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Charakterisierung von Exosomen nach in vitro und in vivo Bestrahlung als Marker der Strahlenexposition - Vorhaben 3616S32260

Exosomen sind eine Klasse extrazellulärer Vesikel, die von den allermeisten Zelltypen freigesetzt werden. Sie enthalten Proteine, Lipide und Nukleinsäuren. Zunächst wurden Exosomen lediglich als Instrumente zur Ausschleusung zellulärer Bestandteile gesehen. Mittlerweile ist aber auch bekannt, dass Exosomen von anderen Zellen aufgenommen werden und deren Phänotyp beeinflussen und somit ein Element der Zell-Zell Kommunikation darstellen. In einigen Tumorzelllinien wurde bereits gezeigt, dass ionisierende Strahlung die Zusammensetzung und Funktion von Exosomen verändert (AP1). Untersuchungen zum Einfluss ionisierender Strahlung auf die exosomen-vermittelte Zell-Zell Kommunikation von nicht-malignen normalen Zellen fehlen derzeit noch weitgehend. In diesem Projekt wurden strahlen-induzierte Veränderungen in der Protein und microRNA Zusammensetzung von Exosomen aus verschiedenen nicht-malignen Zellkultur Modellsystemen identifiziert (Lymphozyten, Fibroblasten, Endothel- und Epitehlzellen, AP2-AP4). Dabei bezogen sich die Proteinveränderungen sowohl auf Proteine in den Exosomen als auch auf deren Oberfläche (AP3). Unter anderem wurden auch Veränderungen in Exosomen nachgewiesen, die aus primären Lymphozyten von gesunden Spendern nach ex vivo Bestrahlung freigesetzt wurden. Um diese Ergebnisse in vivo Daten gegenüberzustellen wurden in AP5 Kandidatenproteine und microRNAs in Exosomen aus dem Blut von Strahlentherapiepatienten untersucht. Insgesamt zeigte dieses Projekt, dass exosomale microRNA und Protein Signaturen nach in vitro Bestrahlung der Donorzellen zelltyp- und dosis-spezifisch verändert werden. Auch nach in vivo Bestrahlung (Strahlentherapiepatienten) wurden Veränderungen in der exosomalen microRNA und Proteinzusammensetzung festgestellt. Da sich Exosomen durch ihre Stabilität auszeichnen und außerdem biologische Marker beinhalten, die nicht immer in den korrespondierenden Körperflüssigkeiten vorkommen, könnten diese besonders empfindliche und spezifische diagnostische Signaturen liefern. Die hier gefundenen Veränderungen sollten in weiteren strahlen-relevanten Kollektiven validiert werden um deren Eignung als Biomarker für Strahlenexposition zu testen. Zum weiteren Verständnis von Strahlenrisiken sollten auch potentielle funktionelle Unterschiede von Exosomen aus bestrahlten und nichtbestrahlten Zellen in einem Folgeprojekt abgeschätzt werden.

