Das Projekt "Online-Detektionssystem zum Nachweis von pathogenen Bakterien in Trinkwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rina-Netzwerk RNA Technologien GmbH durchgeführt. In einer Vorphase dieses Projektes soll die Entwicklung von Aptameren gegen maximal zwei Pathogene und die Entwicklung eines ersten Assays-Systems zum proof of principle erfolgen, in dem Daten bzgl. Spezifität, Sensitivität und Stabilität der Assays und Aptamere erhoben werden sollen. Zielmoleküle in der Aptamer-Generierung sind einerseits die aeroben, gramnegativen, nicht Sporen bildenden, beweglichen Stäbchenbakterien Legionella sp. und anderseits das Membran-assoziierte Enzym Sortase, eine Transpeptidase, welche in nahezu allen grampositiven Bakterien zu finden ist. Parallel soll die Entwicklung eines effizienten Assay-Systems auf Fluoreszenzbasis erfolgen, welches den Nachweis von Bakterien über Aptamere mit hoher Affinität und Spezifität ermöglichen soll. Diese Vorarbeiten sollen einem anschließenden Verbundprojekt als Grundlage für die Entwicklung einer Online-TrinkWasser-Analyse (OnTriWa) für Bakterien mittels Nukleinsäure-basierenden Reagenzien (Aptamere) dienen. Schwerpunkte in 6 von 9 Arbeitspaketen der RiNA: Aptamer-Generierung gegen zwei Targets mittels halbautomatisierten SELEX-Verfahrens mit Roboter Biosprint15 zur Isolierung angereicherter, affiner Nukleinsäure-Pools inkl. unabhängiger Monitoring-Systeme (PCR, DANA, FLAA); Aptamer-Auswahl, -Charakterisierung & -Optimierung bzgl. Affinität und Spezifität mittels bioinformatischer Analyse über NGS und diverser Verfahren (FLAA, EMSA, SPR); parallele Entwicklung eines Signalsystems auf Fluoreszenz-Basis (s. Skizze).
Das Projekt "Verhalten von Shiga Toxin bildenden Escherichia coli und Clostridium spp. in Biogasanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz durchgeführt. Schaffung eines analytischen Potentials am LGL, um schnell eine unbekannte bzw. neuartige Tierseuche infektionsdiagnostisch abzugrenzen und letztlich aufzuklären.
Das Projekt "EMBARK - Diagnostik und Überwachung der Resistenz gegen Antibiotika - Entwicklung von Instrumenten, Technologien und Methoden für den globalen Einsatz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Hydrobiologie, Professur für Limnologie (Gewässerökologie) durchgeführt. Derzeit häufen sich die Hinweise, dass Antibiotikaresistente Bakterien (ARB) oder deren Gene (ARG) in der Umwelt entstehen, von dort in die menschliche Gesellschaft gelangen und so die menschliche Gesundheit negativ beeinflussen. Insgesamt hat sich die Datenlage, dass mehr Menschen durch ARB sterben, erhärtet. Dies gilt insbesondere für gram-negative Bakterien, welche in der Regel in der Umwelt besser überleben als gram-positive Bakterien. Die erzielten Ergebnisse werden die Risikobewertung von AMR in Umweltkompartimenten unterstützen und anschließend zur Entwicklung evidenzbasierter Maßnahmen beitragen, um die Verbreitung von AMR zum Schutz der Gesundheit von Mensch, Tier und Pflanze zu mildern. Insbesondere die Evaluierung und Etablierung von Maßnahmen zur Entwicklung eines System-unabhängigen (oder Kompartiment-unabhängigen) Überwachungssystems stehen im Mittelpunkt dieses Projektes.
