B3 will allow taking full advantage of current sequencing technologies to efficiently exploit large-scale sequence data in an environmental context. Micro B3 will create integrated knowledge to inform marine ecosystems biology and modelling. Moreover, it will facilitate detecting candidate genes to be explored by targeted laboratory experiments for biotechnology and for assigning potential functions to unknown genes. Micro B3 will develop clear IP agreements for the protection and sustainable use of pre-competitive microbial genetic resources and their exploitation in high potential commercial applications. To underline the translational character of Micro B3, outreach and training activities for diverse stakeholders are planned as well as an Ocean Sampling Day to transparently make project results accessible and gain valuable user feedback.
Microorganisms are the driving catalysts of biogeochemical cycles sustaining life in the ocean. Thus, the determination of their metabolic processes is fundamental for the understanding of marine ecosystems. Nevertheless, these are practically absent from current monitoring programs because of the considerable analysis complexity. Nowadays, advanced molecular techniques overcome former challenges. One of the promising approaches is the analysis of the transcripts in natural microbial assemblages (metatranscriptomes). Unfortunately, transcripts can degrade in less than 30 sec. Their unbiased detection in nature, especially from hypoxic or deep water habitats, is a challenge because they are subject to considerable modification simply due to sampling procedures. We developed already an adequate sampling technique for use at the CTD rosette. However, for monitoring of temporal and spatial variations autonomous event and/or time triggered in situ fixation instruments are essential on ocean observatories. Based on our system these independent instruments will be developed and tested in hypoxic waters. The procedure will be optimized concerning the sampling volume, fixative, and storage time under varying conditions, but also concerning bioinformatics to get reproducible data. Project outcome will be an AFISmon prototype applicable for the monitoring of biogeochemical processes.
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