Das Projekt "Verbrauchs- und Resistenzatlas Deutschland (GERMAP)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit , Dienststelle Berlin durchgeführt. Die in den letzten Jahren beobachtete Zunahme erworbener Resistenzen von Bakterien gegen in der Human- und Veterinärmedizin eingesetzte Antibiotika geht auf Mutationen des bakteriellen Erbguts in Verbindung mit einem hohen, durch den Einsatz von Antibiotika verursachten Selektionsdruck sowie der Fähigkeit von Bakterien, Resistenzgene auszutauschen, zurück. Um Zusammenhänge zwischen dem Antibiotikaverbrauch und zur Verbreitung von Antibiotikaresistenzen zu verstehen, ist es notwendig, die verfügbaren Daten aus der Human- sowie der Veterinärmedizin zu erfassen und gegenüberzustellen. Ziel der Forschungsaktivität ist die Erstellung einer aktuellen Version eines Deutschlandatlas, der diese Daten differenziert darstellt und analysiert. Dieser Bericht wird auf Initiative des Bundesamts für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL), der Paul-Ehrlich-Gesellschaft für Chemotherapie e.V. (PEG) und der Infektiologie Freiburg (if) erstellt und soll regelmäßig aktualisiert werden.
Das Projekt "Die Rolle des Genaustausches in der biologischen Sicherheit und fuer die Variabilitaet in Streptomyces" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Kaiserslautern, Lehrbereich Genetik durchgeführt. Die Boden-Bakterien Streptomyces sind industriell sehr wichtig, weil sie viele Antibiotika und andere Sekundaerstoffwechselprodukte produzieren. Die meisten Streptomyces haben Konjugationssysteme, durch die Plasmid- und Chromosomgene ausgetauscht werden. Wir wollen realistische Grenzen fuer die Risiken der Verbreitung neuer fremder DNA Sequenzen in Streptomyces bestimmen. Dazu werden wir a) die Rolle des natuerlichen Genaustausches in der Evolution untersuchen, b) den Genaustausch in Modellsystemen analysieren und c) die Haeufigkeit der Fremd-DNA-Aufnahme und -Vermehrung im Boden bestimmen. Neue Methoden fuer die direkte Quantifizierung der Menge fremden DNA und spezifischer Mikroorganismen im Boden sollen entwickelt werden. Diese Daten sind wichtig fuer die biologische Sicherheit aller gentechnologischen Verfahren, nicht nur mit Streptomyces.
Das Projekt "Untersuchungen zur Metabolisierung von Herbiziden im Bereich der Pflanzenwurzel: Einfluss von Inhaltsstoffen des Exsudates auf den Abbau, die Bindung und die Mobilitaet von Xenobiotica" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Agrikulturchemisches Institut durchgeführt. Pflanzenschutzmittel sind in Pflanzen haeufig biotischen und abiotischen Um- und Abbaureaktionen unterworfen, welche letztlich zu einer Konjugation mit anderen organischen Substanzen fuehren und als Entgiftungsmechanismen zu betrachten sind. Da Pflanzen grosse Mengen an hochreaktiven Substanzen in den Boden abgeben (Exsudation) gehen wir davon aus, dass die Konjugation von Pestiziden auch dort eine Rolle spielt, was z.B. fuer die Bildung gebundener Rueckstaende und den Austrag der Wirkstoffe in tiefere Bodenschichten von Bedeutung sein kann. Zur Ueberpruefung dieser Hypothese werden plausible Modellkonjugate von Herbiziden postuliert und synthetisiert. Diese Konjugate werden als Standards fuer den Aufbau einer spurenanalytischen Bestimmungsmethode verwendet. Darueber hinaus dienen sie als Trainingssubstanzen fuer Bindungsstudien mit Immunoassay-Arrays, mit denen eine partielle Strukturaufklaerung moeglich ist. Zunaechst ist geplant in Modellgefaessversuchen nach den Konjugaten zu suchen.Begonnen wurde mit der Synthese von Glutathion-, Cystein- und Acetylcysteinderivaten des Triazinherbizids Terbuthylazin.