Das Projekt "Mikrobieller Verbrauch von Methanol in einem Grünland (MethanolSINK)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Landschaftsbiogeochemie durchgeführt. Grünländer sind global bedeutsame Quellen für atmosphärisches Methanol, einer der häufigsten und reaktivsten organischen Verbindungen (VOC) in der Troposphäre. In diesem Zusammenhang ist die Öko-Physiologie methanolnutzender Boden-Mikroorganismen bislang kaum untersucht worden. Vorlaufende Arbeiten des Antragstellers legen nahe, dass bislang unbekannte Mikroorganismen an der Methanoloxidation im belüfteten Boden beteiligt sind. Das beantragte Vorhaben wird aktive aerobe sowie anaerobe Methanol-Nutzer (inkl. grampositive Bakterien und Pilze) in einem Grünland untersuchen. An vier häufigen Grünland-Pflanzenarten wird mittels stabiler Isotopenbeprobung (SIP) untersucht werden, ob diese mit spezifischen Methanolnutzer-Gemeinschaften assoziiert sind. Im Verlauf einer Vegetationsperiode sollen außerdem der Methanolfluss und transkribierte Genmarker aktiver Methanolnutzer in dem zu untersuchenden Grünland erfasst werden. In einem ergänzenden Laborversuch wird das Verhältnis von boden-bürtigen zum aus oberirdischen Planzenteilen stammenden Methanol bestimmt werden, und 14C-Tracer-Experimente werden Aktivitäten im Boden und in der Phyllosphäre lokalisieren. Darüber hinaus werden anaerobe methanol-nutzende Mikroorganismen identifiziert und deren Abhängigkeit von ungewöhnlichen Spurenelementen (Seltene Erden) untersucht. In einer Zusammenarbeit mit J. Williams (MPI Mainz) und A. Held (Universität Bayreuth) werden in situ Methanolflüsse mittels Protonentransfer-Massenspektrometrie (PTR MS) bestimmt, um Flussdaten mit in situ aktiven Mikroorganismen korrelieren zu können. Ergebnisse der Arbeiten werden die Grundlage für künftige Abschätzungen zum Methanolfluss auf Ökosystemebene sein, basierend auf der Physiologie einzelner Mikroorganismen und deren Verteilung im Grünland.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, School of Engineering and Design, Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Zielsetzung ist zunächst die Identifikation der Formalkinetiken der Synthesegasverwertung von Clostridium aceticum und Clostridium carboxidivorans im kontrollierten Rührkesselreaktor, wobei insbesondere rekombinante Stämme zur Herstellung von Isobutanol, 1,4-Butandiol, 1-Hexanol und 1,6-Hexandiol untersucht werden sollen. Zur Untersuchung der Syngasverwertung im Litermaßstab soll ein neuartiges Hochdruckbioreaktorsystem entwickelt werden, das wahlweise als Rührkessel-, Blasensäulen-, Umlauf-, Membran-, Festbett- oder Tropfkörperreaktorsystem eingesetzt werden kann. Zielsetzungen sind zum einen die Identifikation besonders geeigneter Reaktorkonfigurationen für kontinuierliche Gasfermentationen (Raum-Zeit Ausbeute, Prozessstabilität) und zum anderen die modellgestützte Auswahl von geeigneten Betriebspunkten zur Erzielung hoher Produktkonzentrationen und/oder hoher Gasausbeuten. Das Vorhaben ist in drei Teilprojekte unterteilt: (i) Reaktionstechnische Untersuchungen zur Synthesegasverwertung von Clostridium aceticum im kontrollierten Rührkesselreaktorsystem. (ii) Reaktionstechnische Untersuchungen zur Synthesegasverwertung von Clostridium carboxidivorans im kontrollierten Rührkesselreaktorsystem. (iii) Vergleichende verfahrens- und reaktionstechnische Analysen von verschiedenen Bioreaktorkonzepten zur Synthesegas-Fermentation im kontrollierten Mehrzweckdruckreaktor zur Herstellung von Isobutanol, 1,4-Butandiol, 1-Hexanol und/oder 1,6-Hexandiol.
Das Projekt "Entwicklung und Evaluation eines Webcam Luminometers für den Leuchtbakterienhemmtest" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Ulm, University of Applied Sciences Labor Biotechnologie, Fakultät Mechatronik und Medizintechnik durchgeführt. Vibrio fischeri is a luminescent marine bacterium whose luminous intensity depends on the toxicity of its surroundings. By comparing light intensity before and after a certain contact time with a water sample, these bacteria can be used to detect various environmental toxins including unknown ones. A sample is considered nontoxic when the inhibition is less then 20 percent after 30min contact. In Germany, the luminescent bacteria inhibition test described in DIN EN ISO 11348 (Part 1) is a compulsory test for waste waters of industrial origin. Commercial Luminometers use Photomultiplier tubes for detection. PMTs are highly sensitive measurement devices hence the price of commercial instruments can be up to 15,000€ (including VAT). Our group has some experience with detection of low (fluorescent) light intensities by CCD cameras and webcams. In a preceding student research project we were able to prove that selected webcams are sensitive enough to detect luminescence by Vibrio fischeri in the low concentrations used in commercially available test kits. We now have developed a simple but sensitive Luminometer based on a low priced modified (black and white CCD chip and long exposure) webcam. The inhibition of various bacteria concentrations was compared to a commercial device as well as tests with actual samples. The webcam takes a picture of the light emitting test sample. The software then calculates the average luminescence of a pre defined region of interest. An additional feature is a LED for measurement of optical density which is needed to produce bacteria suspensions with standard concentrations.