AMELAG Abwassermonitoring für die epidemiologische Lagebewertung

AMELAG Abwassermonitoring für die epidemiologische Lagebewertung Im Projekt „Abwassermonitoring für die epidemiologische Lagebewertung“ erheben Umweltbundesamt und Robert Koch-Institut die Viruslast von SARS-CoV-2 und anderen Erregern im Abwasser. Das interdisziplinäre Team setzt direkt den One-Health Gedanken um: Forschungsdaten aus dem Bereich Umwelt und öffentliche Gesundheit werden zeitnah aufgearbeitet, zusammengeführt und öffentlich bereitgestellt. Gemeinsam für die Gesundheit aller Das Umweltbundesamt (⁠ UBA ⁠) und das Robert Koch-Institut (⁠ RKI ⁠) erfassen im Kooperationsvorhaben „Abwassermonitoring für die epidemiologische Lagebewertung“ (AMELAG), ob und in welcher Häufigkeit SARS-CoV-2-Virusgenfragmente an knapp 170 Kläranlagen deutschlandweit im Abwasser vorkommen. So kann die lokale Verbreitung von Viren wie SARS-CoV-2 und möglichen Virusvarianten zeitnah erfasst und beurteilt werden. An diesem durch das Bundesministerium für Gesundheit (⁠ BMG ⁠) geförderten Kooperationsprojekt sind auch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (⁠ BMUV ⁠), der Sanitätsdienst der Bundeswehr sowie für Gesundheit und Abwasser verantwortliche Behörden der 16 Bundesländer beteiligt, darüber hinaus Kläranlagenbetreibende, Labore, Logistikunternehmen sowie zahlreiche weitere Forschungseinrichtungen und Universitäten. Das AMELAG-Vorhaben setzt beispielhaft den im Koalitionsvertrag der Bundesregierung erwähnten One-Health Gedanken um: Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unterschiedlichster Fachdisziplinen arbeiten hier täglich kollaborativ und intersektoral zusammen. Nur so können die Expertisen aus den Bereichen Umwelt- und Naturwissenschaften, Gesundheitswissenschaften und öffentlicher Gesundheit, Data Science und Statistik das Abwasser als eine verlässliche Datenquelle für die Information der Öffentlichkeit und eine evidenzbasierte Politikberatung erschließen. Ablauf der Abwassersurveillance in AMELAG Verschiedene Krankheitserreger und deren Abbauprodukte reichern sich in menschlichen Ausscheidungen (z.B. Stuhl und Speichel) an und gelangen in das Abwasser. Abwasserproben werden mehrmals pro Woche am Zulauf von Kläranlagen entnommen. In der Regel wird nach der ersten mechanischen Reinigung, dem Rechen und dem Sandfang, automatisiert eine 24h-Mischprobe gewonnen. Diese Proben werden gekühlt in ein Labor transportiert und mit geeigneten Anreicherungsmethoden aufbereitet. Die Erbinformation (⁠ DNA ⁠/⁠ RNA ⁠) wird anschließend extrahiert und die vorhandenen Virusgenfragmente mittels der Polymerase-Kettenreaktion (engl. polymerase chain reaction, PCR) quantitativ erfasst. Neben den Routinemessungen der SARS-CoV-2-Genfragmente werden am Umweltbundesamt auch verschiedene weitere Methoden zum Nachweis klinisch relevanter Infektionserreger (z. B. Influenzavirus A/B) entwickelt und etabliert. Nach einer Datenprüfung hinsichtlich Qualität und Plausibilität, werden die Monitoringdaten von den datenliefernden Stellen in die eigens dazu eingerichtete Datenbank „Pathogene im Abwasser“ ( PiA-Monitor ) am Umweltbundesamt eingepflegt und verwaltet. Dort werden sie weiterverarbeitet, um witterungsbedingte Schwankungen des Rohabwasserstroms auszugleichen („Normalisierung“). Die normalisierten Datenwerte werden anschließend vom ⁠ RKI ⁠ als Verlaufskurve dargestellt, einer Trendberechnung unterzogen und im AMELAG-Wochenbericht sowie im Infektionsradar durch RKI und ⁠ BMG ⁠ veröffentlicht. Zusammen mit anderen Surveillance-Systemen wird eine epidemiologische Bewertung vorgenommen, die wiederum das Ableiten von Maßnahmen für den Gesundheitsschutz der Menschen und eine evidenzbasierte Politikberatung unterstützt. Link zum AMELAG-Erklärvideo: Was ist Abwassersurveillance (Youtube-Link) Wissenschaftliche Fragestellungen und Forschung am ⁠ UBA ⁠ Erarbeitung von Verfahren für den Nachweis von Infektionserregern und antimikrobiellen Resistenzen (AMR) in Abwasserproben – Forschung am Umweltbundesamt im Fachgebiet Mikrobiologische Risiken Es werden Konzepte für Methoden zum belastbaren Nachweis von relevanten Infektionserregern (einschließlich deren Antibiotikaresistenzen) in Abwasserproben entwickelt. Der Fokus liegt dabei auf Enterobakterien mit klinisch wichtigen Antibiotikaresistenzen. Um diese in den Abwasserproben zu identifizieren wird ein mehrstufiger Screening-Prozess entwickelt, der sowohl auf den direkten Nachweis der lebendigen Bakterien wie auch auf den Nachweis von Resistenzgenen und weiteren Sequenzinformationen abzielt. Hierbei kommen unter anderem massenspektrometrische Messmethoden, die Bestimmung der minimalen Hemmkonzentrationen gegenüber antibiotischen Wirkstoffen sowie molekularbiologische und sequenzbasierte Verfahren zum Einsatz. Methodenentwicklung und Etablierung von Nachweisverfahren von weiteren Public Health-relevanten viralen Erregern – Forschung am Umweltbundesamt im Fachgebiet Mikrobiologische Risiken