Das Projekt "NanoSan - Nanotechnologisches Sanierungsverfahren: In situ Anwendung von Eisenoxid-Nanopartikeln zur Elimination von Schadstoffen in Altlasten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ibn - Institut für Biodiversität - Netzwerk e.V. durchgeführt. 1. Vorhabenziel Ziel dieses Projektes ist die Überprüfung des Umweltrisikos bei der Ausbringung von Eisenoxid-NP ins Grundwasser, sowie eine generelle Bewertung der Einwirkung der NP aus intrinsischen Organismengemeinschaften. Die Wechselwirkungen der NP mit der Umwelt können neben den gewünschten Effekten (Schadstoffreduzierung) auch ungewollte schädliche ökologische Auswirkungen mit sich bringen. Eine mögliche direkt schädigende Wirkung von NP aus Grundwasserorganismen sowie eine eventuell indirekt schädigende Wechselwirkung durch die Rücklösung persistenter Schadstoffe müssen überprüft werden. Die Bewertung soll anhand wichtiger Organismengruppen (Nematoden) des Grundwasserökosystems erfolgen. 2. Arbeitsplanung Die ökotoxikologische Bewertung beinhaltet die Erfassung von Aufnahmepfaden, Wirkungsschwellen und Wirkmechanismen von NP in Laborexperimenten, die mit dem Modelorganismus Caenorhabditis elegans (Nematoda) durchgeführt werden. Des Weiteren wird das Toxizitätspotential von NP in Modellökosystemen und während der Anwendung im Feld mittels Standardtestverfahren mit C. elegans untersucht. Um die Auswirkung der NP auf Struktur und Funktion der Grundwasser-Lebensgemeinschaft zu bewerten, werden Nematodenlebensgemeinschaften (Zusammensetzung von Nematodenarten bzw. bestimmter funktioneller Gruppen) in Modellökosystemen und am Sanierungsstandort analysiert.
Das Projekt "Entwicklung und Validierung eines Caenorhabditis elegans Biomonitortests auf DNA-Ebene (Transcriptionsebene) zur Pruefung von Arzneimitteln, Bioziden und anderen Umweltchemikalien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität Berlin, Institut für Biologie - Ökotoxikologie und Biochemie durchgeführt. Im Rahmen der Novellierung des Arzneimittelgesetzes vom September 1998 und der anstehenden Umsetzung der EG-Biozid-Richtlinie in nationales Recht offenbart sich die Notwendigkeit gerade im terrestrischen Bereich, die Methodenentwicklung voranzubringen, da kaum geeignete Methoden vorhanden sind, um die gesetzlich vorgeschriebene Pruefung auf Umweltvertraeglichkeit zu realisieren. Ziel des FuE-Vorhabens ist es, Abhilfe zu schaffen und ein Testsystem zum Pruefen von Tier- und Humanarzneimitteln sowie von Bioziden auf ihre Umweltvertraeglichkeit im terrestrischen Bereich einzufuehren. In dem Vorhaben soll mit einem Vertreter der Invertebraten (Caenorhabditis elegans, Nematode, Bodenbewohner) die Steigerung der Entgiftungsleistung durch Chemikalien (gemessen als Induktion von Cytochrom P450 Genen) auf DNA-Ebene (auf der Stufe der m-RNA) untersucht werden. Das Genom von Caenorhabditis elegans ist vollstaendig sequenziert und zeigt im Bereich der Entgiftungsleistung viele Uebereinstimmungen zum Saeugergenom. Das Cytochrom P450 System ist ein zentrales Enzymsystem fuer die Entgiftung von Umweltschadstoffen, Medikamenten, Bioziden, etc. Die vermehrte Induktion von Cytochrom P450 Genen ist als Mass fuer den Stresszustand der Bodenbewohner infolge Schadstoffbelastung zu werten. Zusaetzlich soll die Induktion vor Hitzeschockgenen als Stressindikator erfasst werden. Parallel dazu werden herkoemmliche Reproduktionstests mit C. elegans im Boden-, Wasser- und Eluattestsystem durchgefuehrt, um vergleichende Aussagen ueber das Auftreten subletaler Effekte, d.h. die Vermehrung und Nachkommen betreffende Effekte, in umweltrelevanten Konzentrationen zu erhalten. Das Projekt soll in vier Phasen untergliedert werden: 1. Phase: Testung der biologischen Aktivitaet von einzelnen, umweltrelevanten Arzneimitteln und Bioziden auf DNA-Ebene und im Reproduktionstest. Vergleich der Ergebnisse. 2. Phase: Untersuchung weiterer Stressanzeiger im Genom von C. elegans. 3. Phase: Auswertung der ersten und zweiten Phase, um Dosis-Wirkungs-Beziehungen aufzustellen. Diese sollen analysiert werden, um Geninduktionen, die fuer bestimmte Chemikaliengruppen spezifisch sind, zu erfassen. Die Ergebnisse sollen in einer Datenbank erfasst werden. 4. Phase: Validierung des Testsystems mit ausgesuchten Arzneimitteln und Bioziden.
