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.
Aufgrund der ständig steigenden Zahl drahtlos übertragener Daten ist die Entwicklung neuerÜbertragungsstandards und höherer Frequenzen im 5G NR FR2 Band (24,3-27,5 GHz und 39,5-43,3 GHz)erforderlich. Mit der schnell wachsenden Nutzung der drahtlosen Kommunikationstechnologien hat dieöffentliche Besorgnis über mögliche gesundheitliche Auswirkungen der elektromagnetischen Felderzugenommen. Im Mittelpunkt dieser Debatte stehen widersprüchliche Ergebnisse in der wissenschaftlichenLiteratur. Als Folge der widersprüchlichen Ergebnisse stufte die Internationale Agentur für Krebsforschung(IARC) elektromagnetische Strahlung, die den Frequenz- und Energiebereichen des 5G-Protokollsentspricht, als möglicherweise krebserregend für den Menschen ein und empfahl eine weitere Bewertungmit hoher Priorität. Da die fehlende Verblindung und Temperaturkontrolle, die Intransparenz derstatistischen Methoden und die unzureichende Dosimetrie in früheren Studien ein Hauptkritikpunkt sind,sind Verbesserungen beim Studiendesign und der statistischen Analyse dringend erforderlich, um dieseSituation zu klären.Hier präsentieren wir die Ergebnisse einer verblindeten, temperaturkontrollierten Transkriptomik- undMethylierungs-Studie an menschlichen Keratinozyten und menschlichen dermalen Fibroblasten, die beielektromagnetischen 5G-Feldern mit unterschiedlichen Frequenzen (27 GHz und 40,5 GHz),Leistungsflussdichten (1 mW/cm2 und 10 mW/cm2 ) und Expositionszeiten (2h und 48h) exponiert wurden.Die Unterschiede in der Genexpression und Methylierung aufgrund der Exposition waren gering. Einekombinatorische Analyse wurde angewendet, bei der alle möglichen Kombinationen der Probenzuordnungauf signifikante Unterschiede getestet wurden. Dabei konnte festgestellt werden, dass sich die Anzahl andifferentiell exprimierten Genen und differentiell methylierten Regionen der tatsächlichenProbenzuordnung in exponiert und scheinexponiert nicht von den zufällig gefundenen Zahlen abhebt. DieNetzwerkanalyse der wenigen signifikanten Treffer lieferte ebenfalls keine Hinweise auf einenZusammenhang der betroffenen Gene, was den Verdacht erhärtet, dass es sich bei diesen Treffern umstochastische Zufallsfunde handelt.Diese Daten deuten darauf hin, dass elektromagnetische 5G-Felder die Genexpressionsmuster oderMethylierungsprofile in keiner erkennbaren Weise verändern. Unsere Ergebnisse liefern keine Beweise fürexpositionsbedingte Schäden an menschlichen Hautzellen.
In dieser Studie sollte im EU-Forschungsprogramm REFLEX beschriebenen Hinweisen auf mögliche gentoxische Effekte hochfrequenter elektromagnetischer Felder in humanen dermalen Fibroblasten nachgegangen werden. Entsprechend wurden die Parameter der Studie an diejenigen der REFLEX-Studie angelehnt. Es wurden humane dermale Fibroblasten von 10 juvenilen (Alter 18-19) und 10 adulten (Alter 50-59) Spendern verwendet und mit hochfrequenten, elektromagnetischen Feldern von 1800 MHz (GSM-1800, intermittierend 5 min an, 10 min aus) mit SAR-Werten von 0 (Sham-Kontrolle), 0.2, 2 und 10 W/kg befeldet. Parallel wurden Positivkontrollen mit entsprechenden chemischen Toxien mitgeführt. Als analytische Endpunkte wurden Comet-Assays, Mikrokerntests mit CREST-Markierung, numerische Chromosomen-Aberrationen, Zellzyklusanalysen und TUNEL-Assays durchgeführt. Die gesamte Studie wurde verblindet durchgeführt; ohne Zugang zu den Befeldungsdaten vor Abschluss der Auswertungen und der statistischen Analyse. Die statistischen Analysen zeigten für keinen der analysierten Endpunkte Hinweise auf statistisch signifikante gentoxische oder dosis-abhängige Effekte, induziert durch hochfrequente EMF-Exposition in primären humanen dermalen Fibroblasten in vitro. //ABSTRACT// The purpose of this study was to clarify possible genotoxic effects of EMF in human dermal fibroblasts as fund in a previous REFLEX-study. Therefore we applied conditions mainly based upon the above described REFLEX-study: we used primary human dermal fibroblasts from 10 juvenile (age 18-19) and 10 adult (age 50-59) donors and exposed them to 1800 MHz high frequency EMF-fields (GSM-1800, intermittent) with SAR-values of 0 (sham control), 0.2, 2 and 10 W/kg. In parallel, we performed corresponding positive controls with assay-based chemical toxins. As analytical endpoints, we analyzed Comet assays, micronuclei formation with CREST analysis, numerical chromosomal aberrations, cell cycle distributions and TUNEL assays. The whole study was performed as a double blind study with no access to exposure values until after completing all analyses as well as statistical pre-analysis of the blind data. Statistical Analysis showed no statistically significant evidences for genotoxic or dose-dependent effects induced by high frequency EMF-exposure in primary human dermal fibroblasts in vitro for any of the analyzed endpoints.