Es werden Influenza A/B-Virusgenfragmente mittels molekularbiologischer Labormethoden nachgewiesen und die Ergebnisse evaluiert. Die Methoden werden für eine mögliche Implementierung in die Routine der Abwassersurveillance vorbereitet. Im Weiteren werden im Rahmen von AMELAG mittels verschiedener Aufbereitungs- und Extraktionsmethoden neue Verfahren zum Nachweis für weitere respiratorische und gastrointestinale Erreger, die sich im Abwasser befinden, entwickelt und erprobt. Je nach Beschaffenheit und Eigenschaften der Erreger sind verschiedene Aufbereitungsmethoden zur Anreicherung und Extraktion der Nukleinsäuren erforderlich. Dazu werden u. a. verschiedene Konzentrationsverfahren verglichen, Versuchsreihen mit Abwasserproben konzipiert, denen inaktivierte Viren oder virale Nukleinsäure zugesetzt wurden und es findet eine Validierung der Verfahren statt. Des Weiteren werden Versuche zur Ermittlung der Bestimmungsgrenzen durchgeführt. Ziel ist es, qualitätsgesicherte und valide Labormethoden zu entwickeln, die schrittweise durch fortlaufende Optimierung und Harmonisierung im Rahmen der Abwassersurveillance angewendet werden können. Laborharmonisierung / Standardisierung / Vergleichsuntersuchungen – Forschung am Umweltbundesamt im Fachgebiet Abwasseranalytik, Überwachungsverfahren Die derzeit gemessenen Konzentrationen von SARS-CoV-2 im Abwasser werden im Rahmen von AMELAG von über 20 unterschiedlichen Laboren ermittelt. Dabei kommen unterschiedliche Methoden u. a. hinsichtlich Aufkonzentrierung der Probe, Extraktion der Viren-⁠ RNA ⁠, in der PCR nachgewiesene Gensequenzen sowie der verwendeten PCR-Analytik zum Einsatz. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wird durch das ⁠ UBA ⁠ eine Identifizierung und Clusterung der Labormethoden durchgeführt und anschließend eine Harmonisierung angestrebt. Da davon auszugehen ist, dass verschiedene Methoden zu vergleichbaren Analytikergebnissen führen, soll eine Qualitätsbewertung der Daten mit Bezug zur jeweiligen Analytik durchgeführt werden. Das soll auch der Vorbereitung und Konzipierung eines Vergleichsversuches dienen, der ebenfalls im Rahmen des AMELAG Projekts durchgeführt werden wird. Dieser soll u.a. zur Ermittlung von Bestimmungsgrenzen dienen. In Erweiterung des Nachweisspektrums werden weitere, das öffentliche Gesundheitswesen betreffende Erreger wie Influenza und RSV, für die Laborroutine getestet und etabliert. Spurenstoffanalytik zur Untersuchung der Eignung weiterer Normalisierungsparameter – Forschung am Umweltbundesamt im Fachgebiet Abwasseranalytik, Überwachungsverfahren Bei der Ermittlung der Viruslast im Abwasser muss eine „Normalisierung“ der ermittelten Viruslast erfolgen. „Normalisierung“ bedeutet, dass versucht wird die Schwankungen der Abwassermenge und damit auch der Zusammensetzung der Abwasserbestandteile auszugleichen. Je besser man normalisieren kann, umso besser kann die Viruslast in Relation zum Bevölkerungsanteil berechnet werden. Statt der Möglichkeit einer Normalisierung durch die mittlere Durchflussrate, Quantifizierung von Surrogatviren oder üblichen Begleitparametern wie Leitfähigkeit und Ammonium, sollen in Kooperation mit der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) durch Spurenstoffanalytik weitere Möglichkeiten und Parameter für eine Normalisierung an verschiedenen Kläranlagenstandorten ausgetestet werden. Hierbei kommen spezielle, hochdurchsatzfähige Testverfahren (ELISA) zur Anwendung, die zur hochempfindlichen Messung von Arzneimittelrückständen, Inhaltsstoffen und Stoffwechselprodukten modifiziert wurden. Die einzelnen Spurenstoffe werden bezüglich ihrer Eignung als humane Fäkalindikatoren exemplarisch an den jeweiligen Standorten evaluiert. Datenplausibilisierung und Normalisierung – Forschung am Umweltbundesamt im Fachgebiet Abwassertechnikforschung, Abwasserentsorgung Die Konzentration von SARS-CoV-2 im Abwasser kann durch Veränderungen der Abwasserzusammensetzung beispielsweise durch Regenereignisse stark beeinflusst werden. Die Trenderkennung wird dadurch erschwert. Die Durchflussrate ist ein gängiger Parameter um diese Schwankungen in der Abwasserzusammensetzung abzubilden. Es gibt allerdings auch eine Reihe alternativer Parameter und weiterer Möglichkeiten. Daher entwickelt das UBA Methoden, die eine Beurteilung unterschiedlicher Plausibilisierungs- und Normalisierungsansätze ermöglichen. Das Ziel soll eine objektive, standortspezifische Bewertung der unterschiedlichen Parameter sein und wie durch die Verwendung des entsprechenden Ansatzes die Trenderkennung verbessert werden kann. Zusammenfassend werden am UBA für die Abwassersurveillance notwendige technische Verfahrensabläufe entwickelt, weiter optimiert, harmonisiert und im Rahmen von Technischen Leitfäden dokumentiert. Dies betrifft die Probenahme, Labormethoden, Logistikkonzepte und den Bereich der Datenverarbeitung und -übermittlung an das ⁠ RKI ⁠. Darüber hinaus engagiert sich das UBA im Bereich der Normung.