Das Projekt "Horizontaler Gentransfer in Anlagen zur biologischen Reinigung - Bedeutung des Gentransfers durch Konjugation in Biofilmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Institut für Wasserwesen, Lehrstuhl und Laboratorien für Wassergüte- und Abfallwirtschaft durchgeführt. Langfristiges Ziel des Forschungsprojekts ist die in situ Analyse des horizontalen Gentransfers in Biofilmen und Belebtschlammflocken. Diese Informationen sind wichtig fuer eine optimale Prozessfuehrung in der Abwasserbehandlung, zu deren wichtigsten Aufgaben die Beseitigung organischer Schadstoffe gehoert. Bei vielen Xenobiotica muss die Faehigkeit zum Abbau jedoch erst im Verlaufe einer mehr oder weniger langen Adaptionszeit erworben oder durch externe Animpfung von Organismen, die in der Lage sind, die jeweiligen Stoffe zu verwerten, in Gang gebracht werden. Problematisch ist dabei neben der Dauer der Adaptionszeit auch die Stabilitaet der Faehigkeit zum Abbau. Ein naheliegender Gedanke ist, dass hierbei der Austausch genetischen Materials eine grosse Rolle spielt. Die entsprechende Faehigkeit ist oft auf Plasmiden kodiert. Da die Zellen im Biofilm ueber laengere Zeit hinweg in engem Kontakt bleiben, ist ein horizontaler Gentransfer, d.h. die Weitergabe genetischer Information von einer Zelle zur anderen, stark erleichtert gegenueber der Situation, in welcher die Zellen in suspendierter Form vorliegen. Im Mittelpunkt des Projekts steht die Auseinandersetzung mit den Parametern, welche den konjugativen Gentransfer in Biofilmen beeinflussen. Hierzu gehoeren potentiell stimulierende Umwelteinfluesse, wie z.B. die Anwesenheit von Xenobiotica, deren Abbau auf einem Plasmid kodiert ist, aber auch indirekte Einfluesse wie Naehrstoffkonzentration und -zusammensetzung, welche die Biofilmstruktur und -architektur veraendern. Bei den Untersuchungen werden Transkonjuganten nicht erst durch Ausplattieren auf selektiven Naehrboeden als Rezipienten von Genen erkannt, sondern die Detektion von Transfervorgaengen erfolgt automatisch, in situ und online ueber konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie und digitale Bildverarbeitung. Basierend auf der Expression zweier Varianten des gruenfluoreszierenden Proteins sollen Biovolumen von Donoren und Rezipienten, anstatt von Zellzahlen, bestimmt werden. Eine Validierung der Methode erfolgt ueber durchflusszytometrische Messungen, die die rasche quantitative Bestimmung von Zellzahlen ohne vorherige Anzucht auf selektiven Naehrboeden erlauben. Zum Verstaendnis der lokalen Vorgaenge innerhalb von Biofilmen muss der Einfluss der EPS-Matrix auf die Bildung von Zellclustern beruecksichtigt werden. Dabei koennen bestimmte Polysaccharide innerhalb der EPS durch fluoreszenzmarkierte spezifische Lektine (Proteine) mikroskopisch sichtbar gemacht werden. Diesen Fragen soll durch den Einsatz von entsprechenden Mutanten, die in ihrer Faehigkeit spezifische extrazellulaere Polysaccharide zu bilden eingeschraenkt sind, nachgegangen werden. Die Rolle all dieser Faktoren soll in einem statistisch ausgewogenen faktoriellen Design untersucht werden. Die in diesem Projekt gewonnenen Erkenntnisse lassen sich somit direkt in bereits existierende Biofilmmodelle einbinden.
Das Projekt "Pflanzlicher Metabolismus von Xenobiotika" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GSF - Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit GmbH, Institut für Biochemische Pflanzenpathologie durchgeführt. Die pflanzliche Metabolisierung von Fremdstoffen (Xenobiotika) laeuft allgemein in drei Stufen ab: Transformation, Konjugation und Kompartimentierung. Mechanistische Studien sollen die Beteiligung dieser Vorgaenge an der Entgiftung unterschiedlicher Xenobiotika in verschiedenen Pflanzenarten erhellen und klaeren, inwieweit Endprodukte des pflanzlichen Stoffwechsels durch Verdauung in tierischen Systemen bzw. Zersetzung durch Pilze und Mikroben bioverfuellbar werden koennen. Diese Fragestellung schliesst die Bewertung der Metabolite bezueglich Giftung oder Mutagenitaet ein. Diese Arbeiten gehen in das 'Gruene Leber'-Konzept ein. Ferner werden die entdeckten Enzyme und Gene fuer Zwecke der Phytoremediation organischer Xenobiotika eingesetzt. Die Bodensanierung mit Hilfe von Weissfaeulepilzen soll mit gentechnischen Methoden weiterentwickelt werden.