Das Projekt "C. glutamicum als Plattform-Organismus für neue und effiziente Produktionsverfahren (BioProChemBB) - Teilvorhaben 4: Konstruktion und Charakterisierung von C. glutamicum-Stämmen zur Produktion von Succinat und Itaconat" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-1: Biotechnologie durchgeführt. Corynebacterium glutamicum wird seit Jahrzehnten erfolgreich für die biotechnologische Produktion von mehr als drei Millionen Tonnen Aminosäuren pro Jahr eingesetzt. Aufgrund der nachgewiesenen Eignung für die großtechnische Produktion hat sich C. glutamicum zu einem intensiv beforschten Modellorganismus in der Weißen Biotechnologie entwickelt. Das Ziel des ERA-IB-Verbundprojektes BioProChemBB bestand darin, C. glutamicum zu einem Plattform-Organismus weiterzuentwickeln, der nicht nur für die Produktion von Aminosäuren, sondern auch anderer industriell relevanter Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen eingesetzt werden kann. Im Fokus von BioProChemBB standen dabei verschiedene Dicarbonsäuren, die im Rahmen einer Studie des U.S. Department of Energy als vielversprechende chemische Bausteine aus nachwachsenden Rohstoffen identifiziert worden waren. Das Ziel des vorliegenden Teilprojekts 4 war die Konstruktion und Charakterisierung von C. glutamicum-Stämmen zur Produktion von Succinat und Itaconat. Succinat ist eine Plattform- Chemikalie, aus der eine Reihe bisher petrochemisch hergestellter 'Bulk'-Chemikalien synthetisiert werden können, wie z.B. 1,4-Butandiol, Tetrahydrofuran oder g-Butyrolacton. Itaconat ist eine ungesättigte C5-Dicarbonsäure, die unter anderem für die Herstellung von Polymeren von Interesse ist und z.B. petrochemisch erzeugtes Acrylat oder Methylacrylat ersetzen könnte. Für die Succinat-Produktion sollten sowohl die aerobe als auch die anaerobe Herstellung aus Glucose sowie aus Glycerin, einem Nebenprodukt der Biodiesel-Herstellung, etabliert werden. Die entsprechenden Stämme sollten rational über 'metabolic engineering' konstruiert werden, basierend auf dem umfangreichen Wissen zum Stoffwechsel und seiner Regulation in C. glutamicum. Für die Itaconat-Produktion sollte erstmals ein bakterieller Produktionsstamm entwickelt werden, der Vorteile gegenüber dem natürlichen Produzent Aspergillus terreus bieten könnte.
Das Projekt "Ein systembiologischer Ansatz zur Untersuchung der Adaptation von Bacillus subtilis an Glukosehunger - Quantifizierung der thermodynamischen und kinetischen Parameter des Netzwerks der CcpA - Regulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Institut für Mikrobiologie, Biochemie und Genetik, Lehrstuhl für Mikrobiologie durchgeführt. Das Ziel des hier vorgeschlagenen Projekts ist die Entwicklung eines systembiologischen Modells für die Katabolitenregulation (KKR) in B. subtilis. Dazu werden die Arbeitsgruppen um Prof. Hillen und Prof. Sauer gemeinsam topologische Modelle des KKR Regulons erstellen. Für die Entwicklung des Modells ist folgende Herangehensweise geplant: (I) Quantifizierung der Interaktionen der an der KKR beteiligten Komponenten(II) Bestimmung von Zustandsvariablen zur Abschätzung unbekannter und unzugänglicher Parameter und zur Validierung des Modells (III) Experimente zur Entwicklung und Validierung des Modells(IV) Entwicklung eines detaillierten kinetischen Modells des CcpA Regulons. In allen AT-reichen Gram positiven Bakterien ist das CcpA Regulon sehr ähnlich aufgebaut. Es reguliert die Expression industriell bedeutender Enzyme und von Regulatoren, die die Expression biotechnologisch interessanter Proteine steuern. In einigen pathogenen Organismen reguliert CcpA auch Virulenzgene. Ein quantitatives Verständnis dieses Regulons und des Metaboloms von B. subtilis ist deshalb sowohl für biotechnologische Anwendungen als auch für die Entwicklung neuer Antiinfektiva von Bedeutung.