Das Projekt "Züchtung eines Prionenfreien Rinds (LMU 22)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz durchgeführt. BSE-Forschung im Rahmen des Forschungsverbundes Forprion. Im Zusammenhang mit dem Auftreten der ersten BSE-Fälle in Bayern wurden von der Bayerischen Staatsregierung Ende 2000 zusätzliche Maßnahmen zur Bekämpfung der Prionenkrankheiten beschlossen. Dazu wurde Anfang 2001 der Bayerische Forschungsverbund Prionen (FORPRION) gegründet. (Siehe auch www.abayfor.de/forprion) Ziel von FORPRION ist die Erforschung der Grundlagen der Prionenkrankheiten und anwendungsorientierter Fragestellungen in diesem Bereich. Durch die Ergebnisse sollen Fortschritte in der Pathogenese, Diagnostik, Therapie und dem Verbraucherschutz erzielt werden. Die Laufzeit des Forschungsverbundes wurde auf mindestens 5 Jahre festgelegt. Am Beispiel BSE wird deutlich, wie Krankheiten beim Tier auch zur Gefahr für den Menschen werden können. Nach wie vor sind im Bereich der Prionenforschung viele Fragen ungeklärt und werden auf internationaler Ebene diskutiert. Risikovorsorge und Forschung müssen daher weiterhin konsequent und im engen Zusammenwirken aller Fachdisziplinen betrieben werden. Generierung von PrPC defizienten Rindern ( Prnp 0/0 Rinder ). Klärung der Rolle des Prionproteins im Stoffwechsel von Rindern, Grundlage für Züchtung resistenter Rinderrassen. Um die Rolle des PrPC bei Rindern zu klären, wird versucht Rinder zu erzeugen, denen dieses Protein fehlt. Dies geschieht durch gezielte Inaktivierung des entsprechenden Gens in fetalen Fibroblasten, die dann als Spenderzellen für den nukleären Transfer zur Erzeugung von geklonten Rindern, denen PrPC fehlt, dienen. Durch eine umfassende Überwachung dieser Rinder auf klinische Abnormalitäten soll die physiologische Funktion von PrPC beim Rind geklärt werden.
Das Projekt "Teilprojekt II: Erzeugung von PGC- und Eizellen-ähnlichen Zellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft durchgeführt. Terminal differenzierte Zellen können mit Hilfe der Pluripotenz Faktoren OCT4, KLF4, SOX2 und MYC in pluripotente Zellen reprogrammiert werden. Diese Zellen haben anschließend das Potenzial sich in alle Gewebearten der 3 Keimblätter zu differenzieren. In unserem Projekt wollen wir vom Nördlichen Breitmaulnashorn bereits vorhandene Fibroblasten mittels nicht integrativer Methoden Reprogrammieren und anschließend gezielt in Keimbahnvorläuferzellen bzw. Final in Keimbahnzellen differenzieren. Unklar ist bei diesem Differenzierungsvorgang inwieweit er sich wie bereits beschrieben von der Maus auf das Nashorn übertragen lässt. Ein weiterer Punkt ist die detaillierte Analyse der dafür notwendigen Kultivierungsbedingungen (naivé oder Primed Pluripotenz). Die Differenzierungsprotokolle werden mit Hilfe einer von uns bereits hergestellten Nashorn ESC Linie etabliert. Diese Zelle wird zuvor durch CRISPR Cas9 modifiziert in dem wir Keimbahnzellen wichtige Gene mit Reporterkonstrukten wie GFP und RFP markieren.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Institut für Molekulargenetik, gentechnologische Sicherheitsforschung und Beratung durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Erforschung des Zusammenhangs zwischen therapeutischer Strahlenexposition im Kindesalter mit genetischen Veränderungen in Bezug auf Langzeitfolgen. Es sollen das zeitliche wie logistische Vorgehen zum Handling und Versand der Proben besprochen und die entscheidenden Prozesse synchronisiert werden. NGS-Systeme der aktuellen Generation (HiSeq und die dazugehörigen bioinformatischen Auswerteplattformen sind an der NGS-Unit (CUNA) des FB Biologie der Universität Mainz etabliert. Die RNA der Fibroblastenzelllinien wird sowohl vor als auch nach der Bestrahlung