Das Projekt "Einsatz von integrierten Biosensoren mit Antikoerper- und makrocyclischen Rezeptorbibliotheken bei der Messung von Algenzellen und Toxinen in Wasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Fachbereich 07 Umwelt und Gesellschaft, Institut für Ökologie und Biologie, Fachgebiet Ökotoxikologie durchgeführt. General Information: The objective of the proposed work is to develop biosensor systems for the reliable monitoring of algae toxins and cells. Diagnosis will also be carried out using newly developed immunotoxicity assay. The use of an integrated electronic sensing principle is a very flexible approach, allowing the sample to be probed in many ways. The proposed approach is to use simple, disposable electrochemical affinity sensors. Affinity sensors are based on a receptor molecule specifically recognizing and binding an analyte. This is a very sensitive method and for biosensors the receptor most commonly used is an antibody. Recently a number of chemically or biochemically derived artificial receptors have been developed and their use in the construction of sensors has led to a new class of bio mimetic sensors. The principle of producing immunosensors has been demonstrated for other applications and is considered to have a high chance of success. Two state-of-the-art approaches are proposed for the production of receptor molecules. This is clearly a difficult task, but one which we believe will be successful. The proposers have considerable experience in antibody production, and significant experience in combinatorial synthesis. Both approaches have been demonstrated for use with compounds which are not dissimilar to those considered for this project. These approaches have the added advantage that they can be adapted to airy group of compounds. The biosensor array will be combined with multivariate analysis software for use in analyzing real samples taken from a number of sites throughout Europe. The instruments will be compared with current laboratory based methods such as chromatography. Immunotoxicity assay method will also be developed. The toxic and non-toxic algae will be fed to bivalves. The hemocytes will be tested concerning their phagozytotic activity. By recording immunological resistance (phagocytosis) in terms of quality and quantity, it is possible to detect biotoxins and their effects on the aquatic organisms. Experiments with reference biotoxins will be done with microcystin and anatoxin. Measurement of phagocytic activity offers ample opportunities for detecting unknown biotoxins by their influence on mussel immunology and hence a sensor can be constructed from this assay. Prime Contractor: Cranfield University, Biotechnology Centre; Cranfield.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik durchgeführt. Pappeln werden in Kurzumtriebsplantagen (KUP) für die Produktion von Bioenergie angebaut. Während der gesamten Zeit ist die Plantage Pilzerregern ausgesetzt, die schwere Schäden an den Bäumen verursachen können. Die meisten der schädlichen Pilzerreger bei der Pappel sind biotrophe Rostpilze der Gattung Melampsora. Die kosmopolitische Art Melampsora larici-populina stellt die größte Bedrohung für Pappelplantagen dar, da sie jährlich Wachstumseinbußen von bis zu 50 Prozent verursacht. Pflanzen erkennen Pilze über Rezeptoren, die das Pathogen-assoziierte molekulare Muster ('pathogen-associated molecular pattern'; PAMP) Chitin als Ligand binden. Wesentliche Bestandteile dieser Chitin-Rezeptoren sind 'Lysin-Motif-Receptor-Like-Kinasen' (LysM-RLKs). Analysen der Chitin-Signalkette in dikotyledonen Pflanzen zeigen, dass enzymatisch aktive und inaktive LysM-RLKs miteinander interagieren müssen, um einen funktionellen Rezeptor zu bilden. Die Wahrnehmung des Chitins löst in Pflanzen eine Immunantwort aus, die zu einer Resistenz gegen den Eindringling führen kann. Auf der anderen Seite müssen pilzliche Symbionten diese Immunantwort umgehen oder unterdrücken, um die Etablierung einer Mykorrhizierung zu erreichen. In dieser Hinsicht könnten LysM-Effektoren als Modulatoren der pflanzliche Immunantwort eine Rolle spielen. Ferner wird die Kommunikation zwischen der Pflanze und dem Mykorrhizapilz durch pilzliche Myc-Faktoren erleichtert, die von LysM-Rezeptoren des Wirts wahrgenommen werden. Das Ziel des beantragten Projekts ist es, LysM-RLK-Gene in Pappeln und LysM-Effektor-Gene in dem Mykorrhiza-Pilz Laccaria bicolor zu identifizieren. Diese Gene sollen funktionell charakterisiert werden, um dann ausgewählte Gene für die Verbesserung von Pathogenresistenz und Mykorrhizierung zu nutzen. Zu diesem Zweck werden transgene Linien hergestellt. Zusätzlich ist geplant CRISPR/Cas9 zur Genom-Editierung zu verwenden.