Das Projekt "Teilprojekt: Sedimentkontakttest mit Caenorhabditis elegans (Nematoda)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ibn - Institut für Biodiversität - Netzwerk e.V. durchgeführt. Ziele des Teilprojekts sind (1) die Definition von Referenzbedingungen und Toxizitätsschwellenwerten für den Sedimenttest mit Caenorhabditis elegans, (2) die Harmonisierung von Negativkontrollen in einer Testbatterie, (3) Erprobung von Verdünnungsreihen zur Bewertung von Sedimenten. Das Projekt schafft somit eine wichtige Datengrundlage zur Verbesserung der Interpretation und Bewertung von ökotoxikologischen Sedimentuntersuchungen. Der Sedimenttest mit C. elegans wird als Teil einer Testbatterie zur Untersuchung von Sedimenten herangezogen. 1. Zur Definition von Referenzbedingungen, Kontrollsedimenten und Toxizitätsschwellenwerten, werden unbelastete künstliche und natürliche Sedimente untersucht. 2. Mit Schadstoffen angereicherte Kontrollsedimente, als auch natürliche belastete Sedimente werden untersucht, um die Testsysteme zu überprüfen. 3. Auf Grundlage der bereits erzielten Ergebnisse wird die Verwendung von Sedimentverdünnungsreihen als ökotoxikologische Bewertungsmethode überprüft. Die Ergebnisse dieses Teilprojekts fließen in die ISO/DIN-Normungsarbeit für den Nematodentest ein und sollen in internationalen Fachjournalen publiziert werden.
Das Projekt "Identifizierung kontrastierender Wirkungen von Wasserinhaltsstoffen mit besonderer Berücksichtigung von algenbürtigen organischen Bromverbindungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Institut für Biologie, Arbeitsgruppe Gewässerökologie durchgeführt. In Berliner Oberflächengewässern wurden über mehrere Jahre, jeweils im Spätsommer, erhöhte Konzentrationen an natürlichen organischen Bromverbindungen über den Gruppenparameter AOBr (adsorbierbare organische Bromverbindungen) nachgewiesen. An deren Bildung waren maßgeblich Cyanobakterien beteiligt, die zudem für die Produktion von Cyanotoxinen bekannt sind. Im Rahmen des Parallelantrages von PUTSCHEW & JEKEL soll die chemische Zusammensetzung der AOBr untersucht und Hauptvertreter aufgereinigt werden. Um das noch unbekannte Wirkpotenzial der AOBr einschätzen zu können, beabsichtigt dieses Projekt, detaillierte Wirkerhebungen, einschließlich molekularbiologischer Untersuchungen, an Caenorhabditis elegans und Danio rerio durchzuführen. Dazu werden morphologische Tests, Transporterassays, Reproduktions- und Lebensdauertests und genomweite Genexpressions-Screens mit DNA-Microarrays und quantitativer RT-PCR eingesetzt. Es wird erwartet, auf diese Weise selbst kontrastierende Wirkmechanismen aufzudecken und in Stoffgemischen zu detektieren. Es wird ferner erwartet, dass das unterschiedliche zeitliche Auftreten der AOBr und anderer algenbürtigen Substanzen diese Differenzierung ermöglichen wird.