Lebensgemeinschaft des Freiwassers

Da bei vielen Seen der Freiwasserraum den vorherrschenden Anteil am Wasserkörper bildet, wird im allgemeinen auch der Schwerpunkt der hydrobiologischen Untersuchungen auf die Lebensgemeinschaft des Freiwassers gelegt. Diese besteht einerseits aus dem passiv mit dem Wasserkörper driftenden Plankton mit Phytoplankton als Primärproduzenten, Zooplankton als Konsumenten und den heterotrophen Mikroorganismen als Destruenten, und andererseits aus dem aktiv gerichtet schwimmenden Nekton, wozu insbesondere die Fische zählen. Plankton und Nekton sind die Akteure im ständigen Stoffkreislauf des Sees. Die im Plankton vorkommenden Arten werden laufend vom Institut für Seenforschung meistens an einer Station (Seemitte) in regelmäßigen Zeitabständen überwacht (14 täglich bis monatlich). Beim Phytoplankton handelt es sich um mikroskopisch kleine, im Wasser schwebende phototrophe Organismen, die einerseits zur Pflanzengruppe der Algen und andererseits zur Bakteriengruppe der Cyanobakterien gehören. Als photoautrophe Planktonorganismen bauen sie aus im Wasser gelösten Nährsalzen und Kohlensäure mit Hilfe des Sonnenlichts ihre Körpersubstanz auf. Sie stellen daher als „Primärproduzenten“ die Basis der Nahrungskette dar, die direkt oder indirekt als Energie- und Kohlenstoffquelle für alle anderen Organismen in einem Gewässer dient. Sowohl die Biomasse als auch die Artenzusammensetzung des Phytoplanktons sind wichtige Hinweise auf den Zustand eines Gewässers: eine niedrige Biomasse zeigt im Allgemeinen an, dass im Gewässer ein niedriges Nährstoffniveau herrscht, ein hohes Nährstoffniveau wird zu einer hohen Biomasse führen. Bestimmte Arten sind typisch für höhere Nährstoffkonzentrationen, andere Arten werden nur bei niedrigeren Konzentrationen gefunden, wieder andere Arten sind von der Nährstoffkonzentration weitgehend unabhängig. Das Phytoplankton wird nach Zusammensetzung und Biomasse erfasst. Dabei werden die Großgruppen der Cyanobakterien (Blaualgen) und der eukaryontischen Algen mit Euglenophyta (Augenflagellaten) Chromophyta (Kieselalgen u. Goldalgen), Dinophyta (Panzerflagellaten), Cryptophyta (Schlundalgen) und Chlorophyta (Grünalgen) durch Zählung der jeweils zugehörigen Einzelarten erfasst. Eine Abschätzung der Biomasse und der Gruppenzusammensetzung kann auch über die chemische Bestimmung der Algenpigmente erfolgen. Fotos: Diverse Phytoplankton-Arten unter dem Mikroskop. Von links nach rechts: Scenedesmus, Phacus, Ceratium, Cryptomonas, Microcystis. Die wichtigsten Gruppen des Zooplanktons sind die Kleinkrebse mit Cladoceren („Wasserflöhe“) und Copepoden („Hüpferlinge“), die Rotatorien („Rädertiere“), die Protozoen (Urtiere) mit Flagellaten und Ciliaten. Die meisten Arten ernähren sich von Algen, einige auch von Bakterien, wieder andere räuberisch durch Fressen anderer Zooplankter. Die Produktion des Zooplanktons (Wachstum und Fortpflanzung) ist im Wesentlichen abhängig von der Art und der Menge der vorhandenen Futteralgen sowie von der Temperatur. Daher ist in der Regel die Produktion im Sommer beschleunigt und im Winter verlangsamt. Die Art, Größe und Form der Algen bestimmt ihre Fressbarkeit. Die Menge der fressbaren Algen beeinflusst insbesondere bei hohen sommerlichen Temperaturen die Wachstums- und Fortpflanzungsgeschwindigkeit des algenfressenden Zooplanktons. Die Konkurrenz der einzelnen Zooplanktonarten um die gemeinsame Nahrungsgrundlage ist sehr komplex und von zahlreichen artspezifischen Faktoren abhängig. Durch den Fraß von einzelnen „bevorzugten“ Phytoplanktonarten ändern sich die Wachstumsbedingungen der verbleibenden Phytoplanktonarten. Die resultierenden