Das Projekt "Entwicklung von Verfahren fuer die Entfernung von Pestiziden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Lehrstuhl für Physikalische Chemie I durchgeführt. Objective: The project aims at addressing the problem of pesticide pollution and contamination in the former countries of the Soviet Union (NIS states). It aims at developing novel chemical and physical methods for the remediation of pesticides and hence the decontamination of polluted soil, water and food. Major pesticides such as DDT, Lindan and various organophosphates are the key focus of the work proposed. New materials, molecular receptors, extraction techniques and reagents will be devised and investigated in detail. They will offer the option of successful remediation of chemically diverse pesticides from various media. Prime Contractor: University of Surrey, Department of Chemistry, School of Physics and Chemistry Thermochemistry Laboratory; Guildford; UK.
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Charles River Discovery Research Services Germany GmbH durchgeführt. In der Onkologie scheitern über 90 % aller in der Präklinik wirksamen Substanzen in der Klinik. Am Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regen. Med. (Uni-Klinikum Würzburg) werden humane dreidimensionale (3D) -Tumormodelle (OncoVaSc™) auf einer dezellularisierten Schweinedarm-Matrix (BioVaSc™) entwickelt. Diese spiegeln histologisch und durch eine geringere Teilungsrate die Tumor-Situation im Patienten besser wider. So zeigt unser 3D Lungentumormodell ein verbessertes Ansprechen auf die in der Klinik gebräuchliche anti-EGFR Therapie bei EGFR-Mutation. Weiterhin konnten wir auch eine erhöhte Chemoresistenz bei KRAS-Mutation zeigen, die klinischen Studien entspricht. Vorhabensziel: Durch eine in vitro/in silico fokussierte Vorauswahl von Substanzen und ihrer Kombinationen für die in vivo Testung sollen hier Tierversuche erheblich reduziert werden (50-90%; Refine und Reduce). Weiterhin soll unser Modell durch Vergleiche mit der Klinik und dem Tiermodell soweit validiert werden, dass das Modell für die Vorklinik durch die Firma Oncotest (Freiburg) implementiert werden kann und dadurch Tierversuche in der Wirksamkeitstestung ersetzt werden können (Replace). Parameter wie Apoptose, Proliferation und Signalwegs-Aktivierung beschreiben Ursachen für ein Therapie-Ansprechen oder Versagen. Diese werden in bioinformatische Modelle integriert (Uni Würzburg) und für Wirksamkeitsvorhersagen von Testsubstanzen und Kombinationen genutzt, die über die in vitro Testung zur Verfeinerung des in silico Modells führen. Zur Validierung werden die Ergebnisse aus dem in vitro und in silico Modell mit Ergebnissen aus Tiermodellen bei Oncotest und aus der Klinik verglichen. Neben der Testung von in silico Vorhersagen bei Resistenz von Tumoren mit EGFR- oder KRAS-Mutation, wird auch der klinisch relevante Biomarker ALK-EML untersucht und Gewebemodelle mit aus PDX-Modellen (patient derived xenografts) hergeleiteten Primärzellen aufgebaut und getestet.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universitätsklinikum Würzburg, Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regenerative Medizin durchgeführt. In der Onkologie scheitern über 90 % aller in der Präklinik wirksamen Substanzen in der Klinik. Am Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regen. Med. (Uni-Klinikum Würzburg) werden humane dreidimensionale (3D) -Tumormodelle (OncoVaSc™) auf einer dezellularisierten Schweinedarm-Matrix (BioVaSc™) entwickelt. Diese spiegeln histologisch und durch eine geringere Teilungsrate die Tumor-Situation im Patienten besser wider. So zeigt unser 3D Lungentumormodell ein verbessertes Ansprechen auf die in der Klinik