Die Projektidee beruht darauf, dass manche Arten, Varietäten oder Provenienzen der Ulmen und Douglasien Resistenzen gegenüber den Erregern des Ulmensterbens bzw. der Douglasienschütte besitzen. Die Hintergründe für diese Krankheitsresistenzen sind bisher unbekannt und können durch das Pflanzengenom, durch epigenetische Veränderungen und/oder durch das Mikrobiom gefördert werden. Die chinesische Ulme (Ulmus parvifolia) ist, im Gegensatz zu der einheimischen Bergulme (U. glabra), oft resistent gegenüber dem Erreger des Ulmensterbens (Ophiostoma novo-ulmi). Bei der Douglasie (Pseudotsuga menziesii) ist bekannt, dass bei der Anfälligkeit gegenüber der Rostigen Douglasienschütte (Rhabdocline pseudotsugae) besonders Herkunftsunterschiede eine entscheidende Rolle spielen. So ist die Küstendouglasie (var. menziesii) widerstandsfähiger gegenüber dem Erreger der Krankheit als die Gebirgsdouglasie (var. glauca). Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll eine mögliche Beteiligung des Mikrobioms und des Epigenoms an der Ausprägung der Krankheitsresistenzen untersucht werden. Unter Verwendung beider Testsysteme soll eine effektive Methode zum Transfer der Mikrobiome resistenter Arten bzw. Varietäten auf anfällige Baumarten etabliert werden. Dazu werden verschiedene Übertragungsmethoden getestet. Hervorzuheben ist, dass im Gegensatz zu anderen biologischen Kontrollsystemen, bei denen Einzelisolate oder Konsortien verwendet werden, hier das vollständige Mikrobiom der resistenten Bäume übertragen werden soll. Die Wirkung der Mikrobiom-Übertragung soll durch Resistenztests mit den entsprechenden Erregern bewertet werden. Neben der phänotypischen Bewertung werden Untersuchungen der DNA Aufschluss darüber geben, ob die Mikrobiom-Übertragung epigenetische Veränderungen an den einheimischen Baumarten ausgelöst hat, die zur Resistenz führen.
Untersuchung möglicher indirekter Wirkungen elektromagnetischer Felder auf das Erbgut Ein immer wieder postulierter Wirkmechanismus von hochfrequenten elektromagnetischen Feldern ( HF EMF ) ist die Schädigung des Genoms durch direkte Veränderungen des genetischen Codes. Viele Studien in diesem Bereich lassen notwendige Qualitätskriterien, wie Verblindung oder eine adäquate Exposition , vermissen. Die Untersuchung soll die vorhandene Studienlage zusammenfassen und anschließend experimentelle Studien an Zellen durchführen. Worum geht es? Immer wieder wird die Befürchtung geäußert, dass hochfrequente elektromagnetische Felder das Erbgut schädigen oder verändern können. Das ist bis heute nicht nachgewiesen. Zudem sind hochfrequente Felder nicht energiereich genug, um das Erbgut direkt verändern zu können. Daher diskutiert die Wissenschaft, ob es möglicherweise indirekte bzw. sekundäre Wirkungen auf das Erbgut geben könnte. So könnten die Felder die sogenannten epigenetischen Modifikationen beeinflussen. Das sind chemische Veränderungen am Erbgut, die wieder rückgängig gemacht werden können. Alle diese epigenetischen Modifikationen zusammen werden Epigenom genannt. Es bestimmt, wie die genetischen Informationen des Erbgutes gelesen werden. Ein Schaden am Epigenom kann also wie ein direkter Schaden am Erbgut ein erster Schritt für Krankheiten sein. Wie ist die Ausgangssituation? Einige Studien untersuchten den Einfluss hochfrequenter Felder auf das Epigenom und das Ableseverhalten der genetischen Informationen des Erbguts. Zwischen diesen Studien gab es aber erhebliche Unterschiede darin, welche Zellen oder Tierarten untersucht wurden, wie lange die Zellen bzw. Tiere den Feldern ausgesetzt waren und welche Frequenzen genutzt wurden. Auch fehlen bei vielen Studien notwendige Qualitätskriterien wie Verblindung oder eine geeignete und nachvollziehbare Exposition (Ausgesetzsein gegenüber Feldern). Die Ergebnisse dieser zum Teil sehr unterschiedlichen Studien lassen sich aus Sicht des Strahlenschutzes daher schwer einordnen. Aus diesem Grund ist die Durchführung weiterer, qualitativ hochwertiger Studien für die weitere Risikobewertung notwendig. Welche Ziele hat das Forschungsvorhaben des BfS? Die erste Phase des Projekts ist eine Literaturstudie , um die vorhandenen Studien zusammenzufassen und nach definierten Qualitätskriterien zu bewerten. In der zweiten Phase des Projekts wird eine experimentelle Studie an bestimmten Zellen durchgeführt, um mögliche Veränderungen durch hochfrequente Felder zu untersuchen. Welche Zellen untersucht werden und die genauen Expositionsbedingungen ergeben sich aus der Literaturstudie aus Phase 1. Damit sollen möglicherweise relevante Beobachtungen bereits durchgeführter Studien überprüft werden. Stand: 11.10.2023