Das Projekt "Herstellung transgener Zellkulturen von Tabak, die die humanen Cytochrom-P450-Monooxygenasen CYP1A1 oder CYP1A2 exprimieren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Biologie V, Lehrstuhl für Umweltbiologie und -chemodynamik durchgeführt. Xenobiotika sind organische Verbindungen die nicht durch Organismen bio-synthetisiert werden und die folglich fremd in der Biosphäre sind. Xenobiotika umfassen Pestizide, Pharmaka und industrielle Schadstoffe; sie gelangen in die Organismen durch Zufall oder durch beabsichtigte Anwendung. Da Xenobiotika negative Effekte auf Organismen ausüben können, wird heutzutage von den entsprechenden Zulassungsbehörden aller Staaten gefordert, ihre Toxizität und ihren Metabolismus vor Gebrauch zu untersuchen. Im Falle von Pestiziden werden Metabolismus-Daten bereits in frühen Stadien bei der Entwicklung von Kandidaten benötigt, da Metaboliten unerwüschte toxische Effekte zeigen können. Ähnliches gilt für Pharmaka und bis zu einem gewissen Grad auch für industrielle Schadstoffe. Darüberhinaus spielt der Metabolismus eine entscheidende Rolle bei Toleranz, Resistenz und Suszeptibilität, z.B. bei Herbiziden und Insektiziden, sowie bei Phänomenen, die man bei Medikamenten und Carcinogenen beobachtet. Bei allen Aspekte des Metabolismus von Xenobiotika bedarf es einer vollständigen chemischen Identifizierung von Metaboliten. So wurden verschiedene in vitro-Systeme, inklusive Pflanzenzellkulturen, entwickelt um rasch ein breites Spektrum an Metaboliten zum Zweck ihrer Identifizierung zu generieren. Diese Screening-Prozeduren unterstützen unvermeidliche Studien, nachfolgend oder gleichzeitig mit Organismen unter relevanten Bedingungen durchgeführt werden. Der Metabolismus von Xenobiotika im Menschen, in Tieren und höheren Pflanzen wird gewöhnlich in drei Phasen eingeteilt: Transformation (Phase I), Konjugation (Phase II) und Exkretion in Mensch/Tier oder Kompartimentierung in Pflanzen (Phase III). Typische Phase I- Reaktionen sind die Oxidation, Hydrolyse and Reduktion. Bei den entstehenden primären Metaboliten handelt es sich um jene Umwandlungsprodukte, die auf Grund ihrer möglichen toxischen Eigenschaften wichtig z.B. für die Bewertung von Pestiziden sind. Die wichtigsten Phase I-Prozesse sind oxidative Reaktionen. (...) Das Projekt verbindet i) die wichtige Rolle von P450s beim Xenobiotika-Metabolismus, ii) die breite Substratspezificität humaner P450s, iii) das zweckmäßige in vitro-System pflanzlicher Zellkulturen, das oft in unserem Labor eingesetzt wird, und iv) die einfache Art und Weise, in der katalytisch aktive P450s in Pflanzenzellen exprimiert werden können. Es ist gedacht als Methode, um rasch und qualitativ die Hauptmuster oxidierter Metaboliten von Xenobiotika zu ermitteln und speziell interessierende Metaboliten in größerem Maßstab für eine vollständige chemische Identifizierung zu produzieren. Das Projekt stellt einen ersten Schritt einer Reihe von Untersuchungen dar. Dazu wurden Zellsuspensionskulturen von Tabak mit den Genen von humanem CYP1A1 und CYP1A2 transformiert. Die resultierenden P450-transgenen Zellkulturen wurden dannin Metabolismusstudien mit den Herbiziden Atrazin und Metamitron sowie dem Insektizid Dimethoat eingesetzt.