gebräuchliche anti-EGFR Therapie bei EGFR-Mutation. Weiterhin konnten wir auch eine erhöhte Chemoresistenz bei KRAS-Mutation zeigen, die klinischen Studien entspricht. Vorhabensziel: Durch eine in vitro/in silico fokussierte Vorauswahl von Substanzen und ihrer Kombinationen für die in vivo Testung sollen hier Tierversuche erheblich reduziert werden (50-90%; Refine und Reduce). Weiterhin soll unser Modell durch Vergleiche mit der Klinik und dem Tiermodell soweit validiert werden, dass das Modell für die Vorklinik durch die Firma Oncotest (Charles River, Freiburg) implementiert werden kann und dadurch Tierversuche in der Wirksamkeitstestung ersetzt werden können (Replace). Bei uns gemessene Parameter wie Apoptose, Proliferation und Signalwegs-Aktivierung beschreiben Ursachen für ein Therapie-Ansprechen oder Versagen. Diese werden in bioinformatische Modelle integriert (Uni Würzburg) und für Wirksamkeitsvorhersagen von Testsubstanzen und Kombinationen genutzt, die über die in vitro Testung zur Verfeinerung des in silico Modells führen. Zur Validierung werden die Ergebnisse aus dem in vitro und in silico Modell mit Ergebnissen aus Tiermodellen bei Oncotest und aus der Klinik verglichen. Neben der Testung von in silico Vorhersagen bei Resistenz von Tumoren mit EGFR- oder KRAS-Mutation, wird auch der klinisch relevante Biomarker ALK-EML untersucht und Gewebemodelle mit aus PDX-Modellen (patient derived xenografts) hergeleiteten Primärzellen aufgebaut und getestet.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Theodor-Boveri-Institut für Biowissenschaften, Lehrstuhl für Bioinformatik durchgeführt. In der Onkologie scheitern über 90 % aller in der Präklinik wirksamen Substanzen in der Klinik. Am Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regen. Med. (Uni-Klinikum Würzburg) werden humane dreidimensionale (3D) -Tumormodelle (OncoVaSc™) auf einer dezellularisierten Schweinedarm-Matrix (BioVaSc™) entwickelt. Diese spiegeln histologisch und durch eine geringere Teilungsrate die Tumor-Situation im Patienten besser wider. So zeigt unser 3D Lungentumormodell ein verbessertes Ansprechen auf die in der Klinik gebräuchliche anti-EGFR Therapie bei EGFR-Mutation. Weiterhin konnten wir auch eine erhöhte Chemoresistenz bei KRAS-Mutation zeigen, die klinischen Studien entspricht. Vorhabensziel: Durch eine in vitro/in silico fokussierte Vorauswahl von Substanzen und ihrer Kombinationen für die in vivo Testung sollen hier Tierversuche erheblich reduziert werden (50-90%; Refine und Reduce). Weiterhin soll unser Modell durch Vergleiche mit der Klinik und dem Tiermodell soweit validiert werden, dass das Modell für die Vorklinik durch die Firma Oncotest (Freiburg) implementiert werden kann und dadurch Tierversuche in der Wirksamkeitstestung ersetzt werden können (Replace). Parameter wie Apoptose, Proliferation und Signalwegs-Aktivierung beschreiben Ursachen für ein Therapie-Ansprechen oder Versagen. Diese werden in bioinformatische Modelle integriert (Uni Würzburg) und für Wirksamkeitsvorhersagen von Testsubstanzen und Kombinationen genutzt, die über die in vitro Testung zur Verfeinerung des in silico Modells führen. Zur Validierung werden die Ergebnisse aus dem in vitro und in silico Modell mit Ergebnissen aus Tiermodellen bei Oncotest und aus der Klinik verglichen. Neben der Testung von in silico Vorhersagen bei Resistenz von Tumoren mit EGFR- oder KRAS-Mutation, wird auch der klinisch relevante Biomarker ALK-EML untersucht und Gewebemodelle mit aus PDX-Modellen (patient derived xenografts) hergeleiteten Primärzellen aufgebaut und getestet.