Änderungen in Qualität und Quantität des „Phytoplanktons“ wirken sich wiederum auf das "Zooplankton" aus. Das „Zooplankton“ seinerseits dient als Nahrungsgrundlage für räuberische Zooplanktonarten und für Fische. Auch hier gibt es komplexe Wechselwirkungen. Menge und Zusammensetzung des Zooplanktons geben daher insbesondere Auskunft über die Struktur des Nahrungsnetzes in einem Gewässer und stellen somit neben der Trophie eine weitere wichtige Informationsquelle zur Zustands-Bewertung eines Gewässers dar. Das Zooplankton wird entweder durch Netzfänge (Crustaceen und Rotatorien) oder durch Schöpfproben (Protozoen) aus unterschiedlichen Tiefen erfasst und mikroskopisch ausgewertet. Fotos: Diverse Zooplankton-Vertreter unter dem Mikroskop. Ruderfußkrebs (links); Wasserfloh (mittig); Rädertierchen (rechts). Neben den pflanzlichen (Produzenten) und tierischen Vertretern des Planktons (Konsumenten) bilden die mikroskopisch kleinen heterotrophen Mikroorganismen (Destruenten) sowohl im Hinblick auf Biomasse als auch für die Stoffkreisläufe eine dritte wichtige funktionelle Gruppe der Lebensgemeinschaft des Freiwassers. Zu dieser zählen einerseits die heterotrophen Bakterien, andererseits einzellige bakterienfressende Urtierchen (Protozoen), darunter vor allem Geißeltierchen (Flagellaten) und Wimpertierchen (Ciliaten). Die Bakterien erfüllen zusammen mit den bakterienfressenden Urtieren über die sogenannte Detritus-Nahrungskette (microbial loop) vorrangig die Funktion des Abbaus der organischen Substanz und damit der Regeneration von Nährstoffen. Über die so ermöglichten kurzgeschlossenen Stoffkreisläufe in der Freiwasserzone können die heterotrophen Mikroorganismen maßgeblich die Produktivität eines Gewässers mitbestimmen. Im Vergleich zum klassischen Plankton ist die Kenntnis der Artzusammensetzung der heterotrophen Mikroorganismen bislang noch sehr unzureichend, was vor allem auf methodischen Schwierigkeiten beruhte. Daher wurden bis jetzt Indikationsansätze, die auf der Artzusammensetzung beruhen, für diese Gruppe kaum entwickelt. Eine Ausnahme bilden die relativ leicht nachweisbaren Fäkal-Indikatoren (v.a. E. coli), die als Darmbakterien üblicherweise in natürlichen Gewässern nicht vorkommen. Deren Nachweis zeigt somit sehr sicher und hochempfindlich eine Verunreinigung mit fäkalbelastetem Abwasser an. Da inzwischen zusätzliche Bestimmungsmöglichkeiten über die Analyse artspezifischer molekularer Bestandteile (insbesondere der Nukleinsäuren) der Mikroorganismen zur Verfügung stehen, ist für die Zukunft mit einer erheblich verbesserten Nutzung des Indikationspotenzials weiterer heterotropher Mikroorganismen zu rechnen. Foto: Bakterienplankton nach Anfärbung mit Fluoreszenzfarbstoff unter dem Mikroskop. Fische stehen, wie einige Kleinkrebse, als Folgekonsumenten am Ende der Nahrungskette im Freiwasser. Zu den vorherrschenden Planktonfressern zählen in großen tiefen Seen die Felchen, in kleineren Seen Barsche und Weißfische (z. B. Rotfedern, Brachsen). Als Raubfische sind Hechte, Zander und erwachsene Barsche unterwegs. Über ihre Fresstätigkeit beeinflussen die Fische die Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft im Freiwasser. Aktuell werden Fragen nach den Reaktionen der Fischbestände auf die Reoligotrophierung im Bodensee untersucht. Hierzu erfolgen Erhebungen über Bestandsverteilung, Altersstruktur und Laicherfolg mit Hilfe von Ultraschall-Techniken, Stichproben aus Netzfängen unterschiedlicher Maschenweiten und durch Erfassung von Menge und Anteil befruchteter Eier am Seeboden. Weitere Informationen zur Fischerei finden sie auch auf der Internetseite der Fischereiforschungsstelle .