extrahiert, qualitätskontrolliert und mittels RNA-Seq sequenziert. Angestrebt sind Datensätze von min. 20 Mio. hochqualitativen Sequenzreads (2x100 Bp Leselänge, paired-end). Dabei werden die 'gematchten' Partner einer Gruppe gleichzeitig untersucht, um einen 'Batch-Bias' zu vermeiden. Unterstützung wird durch die Core Facility Bioinformatik geliefert, die an die Abteilung Medizinische Biometrie am IMBEI in Mainz angebunden ist. Die DNA der Fibroblastenzelllinien wird ebenfalls extrahiert. Für den 'whole genome shotgun' werden NGS-Sequenzbibliotheken unter Verwendung geeigneter Multiplex-Stategien generiert. Diese Bibliotheken werden anschließend durch die Projektpartner am DKTK in Heidelberg auf dem Illumina HiSeqx10-Gerätecluster sequenziert. Genomabdeckungen von mindestens 15-30X sind geplant. Auch hierbei werden die Matching-Partner einer Gruppe immer gleichzeitig untersucht. Der Start der zurzeit noch sehr teuren Gesamtgenom-Sequenzierung wird möglichst weit zeitlich nach hinten gelegt, um die in den nächsten 2 Jahren zu erwartenden Senkungen der Marktpreise bei der DNA-Sequenzierung voll auszuschöpfen. Unterstützung bei der Datenverarbeitung erfolgt wiederum durch die Core Facility Bioinformatik. In einem zweiten unabhängigen Probandenkollektiv werden die in Arbeitsschritt 2 und 3 identifizierten Kandidatengene resequenziert, um für die 'False Discovery Rate' zu kontrollieren.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universitätsklinikum Aachen, Zentrum für Implantologie, Lehr- und Forschungsgebiet Zahnärztliche Werkstoffkunde und Biomaterialforschung durchgeführt. Zur Entwicklung neuer Medikamente für Tumortherapien werden pharmakologische Substanzen über einen mehrstufigen Prozess zunächst in der 2D-Zellkultur und bei erfolgversprechenden Ergebnissen in vivo in Tierversuchen untersucht. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung, Etablierung und Evaluierung eines In-Vitro-Tumorangiogenesemodels, das sich als Plattform zwischen Zellkultur und Tierversuchen etabliert, um aussagekräftigere In-Vitro-Ergebnisse zu erzielen und damit eine signifikante Anzahl von Tierversuchen zu ersetzt. Bei erfolgreicher Etablierung des 3D-TAM könnte es sowohl industriell als auch aus rein wissenschaftlicher Sicht für pharmakologische Untersuchungen sowie zur Angiogeneseforschung zum versuchstierfreien Prescreening von Pharmazeutika eingesetzt werden. Im Rahmen eines automatisierten und sterilen Herstellungsprozesses soll mit Hilfe eines 3D-Biodruckers ein von Endothelzellen und Fibroblasten ummantelter Gefäßkanal gedruckt werden. Auf den Gefäßkanal wird ein künstlicher Tumor in Form einer Hydrogel-Zell-Suspension gedruckt. Der Gefäßkanal wird mit den Zuleitungen eines Bioreaktors verbunden, so dass der Kanal sowie der darauf sitzende Tumor dynamisch kultiviert werden können. Dabei wird der Einfluss unterschiedlicher Tumorstrukturen, der Zellzusammensetzungen sowie der Kulturbedingungen auf die biomimetische Tumorangiogenese untersucht. Abschließend wird die künstlich induzierte Tumorangiogenese mit der eines Xenograft Mausmodells verglichen.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Uniklinik, Institut für Biomedizinische Technologien, Lehrstuhl für Experimentelle Molekulare Bildgebung durchgeführt. Zur Entwicklung neuer Medikamente für Tumortherapien werden pharmakologische Substanzen über einen mehrstufigen Prozess zunächst in der 2D-Zellkultur und bei erfolgversprechenden Ergebnissen in vivo in Tierversuchen untersucht. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung, Etablierung und Evaluierung eines In-Vitro-Tumorangiogenesemodels, das sich als Plattform zwischen Zellkultur und Tierversuchen etabliert, um aussagekräftigere In-Vitro-Ergebnisse zu erzielen und damit eine signifikante Anzahl von Tierversuchen ersetzt. Bei erfolgreicher Etablierung des 3D-TAM könnte es sowohl industriell als auch aus rein wissenschaftlicher Sicht für pharmakologische Untersuchungen sowie zur Angiogeneseforschung zum versuchstierfreien Prescreening von Pharmazeutika eingesetzt werden. Im Rahmen eines automatisierten und sterilen Herstellungsprozesses soll mit Hilfe eines 3D-Biodruckers ein von Endothelzellen und Fibroblasten ummantelter Gefäßkanal gedruckt werden. Auf den Gefäßkanal wird ein künstlicher Tumor in Form einer Hydrogel-Zell-Suspension gedruckt. Der Gefäßkanal wird mit den Zuleitungen eines Bioreaktors verbunden, so dass der Kanal sowie der darauf sitzende Tumor dynamisch kultiviert werden können. Dabei wird der Einfluss unterschiedlicher Tumorstrukturen, der Zellzusammensetzungen sowie der Kulturbedingungen auf die biomimetische Tumorangiogenese untersucht. Abschließend wird die künstlich induzierte Tumorangiogenese mit der eines Xenograft Mausmodells verglichen.
Das Projekt "Genotoxische Wirkungen durch Redoxreaktionen von Aldehyden mit Kupfer(II) in vitro und in Zellkultur" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Oldenburg, Fachbereich 7 Biologie, Institut für Chemie und Biologie des Meeres, Arbeitsgruppe biochemische Toxikologie durchgeführt. Es wurde nachgewiesen, dass aromatische und aliphatische Aldehyde durch Cu(II) oxidiert werden. In der Folge treten DNA-Schäden und Mutationen in Zellkulturen menschlicher Fibroblasten auf. Die DNA-Schäden sind in Abhängigkeit der untersuchten Aldehyde unterschiedlicher Natur, je nachdem ob sie durch reaktive Sauerstoffspezien oder C-zentrierte Radikale erzeugt wurden.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Präventionsforschung und Epidemiologie - BIPS GmbH durchgeführt. Der ISIBELa Verbund widmet sich der Strahlenschutzmedizin, der Strahlenbiologie und molekularen Strahlenepidemiologie. Das Thema Strahlenempfindlichkeit wird in seiner Bedeutung für die Krebsentstehung sowie für den Strahlenschutz bearbeitet, wobei Erkenntnisse aus der Tumortherapie in Hinsicht auf ihre Bedeutung für die strahleninduzierte Kanzerogenese evaluiert werden. Das Forschungsvorhaben umfasst klassisch-epidemiologische und molekularepidemiologische Fall-Kontroll- Untersuchungen an ehemalig therapeutisch strahlenexponierten Kindern und deren primären Fibroblastenzelllinien sowie die Entwicklung von neuen geeigneten biometrischen Methoden zur Analyse der auf mehreren molekularen Ebenen erhobenen Daten. Arbeitspaket 2 des ISIBELa Verbundes in Bremen: Die Durchführung und wissenschaftliche Leitung der molekular-epidemiologischen Fall-Kontroll-Studie KIKME (Krebserkrankungen im Kindesalter und molekulare Epidemiologie). Die Aufgaben umfassen im Detail, (1) die Planung und Durchführung der KIKME Studie (Ethikantrag, Datenschutzvotum, GPOHAntrag, Monitoring, Projektmanagement, Auswahl und Kontrolle der Matehing Paare, Auswertung, Präsentation und Publikation der Datenerhebung und Fragebögen, insbesondere das familiäre Auftreten von Krebserkrankungen und die lebenslange medizinische Strahlenbelastung unter Berücksichtigung von Chemotherapie), (2) die wissenschaftliche Leitung und Koordination der genomweiten Identifizierung von Genen und Gen-Strahlen- Interaktionen, welche die drei Probandengruppen (ehemalige Kinderkrebspatienten mit und ohne Folgeneoplasien sowie gesunde Kontrollen ohne Krebserkrankungen) auf DNA und RNA Ebene unterscheiden (Auswertung, Publikation und Präsentation auf wissenschaftlichen Kongressen), und (3) als Vertrauensstelle in einer essentiellen Schlüsselposition die Verantwortung für die Mehrfachpseudonymisierung aller Proben und Untersuchungsergebnisse.