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Düsseldorf, Universitätsklinikum Düsseldorf, Nuklearmedizinische Klinik durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Validierung und Etablierung der Multipinhole (MPH)-Technik zur Analyse des Rezeptorbindungsverhaltens, des Targeted Delivery und der allgemeinen Bioverteilung von neuen Therapeutika in Labortieren, bei gleichzeitiger Minimierung der Anzahl der notwendigen Versuchstiere. Bei der hier vorgestellten Multipinhole-Technik wird das ganze Objekt durch jedes Pinhole auf einen Teil des Detektors einer Gammakamera abgebildet. So kann in optimaler Weise die Anreicherung von zielgerichteten Therapeutika und Diagnostik an erkranktem Gewebe bzw. Organen von Versuchstieren in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung dargestellt werden, ohne dass die Tiere dabei getötet zu werden brauchen. DAT- und D2-Rezeporbindung Kationischen Liposomen, kationischen Nanopartikeln, siRNA's und monoklonalen Antikörpern decken fast das gesamte Prüfspektrum der neueren, innovativen Therapieformen ab. Wir wollen zeigen, dass die MPH-Technik ein sinnvolles Instrument im Sinne des 3R-Konzepts ist und so zu einer Verkürzung der zeitlichen Abläufe in der präklinischen Untersuchung von neuen Targeted Therapien führt
Das Projekt "Aktualisierung der Landnutzungsdaten CORINE Land Cover für das Jahr 2006 - CLC 2006 unter Nutzung von GMES Diensten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. - Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum durchgeführt. A) Problemstellung: Landnutzungsdaten sind für Auswertungen von antropogenen Einflüssen auf Mensch und Umwelt eine wichtige Informationsgrundlage für die Frage, wie Flächen und Böden genutzt werden und welcher Einfluss auf die Umweltmedien sich daraus ableiten lässt. Gemeinsam mit der EU/EEA soll CORINE Land Cover nach bisher verwendeter Methodik aktualisiert werden. Zusätzlich sollen neu entwickelte GMES-Dienste weitere Informationen mit höherer räumlicher Auflösung anbieten. Die Mitgliedstaaten sollen sich an den Gesamtkosten beteiligen und die Interpretation der Satellitenbilder für ihre eigene Landesfläche tragen. B) Handlungsbedarf: Die Landnutzung geht als Rezeptor und/oder wesentlicher Bodenparameter in die Umweltmodelle zur Umsetzung verschiedener Berichtspflichten des UBA ein, genannt seien hier UNECE Luftreinhaltung zur Überprüfung wirkungsbasierter Emissionsminderungsstrategien; Bodenschutz zur Ableitung des Erosionspotetentials; EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) zur Bestandsaufnahme 2008; Berichterstattung über Landnutzung und -änderungen nach Kyoto-Protokoll und Klimarahmenkonvention (als Voraussetzung für künftige Anrechnungen) in Abstimmung mit BMELV; Vollzug PflSchG. C) Ziel des Vorhabens: CORINE Land Cover soll in einem Gemeinschaftsprojekt mit der EU/EEA für das Basisjahr 2006 flächendeckend für die EU 25Plus Staaten mit höherer räumlicher Auflösung aktualisiert werden. Deutschland soll sich an der Gesamtfinanzierung beteiligen. Das Gesamtkonzept ist aber eher von europäischen Interessen geprägt. Für die Umsetzung auch internationaler Belange ist zuvor in einer Vorstudie an ausgewählten Testflächen zu ermitteln, ob die Quantität von Nutzungsänderungen für alle Klassen (bezogen auf Aktualisierungsmethodik von CLC mit 5 ha) ein solches Ausmaß nach 5 Jahren erreicht, dass qualitative Aussagen in unseren Umweltanwendungen darstellbar sind. Außerdem sieht das europäische Konzept keine integrative Bearbeitung der GMES und herkömmlichen CORINE Produkte vor. Die Passfähigkeit der GMES-Daten als integrative, höher aufgelöste Schicht zu den CORINE Daten ist aber eine Voraussetzung für eine konsistente Berichterstattung, damit zwischen den regionalen, nationalen und europäischen Bewertungen keine Inkonsistenzen entstehen, die u.a. zu widersprüchlichen Trendaussagen führen können.