Studien zur Wirkung von Nitrosaminen auf den DNA-Stoffwechsel, bzw. die DNA-Methylierung

Das Projekt "Studien zur Wirkung von Nitrosaminen auf den DNA-Stoffwechsel, bzw. die DNA-Methylierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Robert-Koch-Institut durchgeführt. Seit einigen Jahren interessiert uns die Frage, in welcher Weise die Wirkung von Nitrosaminen zustande kommt. Dabei haben wir aufzeigen koennen, dass schon relativ bald nach Verabreichung von Nitrosaminen Regulations-Stoerungen in der Leber auftreten. Wir haben diese nachgewiesen ueber einen Einfluss auf die Induktion der Tyrosin-Aminotransferase und der Tryptophan-Oxygenase. Wir haben uns dann mit der Ursache dieser Stoerung befasst und dabei besonders die Methylierung von Nucleinsaeuren analysiert. Weiterhin interessiert uns der NAD-Poly-ADPR-Stoffwechsel. Schon wenige Minuten nach der Verabreichung von Nitrosaminen kommt es zu einem NAD-Abfall und zu einer Beeinflussung der Poly (ADPR)-Synthetase.

Teilprojekt 8

Das Projekt "Teilprojekt 8" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von R-Biopharm AG durchgeführt. Das Ziel der Arbeiten ist die Bereitstellung molekularbiologischer Methoden zum Vor-Ort Echtzeitnachweis von pathogenen Mikroorganismen in Wasser. Realisiert werden soll eine technische Plattform für die inline-Analytik auf der Basis der Chemilumineszenz-Detektion. Hierzu werden amplifizierte Nukleinsäuren aus Pathogenen auf einem regenerierbaren DNA-Mikroarray mit Chemilumineszenz nachgewiesen. Momentan werden bakterielle Kontaminationen in der Wasseranalytik mittels Anzuchtverfahren nachgewiesen. Hierfür werden Wasserproben entnommen und im Labor durch Filterung angereichert und dann kultiviert. Die ersten Ergebnisse sind nach 12-24h zu erwarten, bei Legionellen im Extremfall erst nach 10 Tagen. Ein Nachweis von Viren erfolgt derzeit nur bei Verdacht auf Kontaminationen des Wassers nach einem Virenausbruchgeschehen. Ein Nachweis von Erregern, die in klassischen Verfahren nicht kultivierbar sind, kann mit den derzeitig eingesetzten Verfahren nicht erfolgen. Die Konzeption des hier vorgeschlagenen Teilvorhabens versucht die Vorteile des sensitiven und schnellen Nachweises von Nukleinsäuren mit der einfachen Nutzung durch nicht geschultes Personal zu vereinbaren. Die Tests sollen jedoch multiplexfähig sein und eine zuverlässige quantitative Aussage zu den nachgewiesenen Pathogenen vor Ort ermöglichen. Das geplante Nachweissystem soll eine hohe Anwenderfreundlichkeit aufweisen und ohne spezielle Kenntnisse angewendet werden können. Diagnostische Systeme für die Wassermittelanalytik, die ohne langwierige Schulungen oder spezielles Ausbildungswissen der Endnutzer eingesetzt werden können, haben das Potential einer schnelleren und präziseren Diagnostik in Bereichen, die auf eine sofortige und dezentrale Datengenerierung angewiesen sind. Dies ist im Rahmen von Prozesskontrollen der Wasserüberwachung Entwicklungsländern der Fall, aber auch bei der Kontrolle von Wasser in Entwicklungs- und Schwellenländern. Die konventionelle Ermittlung von pathogenen Keimen durch die zeitaufwändige Prozesskette Probennahme, Versand/Überführung in das Labor, Laboranalyse und Rückübermittlung des Analysenergebnisses wird auf diese Weise umgangen.

