Botulinumtoxin wird zur Behandlung von Krankheiten sowie in der ästhetischen Medizin eingesetzt. Obwohl Alternativen existieren, wird die Aktivität des aus C. Botulinum- Kulturen gereinigten Neurotoxins meist über einen Maus-Letalitäts-Test bestimmt. Bei Vorarbeiten wurden neuronale Tumorzelllinien entwickelt, in denen die Stimulus-abhängige Freisetzung eines in neurosekretorische Vesikel umgeleiteten Reporterenzyms durch Botulinumtoxin gehemmt wurde. Das System ist grundsätzlichen für die Bestimmung der Botulinumtoxinaktivität geeignet, weist aber noch Nachteile auf. Die empfindlichsten Zielstrukturen des Botulinumtoxins im Menschen sind Motoneurone. Daher soll das in den Vorarbeiten entwickelte Reportersystem in transgene humane Motoneurone (MNs) eingebracht werden, die aus neuronalen (NSCs) oder induzierten pluripotenten humanen Stammzellen (hiPSCs) differenziert werden. Damit könnten die Vorteile beider Systeme, die hohe Empfindlichkeit der aus Stammzellen differenzierten Neurone sowie das universell anwendbare und technisch einfache Nachweissystem, in einem Testsystem kombiniert werden. Ziel ist es, mit diesen Zellen einen praxistauglichen Test zu entwickeln, der die Bestimmung der Aktivität von Botulinumtoxin in pharmazeutischen Zubereitungen erlaubt und ein Alternativverfahren zum Maus-Letalitäts-Assay darstellt. 1) Testung unterschiedlicher Differenzierungsprotokolle und Stammzellen; 2) Charakterisierung der differenzierten Zellen bezüglich der Expression der als relevant identifizierten Botulinumtoxin-Targets; 3) Differenzierung nach den zuvor etablierten Protokollen der in Potsdam hergestellten transgenen Stammzellen, die das Reporterkonstrukt im AAVS1-Lokus integriert haben; 4) Stimulus-abhängige Freisetzung des Reporters ist in den aus transgenen Stammzellen differenzierten Motorneuronen 5) Validierung des Testsystems mit den neu etablierten Zellen an den Standorten Potsdam und Hannover von unabhängigen Experimentatoren.
Klärung ob und ggf. wie eine Übertragung der Erreger auf den Menschen möglich ist. Umfassende Statuserhebung mit dem Ziel eine fundierte, Beurteilung von Befunden bei lebensmittelliefernden Tieren sowie in den entsprechenden Lebensmitteln zu ermöglichen. Umfassende Risikobewertung für ausgewählte Stoff-Erreger-Kombinationen
A) Problemstellung: Clostridium botulinum ist ein weltweit verbreitetes Boden- und Sedimentbakterium, das unter geeigneten Bedingungen ein Toxin produzieren kann, das bei Mensch und Tier zu Botulismus - einer schweren Lebensmittelvergiftung mit oft tödlichem Ausgang - führen kann. Durch Untersuchungen von Prof. Böhnel, Universität Göttingen, wurde nachgewiesen, dass Kompost Clostridium botulinum enthalten kann. Daraufhin wurde vom UBA ein UFOPLAN-Vorhaben mit zwei Teilprojekten initiiert. Im ersten Teilprojekt wurde untersucht, ob es auf dem Weg zum Verbraucher (z.B. Blumenerde) zu Toxinbildung kommen kann. Das Vorhaben wurde 2000 abgeschlossen mit dem Ergebnis, dass eine aktuelle Gefährdung der Verbraucher durch Toxinproduktion nicht gegeben ist. Im zweiten Teilprojekt (FKZ 20062201) wurde untersucht, wie mit Kompost ausgebrachte Clostridium botulinum Bakterien auf einer landschaftlichen Nutzfläche überleben. Es zeigte sich, dass sie Überlebensfähigkeit von Clostridium botulinum erstaunlich groß war. Auch nach Ende des Forschungsprojektes waren noch hohe Bakterienkonzentrationen im Boden nachweisbar. Für eine Risikoabschätzung ist es sehr wichtig, das Überleben von Clostridium botulinum in diesem Boden weiter zu verfolgen. B) Durchführung: Die bereits im vorausgegangenen Projekt mit Clostridium botulinum haltigen Kompost angeimpften Versuchsflächen werden weiter aus das Überleben dieser Bakterien untersucht. C) Ziel des Vorhabens ist eine Risikoabschätzung beim Ausbringen von biologischen Materialien, die Clostridium botulinium enthalten können, auf landwirtschaftliche Nutzflächen.