Das Projekt "Teilprojekt: Bau des Messkopfes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technologie Campus Teisnach-Sensorik durchgeführt. Bislang wird die SPR-Technologie, aufgrund ihrer Vorzüge der zerstörungs- und markierungsfreien Messung sowie der extremen Sensitivität, sehr erfolgreich im Labormaßstab eingesetzt, vornehmlich in der Bioanalytik und dem Wirkstoffscreening. Mit diesem Vorhaben sollen nun diese Vorteile auf MOEMS-Sensoren übertragen werden. Der entwickelte mikro SPIN II Sensor soll hierzu beispielsweise in ölgelagerten Stufenschaltern für eine leistungsoptimierte Energieübertragung in Hoch- & Mittelspannungsnetzen eingesetzt werden. mikro SPIN II hat mehrere Forschungsschwerpunkte, die Hauptziele sind eine effizientere Übertragung von elektrischer Energie und die effizientere Nutzung erneuerbarer Energiequellen. Auf dem Weg dorthin ist es notwendig, verschiedene technologische Teilziele zu realisieren. Für die zuverlässigere und frühzeitigere Erkennung von potentiell schädlichen Betriebszuständen werden neue, regenerierbare Rezeptoren entwickelt. Um die Integrationsdichte zu erhöhen und das System gegenüber Umwelteinflüssen robuster zu gestalten wird ein funktionelles SPR-Prisma entwickelt, in welchem verschiedene optische Funktionen integriert werden. Zudem wird die Integration der Mikrofluidik in das Prisma bzw. deren Realisierbarkeit in Glasstrukturen evaluiert. Auf dem SPR-Imaging Sensor befinden sich zahlreiche Referenzbereiche und Regionen mit den unterschiedlichsten Rezeptoren. Diese erzeugen sehr große Datenmengen, deren Auswertung mit Hilfe einer zu entwickelnden Künstlichen Intelligenz (KI) erfolgen wird. Die KI kann sowohl Veränderungen im Analyten als auch die Alterung des Systems erkennen und diese kompensieren.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von quo data Gesellschaft für Qualitätsmanagement und Statistik mbH durchgeführt. Ziel des Antrages ist die Entwicklung eines biotechnologischen Analyseverfahrens zur Anreicherung und optischen Messung von steroidhormon-wirksamen Substanzen in Wasser, Abwasser, Urin, Blutplasma, Milch und Futtermitteln. Es sollen zwei Teillösungen entstehen. Ein Steroidhormon-Anreicherungschip für (anti-)östrogen-wirkende oder (anti-)androgen-wirkende Substanzen, der auch mit konventioneller Analysetechnik kombiniert werden kann. Die Integration einer Lichtemitterstruktur auf dem Chip erweitert das Konzept zu einem BIO-LED-Sensor zur Messung dieser Substanzen. Die Arbeitsplanung beinhaltet Arbeitspakete zur Herstellung von rekombinanten Rezeptorelementen (hERa und hAR) in Hefe. Mittels mathematischer Modellierung des Bindungsverhaltens zwischen (anti-)östrogen- und/oder (anti-)androgen-wirkenden Substanzen wird das Chipsystem dimensioniert. Die Entwicklung eines Chipsystems in Silizium-Mikrostrukturtechnik und eine Printing-Technologie zur Immobilisierung der Rezeptoren ermöglichen den Chipaufbau. Design und Layout der Lichtemitter und des Lichtemitterchips ergänzen das System zum Sensor. Analyseergebnisse werden über ein multidimensionales Kalibriermodell berechnet und validiert. Das Verwertungskonzept sieht die Weiterentwicklung zum Serienprodukt und die Fertigung durch die beteiligten KMUs vor. Die Konzeption als Plattformtechnologie soll die Erschließung von Nischenmärkten in den Bereichen Pharmaforschung, Medizin, Doping, Umwelt- und Lebensmittelanalytik ermöglichen. Das Verwertungskonzept sieht die Weiterentwicklung zum Serienprodukt und die Fertigung durch die beteiligten KMUs vor. Die Konzeption als Plattformtechnologie soll die Erschließung von Nischenmärkten in den Bereichen Pharmaforschung, Medizin, Doping, Umwelt- und Lebensmittelanalytik ermöglichen.
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