Teilprojekt 10

Das Projekt "Teilprojekt 10" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Medizinische Hochschule Brandenburg CAMPUS GmbH, Institut für Mikrobiologie & Virologie durchgeführt. 1. Vorhabenziel Gesamtziel des Projektes ist die Entwicklung und Erprobung eines Hygiene-On-Line-Monitoring-Systems (HOLM) zur hygienischen Überwachung von Trink- und Rohwasser. Zur zukunftsgerechten Auslegung des Systems sollen auch wesentliche Rahmenbedingungen, wie z.B. Klimawandel oder demographischer Wandel und deren wasserwirtschaftliche Implikationen berücksichtigt werden. Die Realisierung erfolgt durch ein Technologie-Konsortium, das innovative Ankonzentrierungs- und Analysesysteme erstmalig so miteinander koppelt. Zusammen mit dem IMTEK zeigt sich die MHB verantwortlich für den Aufbau eines mikrosystemtechnisch-basierten Mikroanreicherungs- und Mikropräparationsmoduls zur weiteren Aufkonzentrierung der Mikroorganismen aus ca. 1 ml zu ca. 10 Mikro l, welches sich im Gesamtsystem direkt an die Aufkonzentrierung des Projektpartners TUM-IWC anschließt. In einem zweiten Teilbereich des Projektvorhabens sollen die Nukleinsäuren so aufbereiten werden, dass sie in späteren Modulen mittels einer 'isothermen Amplifikation' und 'Detektion' verwendet werden können. In einem weiteren Schritt des Teilvorhabens sollen mit dem Lab-on-chip Modul die Mikroorganismen insoweit präpariert werden, dass diese für eine Analyse in einer Lebend/Tot Detektion geeignet sind.

Teilprojekt 7

Das Projekt "Teilprojekt 7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK), Lehrstuhl für Sensoren durchgeführt. Gesamtziel des Projektes ist die Entwicklung und Erprobung eines Hygiene-On-Line-Monitoring-Systems (HOLM) zur hygienischen Überwachung von Trink-, Roh- und Abwasser. Zur zukunftsgerechten Auslegung des Systems sollen auch wesentliche Rahmenbedingungen, wie z.B. Klimawandel oder demographischer Wandel und deren wasserwirtschaftliche Implikationen berücksichtigt werden. Die Realisierung erfolgt durch ein Technologie-Konsortium, das innovative Anreicherungs- und Analysesystem erstmalig so miteinander koppelt, dass eine automatiserte Vor-Ort-Analytik direkt am Wasserleiter erzielt werden kann. Das IMTEK LS Sensoren zeigt sich verantwortlich für den Aufbau eines mikrosystemtechnisch-basierten Mikroanreicherungs- und Mikropräpationsmodul zur weiteren Aufkonzentrierung der Mikroorganismen aus ca. 1 ml zu ca. 20 Mikroliter, welches sich im Gesamtsystem direkt an die Makroanreicherung des Projektpartners TUM-IWC anschließt. Das Konzentrat der Mikroorganismen soll in einem zweiten Teilbereich des Vorhabens die Nukleinsäuren so aufbereiten, dass diese direkt in den späteren Modulen 'isothermale Amplifikation' und 'Detektion im MCR3-System' verwendet werden können. Ein weiteres Ziel des Teilvorhabens am IMTEK-Sen ist im Mikroanreicherungsmodul vor der geplanten Extraktion der Nukleinsäure das Konzentrat für weitere Analysen insoweit zu präparieren, dass Mikroorganismen für die Analyse einer Lebend/Tot Detektion geeignet sind siehe Anlage Teilprojekt Vorhaben IMTEK.