Das Projekt "Systematische Untersuchungen zur Xenobiotika- und Huminstoff induzierten Genexpression im Nematoden Caenorhabditis elegans" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Institut für Biologie, Arbeitsgruppe Ökologie durchgeführt. Die Erfassung der sowohl durch Xenobiotika als auch Naturstoffe induzierten Expression spezifischer Gene eines Organismus trägt ein beachtliches Potenzial für die Entwicklung qualitativ neuer ökotoxikologischer Testsysteme. Mit dem Nematoden Caenorhabditis elegans wird dabei ein für ökologische und ökotoxikologische Untersuchungen bewährter Testorganismus eingesetzt, dessen Genom vollständig entschlüsselt ist. In der ersten Projektstufe werden mit DNA Microarrays solche Gene identifiziert, die nach Xenobiotika- bzw. Huminstoffbehandlung differentiell exprimiert werden. Zur Validierung der funktionellen Relevanz werden in der zeiten Stufe ca100 selektierte Gene systematisch mittels RNA Interferenz abgeschaltet und geprüft, ob dies zu einem Funktionsverlust (Reproduktionsfähigkeit) in Schadstoffanwesenheit führt. In der dritten Stufe erfolgt eine detaillierte Charakterisierung einzelner Gene. Dazu zählen Cytochrom P450 Formen der Familie CYP35A. Diese Gene sind stark durch exogen zugegebene Xenobiotika induzierbar, nehmen jedoch auch eine essentielle endogene Funktion in der Embryogenese ein. Das Projekt bietet so einerseits die Möglichkeit, ein auf molekular-biologischen Methoden beruhendes empfindliches ökologisches Testsystem zu etablieren, andererseits trägt es zum besseren Verständnis der Regulation schadstoffrelevanter Gene bei.
Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dr. Sebastian Höss durchgeführt. Ziel dieses Teilvorhabens ist die Erfassung der direkten toxischen Wirkung von Plastikpartikeln auf meiobenthische Organismen. Zu diesem Zweck werden die Modelorganismen Caenorhabditis elegans und Pristionchus pacificus, beide dem Stamm der Nematoden zugehörig, in Laborexperimenten Mikroplastikpartikeln ausgesetzt und hinsichtlich ihrer Reaktion auf die Partikel untersucht. Durch die Verwendung von verschiedenen Partikelgrößen und Nematodenarten mit unterschiedlich weiten Mundhöhlen, soll die Bedeutung des Aufnahmepfads für die Wirkung der Partikel untersucht werden. Weiterhin soll die Rolle des Futters (Bakterien) und von Sedimentpartikeln für die Aufnahme und Wirkung der Partikel untersucht werden, um die Situation im natürlichen Habitat (Sediment, Biofilm) zu simulieren. Die Untersuchung der direkten Toxizität der Partikel in chronischen Expositionsszenarien soll es ermöglichen, die komplexen Ergebnisse aus Freiland und Modellökosystemen besser zu interpretieren. Zur Untersuchung der Toxizität werden u.a. standardisierte Biotestverfahren verwendet (DIN ISO 10872) und möglichst reproduzierbare Versuchsbedingungen zu gewährleisten. Die Nematoden werden den unterschiedlich großen Plastikpartikeln in (1) wässrigem Medium und (2) künstlichem und natürlichen Sediment in An- und Abwesenheit von Futterakterien in verschiedenen Dichten ausgesetzt. Dafür müssen die Methoden gegebenenfalls angepasst werden. Die Wirkung wird anhand von subletalen Toxizitätsendpunkte, wie z.B. Wachstum, Reproduktion, Lebensdauer und Energiebudgetierung bewertet. Zur Erfassung der jeweiligen Endpunkte werden verschiedene chronische Expositionszeiten gewählt: 96 Stunden (gemäß DIN ISO 10872) und über einen gesamten Lebenszyklus (ca. 20 Tage). Außerdem werden aus den Versuchen exponierte Organismen für mikroskopische Analysen zur Erfassung von Partikel-Aufnahmeraten anderen Verbundpartnern (Universität Bielefeld) zur Verfügung gestellt.
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