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Alternativmethoden - Verbundprojekt: MoNLightBoNT-Assay - Entwicklung eines Assays zur Bestimmung der Aktivität von Botulinumtoxin auf Basis transgener zu Motoneuronen differenzierter humaner Stammzellen, Teilprojekt B

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.

Alternativmethoden - Verbundprojekt: MoNLightBoNT-Assay - Entwicklung eines Assays zur Bestimmung der Aktivität von Botulinumtoxin auf Basis transgener zu Motoneuronen differenzierter humaner Stammzellen^Teilprojekt B, Teilprojekt A

Entwicklung eines BoNT Wirksamkeits-Assays an humanen synaptischen Netzwerken als Alternativmethode zum LD50 Maus Test mittels iPSC-Technologie

Vorkommen von Clostridium botulinum in Biokompost und anderen Bodenverbesserungsmitteln bzw. Wirtschaftsduengern - Teil 1: Auswirkung von Verpackung, Transport und Anwendung von Kompost auf die Toxinproduktion

Clostridium botulinum ist ein weltweit verbreitetes anaerobes Boden- und Sedimentbakterium, das sich besonders beim Vorliegen von Eiweiss gut vermehrt. Daher tritt es auch in nicht genuegend sterilisierten Lebensmitteln (z.B.: Fisch, Fleisch und Bohnenkonserven) auf. C. botulinum ist in der Lage, Toxine zu produzieren, die bei Mensch und Tier zu Botulismus, einer schweren Lebensmittelvergiftung mit oft toedlichem Ausgang, fuehren. Duch Untersuchungen von Prof. Boehnel, Universitaet Goettingen wurde nachgewiesen, dass Kompost C. botulinum enthalten kann. Daraufhin wurden von der DBU ein Forschungsprojekt initiiert, bei dem in verschiedenen Biokompostanlagen der Biokompost auf das Vorkommen von C. botulinum untersucht wird. Dieses Projekt hat als Schwerpunkt die Untersuchung von Biokompostanlagen in Niedersachsen und wird noch bis August 1999 laufen. Die bisherigen Ergebnisse dieses Projekts zeigen eine weite Verbreitung des Bakteriums C. botulinum mit der Faehigkeit Toxine zu bilden im Biokompost. In Laborexperimenten konnte nachgewiesen werden, dass diese Bakterien bei Lagerung des Kompostes unter feuchten und sauerstoffarmen Bedingungen auch tatsaechlich Toxine bilden. Aus diesen Ergebnissen kann eine moegliche Gefaehrdung von landwirtschaftlichen Nutztieren aber auch von Endverbrauchern (moeglicherweise z.B. durch Blumenerde) unterstellt werden. Die bisherigen Ergebnisse zur Toxinproduktion stuetzen sich nur auf Laborexperimente, bei denen fuer die Clostridien guenstige Wachstumsbedingungen eingestellt wurden. In diesem UFOPLAN-Vorhaben soll in der Praxis untersucht werden, ob beim Weg von der Herstellung des Kompostes zum Verbraucher und bei der Verwendung des Kompostes im Haushalt Bedingungen auftreten, die ein Wachstum und Toxinproduktion von C. botulinum ermoeglichen. Die Ergebnisse des UFOPLAN-Projektes sollen eine Risikoabschaetzung zum Vorkommens von C. botulinum bei der Verwendung von Komposten im Haushalt ermoeglichen und die Formulierung von eventuell notwendigen Vorsorgemassnahmen erleichtern.

Biogas: Abundanz und Vielfalt von Clostridien in landwirtschaftlichen Biogasanlagen unter besonderer Berücksichtigung von Clostridium botulinum

Clostridium botulinum und Clostridium difficile - Statuserhebungen der beiden Errerger entlang der Lebensmittelkette ('from stable to table')

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

Vorkommen von Clostridium bolutinium in Biokompost und anderen Bodenverbesserungsmitteln bzw. Wirtschaftsduengern - Teil 2: Vergleichende Risikoabschaetzung

Clostridium botulinum ist ein weltweit verbreitetes anaerobes Boden- und Sedimentbakterium, das sich besonders beim Vorliegen von Eiweiss gut vermehrt. Daher tritt es auch in nicht genuegend sterilisierten Lebensmitteln (z.B.: Fisch, Fleisch und Bohnenkonserven) auf. C. botulinum ist in der Lage, Toxine zu produzieren, die bei Mensch und Tier zu Botulismus, einer schweren Lebensmittelvergiftung mit oft toedlichem Ausgang, fuehren. Durch Untersuchungen von Prof. Boehnel, Universitaet Goettingen, im Rahmen eines DBU-Projektes wurde nachgewiesen, dass Kompost C. botulinum-Bakterien enthalten kann. Daraufhin wurde vom UBA ein Forschungsvorhaben zur Untersuchung von Biokomposten auf Botulinumtoxine vergeben. Das Vorhaben wurde im Januar 2001 beendet. In keiner der untersuchten Biokompostproben wurden Botulinumtoxine eindeutig nachgewiesen. Die Untersuchungen bestaetigen aber das Vorkommen von C. botulinum-Bakterien in Biokompostproben. Biokompost ist, wie wir durch Untersuchungen aus anderen Laendern wissen, sowohl im landwirtschaftlichen als auch im haeuslichen Bereich nicht die einzige Quelle fuer toxinbildende C. botulinum. Um eine realitaetsnahe Einschaetzung des Gefaehrdungspotentials zu ermoeglichen, muessen vergleichende Resikoabschaetzungen durchgefuehrt werden, die andere, schon seit langer Zeit bestehende Quellen mit einbeziehen. Dazu wurden in dem DBU-Vorhaben stichprobenartige Untersuchungen an Klaerschlamm, Guelle und Erden durchgefuehrt. Die Ergebnisse zeigen, dass auch in diesen Bereichen mit dem Auftreten von toxinbildenden C. botulinum gerechnet werden muss. Die Datenlage ist aber fuer allgemeine Schlussfolgerungen bei weitem nicht ausreichend. In diesem UFOPLAN-Vorhaben sollen daher, in Biokomposten und anderen in der landwirtschaftlichen Produktion verwendeten Stoffen sowie bei Verfahren (u.a. Anaerobanlagen) Untersuchungen zur Konzentration von C. botulinum-Bakterien durchgefuehrt werden. Dafuer sollen so weit als moeglich neu entwickelte, Tierversuch-unabhaengige Methoden eingesetzt werden. Ausserdem soll untersucht werden, wie sich C. botulinum-Bakterien und Botulinumtoxine im Boden unter natuerlichen Bedingungen verhalten. Die Ergebnisse des UFOPLAN-Projektes sollen eine realitaetsnahe Risikoabschaetzung zum Vorkommen von C. botulinum im Kompost ermoeglichen.

Entwicklung eines In-vitro-Testprinzips für die Aktivitätsbestimmung von Botulinumtoxinen zum Ersatz von Tierversuchen

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.

Naturraumpotential Neusiedler See - Seewinkel - Vorkommen, Toxinproduktion von Clostridium botulinum im Biotop, in Kadavern und Nahrungsorganismen (Invertebraten); Wasserchemie, Entwicklung der Invertebratenfauna; Giftaufnahme durch Wasservoegel

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.

Herstellung von keramischen Filtern zur photokatalytischen Entkeimung von Abwässern mittels Elektrospinning

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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