Die gesetzlich vorgeschriebene Wirksamkeitsbestimmung der als Arzneimittel und Kosmetika hergestellten Botulinum-Neurotoxine BoNT/A und BoNT/B mittels LD50-Test erfordert jährlich über 600.000 Mäuse. Dieser qualvolle Tierversuch soll ersetzt werden. Wir wollen Assays entwickeln, die den Wirkmechanismus der Toxine (Bindung an Neuronen - Translokation in die Zelle - Spaltung neuronaler Proteine) in vitro abbilden. Botulinum-Neurotoxine wirken nach demselben Prinzip wie das Tetanus-Neurotoxin (TeNT). Wir haben bereits eine In-Vitro-Methode zur Bestimmung von TeNT entwickelt, die aktives Toxin anhand seiner Bindungsfähigkeit und Proteaseaktivität nachweist. Diese Strategie soll nun auf BoNT/A und BoNT/B übertragen werden und als Alternativtest dienen. Hierzu müssen zunächst die in dem Test verwendeten Bindungs- und Substratmoleküle an die Rezeptor- und Proteasespezifitäten der jeweiligen Botulinumtoxine angepasst und die Testbedingungen für jedes Toxin umfassend optimiert werden. Danach soll die Transferierbarkeit der Methode in andere Labore geprüft und ein Vergleich mit dem Tierversuch durchgeführt werden. Schließlich soll zur Validierung der Methode ein europäischer Ringversuch initiiert werden. Nach der Validierung wird eine Aufnahme der Methode in das Europäische Arzneibuch angestrebt, um eine breite Anwendung anstelle der LD50-Tests zu erreichen. Zudem soll geprüft werden, ob sich die Methode auch für weitergehende Anwendungen (z.B. Prüfung von Botulismusimpfstoffen) eignet.
Problemstellung und Zielsetzung: Erfassung der Nahrung, mit der das Gift von den Wasservoegeln aufgenommen wird; oekologische Voraussetzungen fuer die Vermehrung und Toxinproduktion von Clostridium botulinum. Methodischer Ansatz: 1. Nachweis von Clostridium botulinum im Biotop, in Kadavern und Nahrungsorganismen. 2. Chemische Wasseruntersuchungen, vor allem Stickstoff und Phosphor, Populationsuntersuchungen und quantitative Toxinnachweise bei Nahrungsorganismen (Fliegenlarven und -imagines), Plankton, Schlammfauna. 3. Quantitative Toxinnachweise im Verdauungstrakt der Wasservoegel, Nahrungsoekologie betroffener Vogelarten an den Lacken. Anwendungsgebiet: Seewinkellacken sind Rastplaetze von internationaler Bedeutung fuer Wasservoegel, Funktion durch Botulismus eingeschraenkt.
Ziele: Erfassung der Nahrung, mit der das Gift von den Wasservoegeln aufgenommen wird; oekologische Voraussetzungen fuer die Erhoehung der Toxinproduktion von Clostridium botulinum. Methoden: Nachweise von Cl botulinum im Biotop, in Kadavern und Nahrungsorganismen. Chemische Wasseruntersuchungen, Populationsuntersuchungen und quantitative Toxinnachweise bei Nahrungsorganismen (Fliegenlarven und -imagines, Plankton, Schlammfauna). Nahrungsoekologie betroffener Vogelarten an den Lacken. Nur wenige Arbeiten beschaeftigen sich mit den oekologischen Zusammenhaengen bei Wasservogel - Botulismus. Im Rahmen des Projektes soll ua geprueft werden, wieweit Zusammenhaenge zwischen Botulismus und Gewaessereutrophierung bestehen.
Das Vorhaben zielt auf die Herstellung eines Trägersubstrats für TiO2 - Partikel ab, die zur intensiven Entkeimung von Ab- und Brauchwässern mit Hilfe von UV-Strahlung genutzt werden. Das Substrat soll: - Keramischer Natur sein, da Träger auf Polymerbasis durch hohe Leistungsdichte der UV-Strahlungsquellen zerstört, die TiO2 - Partikel ausgeschwemmt werden und die Entkeimungszelle an Funktion verliert. - Eine hohe Oberfläche besitzen, damit die Kontaktfläche von Ab- oder Brauchwasser mit dem Trägersubstrat entsprechend hoch ist. - Zur Erzielung einer möglichst hohen Betriebssicherheit die Möglichkeit zur thermischen Reinigung von organischem Material bieten. - Für eine ozonfreie Entkeimung geeignet sein. Das Substrat soll in Form einer Entkeimungszelle Abwasser bis auf Trinkwasserqualität entkeimen, Brauchwasser von Biogasanlagen von Bakterien befreien (speziell vom anaerob lebenden Bakterium Clostridium Botulinum) oder Bohrschlämme entkeimen.
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