Die Wirkung von UV-B auf photoregulierte Entwicklungsvorgaenge bei Pflanzen

Das Projekt "Die Wirkung von UV-B auf photoregulierte Entwicklungsvorgaenge bei Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Botanisches Institut durchgeführt. Elektromagnetische Strahlung ist fuer Pflanzen nicht nur die Energiequelle fuer die Photosynthese, sondern steuert auch in grossem Umfang ihre Entwicklung. An zwei gut untersuchten Modellfaellen, der lichtinduzierten Carotinoid-Synthese bei Pilzen und der von der Tageslaenge abhaengigen Bluetenbildung einer Langtagpflanze, soll der Einfluss von UV-B auf diese Prozesse untersucht werden. Dazu soll geklaert werden, ob UV-B die Synthesekapazitaet von Pilzmyzelien schaedigt und ob UV-B den Zeitpunkt der Blueteninduktion veraendert. Da in beiden Faellen am Regulationsmechanismus eine Neubildung von Proteinen beteiligt ist, soll die UV-B-Wirkung auf die Synthese von Nucleinsaeuren und Proteinen geprueft werden. Schliesslich soll geklaert werden, ob Carotinoide eine Schutzwirkung gegen uv-B Haben.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Pflanzenzüchtung durchgeführt. Ziel des Vorhabens CornFed ist die Erzeugung sowie genotypische und phänotypische Charakterisierung biologischer Ressourcen in Europäischem Maismaterial und deren Nutzung zur Identifizierung vorteilhafter Allele für erwünschte Mais-Ideotypen. Es sollen Genomregionen identifiziert werden, die Schlüsselmerkmale beeinflussen für gewünschte Biomasse-Ideotypen zur hocheffizienten Erzeugung von Bioenergie. Die Identifizierung dieser Genomregionen erfolgt über Kartierungs- und Assoziationsstudien mit dem Ziel, besonders effiziente Allele an den Zielloci zu definieren und damit für die züchterische Verbesserung von Elitemaislinien nutzbar zu machen. Partner TUM: In Simulationsstudien sollen die optimale Anzahl von Donorlinien für eine Europäische Nested Association Mapping (NAM) Ressource bestimmt werden (Task 1.2). Auf Basis eines SNP-Arrays werden Genotypisierungsdaten für Eltern und DH-Linien der NAM-Ressource erhoben. Es werden ca. 2000 Linien auf einer Illumina Plattform mit dem Golden Gate Assay genoypisiert. Pro Linie werden 1536 Datenpunkte erhoben und mit Hilfe der SNP-Daten dichte genetische Kopplungskarten für die Einzelpopulationen bzw. eine Consensus-Karte erstellt (Task 3.2b). Die integrierte Datenanalyse von genotpyischen und phänotyoischen Daten zum Auffinden von Marker-Merkmal-Assoziationen erfolgt unter Verwendung geeigneter statistischer Methoden (Task 4.3). In CornFed wird bis dato einzigartiges biologisches Material erzeugt, das für wissenschaftliche Fragestellungen frei genutzt werden kann. Das Material und die im Projekt gewonnenen Daten werden den Projektpartnern über das Projekt hinaus zur Verfügung stehen. Es werden optimale Ideotypen für die Biomasseproduktion identifiziert und molekulare Marker für die Selektion vorteilhafter Allele bereitgestellt. Im Projekt gewonnene Erkenntnisse sollen in entsprechenden Zeitschriften publiziert und der wissenschaftlichen Gemeinschaft zugänglich gemacht werden.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. - Technisch-wissenschaftlicher Verein - Technologiezentrum Wasser (TZW) durchgeführt. Das Projekt hat die Entwicklung eines Anreicherungs- und Detektionssystems für das Inline-Monitoring von wasserbürtigen pathogenen Mikroorganismen und Fäkalindikatoren zum Ziel. Untersuchungen am TZW sollen klären, welches Nukleinsäure-basierte Verfahren zur Unterscheidung von lebenden und toten Mikroorganismen geeignet ist, und in das geplante System integriert werden kann. Die zusätzliche quantitative Bestimmung der Gesamtzellzahl mit Lebend/tot-Unterscheidung soll zur Steuerung/Effizienzbeurteilung von Aufbereitungsverfahren entwickelt werden. Des Weiteren befasst sich das Teilprojekt mit der Evaluierung und Validierung des Anreicherungs- und Detektionssystems sowie seiner einzelnen Stufen. Zur Unterscheidung zwischen intakten und nicht-intakten Mikroorganismen ist der Vergleich verschiedener Techniken wie EMA/PMA-PCR und RT-PCR und die Methodenentwicklung für unterschiedliche Organismen (Bakterien und Viren) vorgesehen. Die neu entwickelten Nukleinsäure-basierten Verfahren (qPCR, DNA-Mikroarray) werden u.a. mit Kulturverfahren verglichen. Die Leistungsmerkmale der verschiedenen Systemstufen sowie des Gesamtsystems (z.B. Wiederfindung, Empfindlichkeit und Spezifität) werden mittels Referenzverfahren (Kulturverfahren, qPCR, Durchflusszytometrie) ermittelt.

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