Das Projekt "Risikobewertung fuer das Freisetzen genmanipulierter Mikroorganismen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Zentrum für Molekulare Biowissenschaften, Lehrstuhl für Genetik durchgeführt. Objective: Microorganisms deliberately released into the environment after rigorous testing are unlikely to prove a direct threat (i.e. as pathogens), and prediction of such risks is almost impossible. However, the main risk is the prospect of creating potentially hazardous new organisms following the transfer of mobile genes to native bacteria. Many bacteria can exchange genetic material, including plasmids and transposons; therefore the persistence and spread of both the organisms and genes are both important and would be affected by a variety of selective pressures. The results to be expected by this study are relevant at the methodological level as well as for its long term objectives. Techniques for sampling bacteria in the soil and for screening for the spreading of the manipulated microorganisms in the field, should be standardized. A precise evaluation of the effect of the selection pressure effect in the field of different systems should be obtained. An overall assessment of potential risks involved in the release of the respective bacteria into the environment would come from the analysis of the persistence of the inoculant strains in the field and from the evaluation of the transfer of the introduced genes to other bacteria in the soil. General Information: Aim of the research to be conducted in this research project is, - in cooperation with two other European laboratories - to monitor the persistence of genetically manipulated bacteria introduced into agricultural soils and to screen for the spread of genes carried by these micro-organisms to other members of the soil flora. Screening for the spreading of the genes will be performed by selection for the antibiotic resistance markers and by specific hybridization of DNA from the field strains with labelled probes for the introduced genes. Achievements: To investigate survival of introduced strains and their genes and to develop and assess monitoring methods, genetically marked derivatives of 2 common soil bacteria were used: Rhizobium which fixes atmospheric nitrogen in the root nodules of legumes (and has a long history) of safe and effective use as an agricultural inoculant) was used in both field and laboratory experiments; Enterobacter agglomerans which fixes nitrogen in association with cereal roots was studied in the laboratory. Strains were marked with genes conferring antibiotic resistance, either by selecting naturally occurring chromosomal mutations, or by insertion of transposon Tn5 to conjugative plasmids. In addition, native Rhizobium populations were screened for circumstantial evidence that genetic exchange occurs (over a long period) in the environment. The Tn5 marker enabled extensive monitoring of the Rhizobium inoculant, which showed significant variation in survival in field soils of the collaborating countries. The host plant was not required for its establishment.
Das Projekt "Aviaere Antikoerper aus Huehnereiern als Ersatz fuer Saeugetier-Antikoerper (Phase II) - Teilvorhaben 3: Untersuchung geeigneter Adjuvantien zum Einsatz beim Huhn; Validierung diagnostischer Techniken auf der Basis von IGY" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesinstitut für gesundheitlichen Verbraucherschutz und Veterinärmedizin durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, eine wirkungsvolle, aber nebenwirkungsarme Alternative zum Freund 'Schen Adjuvans zur Anwendung am Huhn zu finden sowie die Umstellung diagnostischer Antikoerper vom Kaninchen auf IGY weiterzufuehren. Dies beinhaltet: 1. Untersuchungen zu Wirkungen und Nebenwirkungen neuer Adjuvantien beim Huhn; 2. Screening von Staphylokokken- und Streptokokkenstaemmen auf ein dem Protein A oder G analoges 'Protein Y'; Isolierung und Einsatz in der Affinitaetschromatographie; 3. Reinigung und Konjugation spezifischer IGY, Pruefung der diagnostischen Leistungsfaehigkeit im Vergleich mit konventionellen Antikoerpern; 4. Einsatz der unter 3. gewonnenen IGY zur Diagnostik (Toxoplasmose, Borreliose, Lungenseuche und Beschaelseuche). Substitutierung monoklonaler Antikoerper durch IGY in einem humanmedizinischen Testsystem, einschliesslich Validierung. Diese Aufgabenbeschreibung ist Teil des gesamten Projektes.