Das Projekt "BioIndustrie2021 - Biokatalyse2021: Isolierung, Charakterisierung und Produktion antimikrobieller Peptide (AMPs) aus marinen Mikroorganismen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Planton GmbH durchgeführt. Antimikrobielle Peptide (AMPs) bilden eine Klasse von antibiotischen Substanzen mit einem breiten Wirkspektrum gegen Gram-negative und Gram-positive Bakterien, Pilze und enkapsierte Viren. In dem vorliegenden Vorhaben soll das in dieser Hinsicht noch weitgehend unbearbeitete marine Habitat erschlossen werden, um AMPs aus marinen Mikroorganismen zu isolieren. Schließlich sollen Wege zur Produktion und Vermarktung der Substanzen etabliert werden. Dabei steht die Suche nach antibiotisch wirksamen Substanzen für den Bereich der Kosmetik, der Nahrungsmittelindustrie und des Pflanzenschutzes im Fokus der Arbeiten. AMPs werden aus marinen Mikroorganismen isoliert, die biologische Aktivität der AMPs gegen eine Reihe von klinisch und biotechnologisch relevanten Mikroorganismen bestimmt, die chemische Struktur aufgeklärt und Wege zur Produktion etabliert. Darüber hinaus werden die Gene für ihre Biosynthese identifiziert sowie deren Sequenz und die Synthesewege der Substanzen aufgeklärt. Mittels gentechnischer Verfahren sollen synthetische Peptide hergestellt werden, die eine neue Klasse von Peptid-Antibiotika repräsentieren.
Das Projekt "Biodiversität gegen die Verbreitung von Antibiotika-Resistenzen in der Umwelt (ANTIVERSA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Hydrobiologie, Professur für Limnologie (Gewässerökologie) durchgeführt. Derzeit häufen sich die Hinweise, dass Antibiotikaresistente Bakterien (ARB) oder deren Gene (ARG) in der Umwelt entstehen und von dort in die menschliche Gesellschaft gelangen und so die menschliche Gesundheit negativ beeinflussen. Dies gilt insbesondere für gram-negative Bakterien, welche in der Regel in der Umwelt besser überleben als gram-positive Bakterien. Die erzielten Ergebnisse werden die Risikobewertung von antimikrobiellen Resistenzen (AMR) in Umweltkompartimenten unterstützen und anschließend zur Entwicklung evidenzbasierter Maßnahmen beitragen, um die Verbreitung von AMR zum Schutz der Gesundheit von Mensch, Tier und Pflanze zu mildern. Mit dem ANTIVERSA-Projekt wollen wir die Hypothese testen, dass die Persistenz und damit die Fülle und Vielfalt von klinisch relevanten ARGs und ARBs umgekehrt mit der mikrobiellen Diversität korreliert ist. Wir schlagen hier vor, zu bewerten, ob (i) eine hohe biologische Vielfalt als ökologische Barriere für die Ausbreitung und Persistenz von ARB und ARGs aus verschiedenen anthropogenen Kontaminationsquellen dienen kann, (ii) wie die Art der AMR-Vektoren (ARB versus freie DNA versus die Vesikel gebundene Fraktion) den Barriereeffekt beeinträchtigt und (iii) wie z.B. Gülle oder Kläranlagenabwässer den Invasionsprozess der ARB oder ARG beeinflussen. Es wird experimentell die Hypothese getestet, dass die Biodiversität der mikrobiellen Gemeinschaften den Invasionserfolg von ARG und ARB beeinflussen basierend auf Proben aus der vorhergehenden Untersuchung. Es werden molekulare Methoden genutzt, um die mikrobielle Diversität zu erfassen (Targeted Metagenomik) als auch der Resistenzgene (Non-Targeted Metagenomik). Zudem werden die Resistenzgene mit einer quantitativen molekularen Methode quantifiziert (qPCR).
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| Förderprogramm | 33 |
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