Einfluss von 5G-2R Frequenzen (27 und 40.5 GHz) auf das Transkriptom und Epigenom menschlicher Hautzellen Fachgespräch "Forschungsstand Stromnetze und Mobilfunk" Einfluss von 5G-2R Frequenzen (27 und 40.5 GHz) auf das Transkriptom und Epigenom menschlicher Hautzellen (PDF, 2 MB, Datei ist barrierefrei⁄barrierearm) Stand: 16.05.2022
a) Zielstellung:
In diesem Forschungsprojekt sollen die Mechanismen der Wirkung von Feinstäuben mit einer neuen epigenetischen Methode untersucht werden. Diese Kenntnisse sind in der Zukunft erforderlich, auch längerfristige Wirkungen (z.B. Lungenkrebs) frühzeitig abzuschätzen. Dieses Vorhaben schafft die Grundlagen dafür, das HBM durch einen neuen Wirkungsparameter zu ergänzen und somit eine Risikobeurteilung in Zukunft möglich zu machen.
b) fachliche Begründung:
Dass eine erhöhte Feinstaubbelastung zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen kann, ist bekannt. Auch sind einige epigenetische Veränderungen (DNA-Methylierungen, miRNAs) in Blutzellen bekannt, die mit einer erhöhten Feinstaubbelastung assoziiert sind. Wichtig sind aber besonders die Wirkungen an den Zellen, die in direktem Kontakt mit den Luftschadstoffen stehen. Diese Zellen der oberen und unteren Atemwege kommen im Sputum (abgehusteter Auswurf) und in der Nasallage (Nasenspülung) vor und können daher einfach gewonnen werden.
c) Herangehensweise:
Es soll eine Probandenstudie durchgeführt werden, in der zwei Kollektive miteinander verglichen werden: Probanden, die einer hohen Feinstaubbelastung ausgesetzt sind und solche mit einer niedrigen Belastung. Zunächst soll die Nasallavage auf epigenetische Veränderungen hin untersucht werden: zum einen sollen DNA-Methylierungen (Veränderungen an der DNA selbst) und zum anderen microRNAs (regulieren die Genexpression auf RNA-Ebene) analysiert werden. Zum anderen sollen Blutproben und Sputumproben gewonnen werden, die zu einem späteren Zeitpunkt auch epigenetisch analysiert werden sollen.
d) Output:
Erstmalig wird eine umfassende epigenetische Analyse von Veränderungen von Zellen, die mit der auslösenden Noxe Feinstaub direkt in Berührung kommen, möglich sein.
Aufgrund menschlicher Einflüsse ist das Leben aller Organismen zur Anpassung an die langfristigen Konsequenzen globaler Klimaveränderungen wie Extremtemperaturen, erhöhte UV Strahlung und Trockenheit gezwungen. Pflanzen sind die wichtigsten und grundlegenden Nahrungsquellen. Sie müssen aufgrund ihrer sesshaften Lebensweise den extremen Stressbedingungen besonders widerstehen können und haben deshalb spezielle Strategien entwickelt, auf Umweltveränderungen zu reagieren. Dazu gehören kurzfristige Abwehr- und Ausgleichsreaktionen, aber auch langfristige Anpassungen der genetischen Substanz. Die letzteren können entweder in der DNA kodiert (genetische Veränderungen) oder durch Faktoren markiert sein, mit denen die DNA verpackt ist (epigenetische Markierungen). Unser Projekt wird die Auswirkungen von verschiedenen Stressbedingungen auf diese vererbbaren Eigenschaften in Pflanzen untersuchen. In einem systematischen Ansatz sieben österreichischer Forschungsgruppen, bestehend aus ExpertInnen für Stressbiologie, Pflanzenentwicklung, genetische Stabilität oder epigenetische Vererbung, werden die genetische und epigenetische Vielfalt einer repräsentativen Pflanzenart unter akutem und chronischem Langzeitstress untersucht. Wir wollen ausserdem herausfinden, ob Umweltveränderungen die Variationsbreite des genetischen Materials in späteren Generationen erhöht. Diese könnte gegebenenfalls für Pflanzenzüchtungsprogramme genutzt werden.