Das Projekt "Genmanipulation des anaeroben Zymomonas mobilis fuer die Fermentierung von Staerkeabfaellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH durchgeführt. Objective: Zymomonas bacteria could offer considerable potential for improved alcohol fermentation in comparison with yeasts. An efficient expression vector is, however, an absolute requisite to open the possibility of genetically engineered zymomonas. The bacteria could then be made able to use for example renewable carbon substrates abundant in agriculture wastes. General Information: An efficient expression vector shall be constructed for zymomonas mobilis. For this, the promotor of the pyruvate decarboxylase gene will be isolated, sequenced and built into a broad host range plasmid. Genes for the degradation of amylose (from aspergillus awamorii) or xylose (from klebsiella) shall be placed under control of this strong promoter and expression will be tested in suitable escherichia coli strains. Afterwards, these recombinant plasmids shall be introduced into zymomonas mobilis cells and their expression and stability will be assayed. The long range aim is to study the recombinant strains for continuous ethanol production from agricultural waste substrates as starch and hemicellulose (xylose). Achievements: Zymomonas mobilis is a Gram negative anaerobe producing ethanol 5 to 6 times faster than yeast. It can use only glucose, fructose and sucrose as carbon sources. Therefore, applications of Z mobilis at the industrial level require extention of its spectrum of usable carbohydrates. Genetic improvement was approached through formal genetics and genetic engineering. Chemical mutagenesis, transposon mutagenesis, gene transfer by aided conjugation, construction of recombinant expression vectors and transfer into Z mobilis genes responsible for xylose metabolism were established and can now be applied to increase the substrate range of Z mobilis. Recombinant plasmids were constructed by subcloning fragments of native Z mobilis plasmids in known vectors. These were transferred into Z mobilis by aided conjugation and were stably inherited, especially after the loss of native plasmids. Subcloned Z mobilis plasmid sequences were used to construct new expression vectors, which could be transferred into Z mobilis and induce expression of the xylose catabolism genes xylA and xylB. However, the engineered strains could not ferment xylose. Transformation of Z mobilis by plasmid deoxyribonucleic acid (DNA) occurred at low frequencies only when sequences of incoming plasmid were integrated into the host's genome. Transposon mutagenesis was accomplished by conjugal transfer of transposon bearing plasmids from Pseudomonas, as well as Escherichia coli donors to Z mobilis. All Z mobilis strains tested were able to ferment extracts of various fruits, such as apples, oranges, peaches, watermelons, etc.
Das Projekt "Modelle für genetische Variabilität und die Evolution von Antibiotikaresistenzen in der aquatischen Umwelt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Hydrobiologie, Professur für Limnologie (Gewässerökologie) durchgeführt. Der horizontale Gentransfer (HGT) zwischen Bakterien gilt als einer der wesentlichen Mechanismen für die Verbreitung von Antibiotikaresistenzgenen. Das Ziel des Projektes ist es diesen Pfad der Verbreitung von Antibiotikaresistenzen in Abwassersystemen zu evaluieren. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden auf aquatische Ökosysteme, welche von Abwässern beeinflusst sind extrapoliert. Hierzu werden Mikro- und Mesokosmenversuche durchgeführt, welche Abwassersysteme nachempfinden. Die Experimente werden mit innovativen molekularen Methoden untersucht und durch zwei anspruchsvolle Modellieransätze ergänzt. Der erste Ansatz ist ein Gujer matrix basiertes Belebtschlammmodell. Der Zweite ist ein Individuen basiertes Model, welches den HGT im Biofilm beschreibt. Diese Modelle werden uns helfen ein tieferes Prozessverständnis zu erlangen und erlauben Vorhersagen bezüglich der Dynamiken gefährlicher genetischer Veränderungen in der Umwelt. Insbesondere testen wir die Hypothese, dass genetisch veränderte Bakterien (aus klinischer Herkunft) und Antibiotika den HGT katalysieren und dass bestimmte Umweltfaktoren solche genetischen Modifikationen begünstigen. Weiterhin werden wir testen wie diese Umweltfaktoren den HGT in einfachen Laborkläranlagensystemen reduzieren. Da sich die beteiligten Projektpartner gemeinsam auf diese Hypothesen fokussieren, werden die vorhandenen Kompetenzen hinsichtlich der Prozessanalysen genetischer Veränderungen in der Umwelt vertieft und gestärkt. Daraus wird ein konkurrenzfähiges Konsortium an der Technischen Universität Dresden geformt, welches sich mit einer zweifellos wesentlichen wissenschaftlichen Fragestellung unserer Zukunft beschäftigt.
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| Bund | 30 |
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| Boden | 23 |
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