Das Projekt "Verständnis der mechanistischen Grundlagen von marinen Uhren und Rhythmen in der antarktischen Schlüsselart Euphausia superba" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Praktisch alle Lebewesen auf unserem Planeten zeigen tägliche und saisonale Rhythmen. Diese Rhythmen werden durch endogene Uhren erzeugt, die es Organismen, einschließlich Menschen, ermöglichen, tägliche und saisonale Lebenszyklusfunktionen mit rhythmischen Änderungen ihrer Umgebung zu synchronisieren. Unser derzeitiges molekulares Verständnis von biologischen Rhythmen und Uhren ist jedoch hauptsächlich auf terrestrische Modellarten beschränkt. Im Gegensatz dazu wissen wir sehr wenig über die endogenen Uhren mariner Organismen und wie sie mit Umweltzyklen interagieren. Dies gilt insbesondere für marine ökologische Schlüsselarten wie den im Südpolarmeer endemischen Antarktischen Krill (Euphausia superba). Sein Lebensraum in den hohen Breitengraden ist durch extreme jahreszeitliche Umweltveränderungen gekennzeichnet (Tageslänge, Lichtintensität, Nahrungsverfügbarkeit) und zählt zu den sich am schnellsten erwärmenden Gebieten auf der Erde. Diese fein abgestimmten Wechselwirkungen, zwischen Organismen wie Krill und ihrem Lebensraum, die sich über Jahrmillionen entwickelt haben, werden durch die Folgen des schnell voranschreitenden Klimawandels beeinflusst. Daher ist es unser übergeordnetes Ziel, herauszufinden, wie rhythmische Umweltsignale (Tag / Nacht-Zyklus, Photoperiode) molekulare Oszillationen erzeugen und insbesondere polaren Meeresorganismen wie dem Antarktischen Krill ermöglichen, rhythmische Veränderungen in ihrer Umgebung zu antizipieren und ihren Lebenszyklus dementsprechend zu synchronisieren. Um dies zu erreichen, wollen wir die Beteiligung der endogenen Uhr an zentralen Lebenszyklusfunktionen im Antarktischen Krill mithilfe von saisonalen Verhaltensexperimenten, sowie Genexpressionsanalysen von Markergenen der inneren Uhr und Stoffwechselprozessen, untersuchen. Darüber hinaus wollen wir den Ort und die Anatomie der zirkadianen Uhr im Gehirn von E. superba durch In-situ-Hybridisierung und immunozytochemische Studien charakterisieren, um die molekularen und neuronalen Mechanismen zu verstehen, die der endogenen Uhr zugrunde liegen. Schließlich werden wir die endogene Uhr experimentell manipulieren, um zu verstehen, wie der endogene Rhythmus und die äußeren Bedingungen das Verhalten und die Physiologie des Antarktischen Krills bestimmen. Wir hoffen mit den geplanten Arbeiten die Mechanismen zu verstehen, die der Anpassung an extreme Umweltbedingungen in Polarregionen zugrunde liegen, und Krill‘s Plastizität im Hinblick auf anhaltende Ökosystemveränderungen im Südpolarmeer bedingen.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt GmbH, Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung durchgeführt. In diesem Verbundprojekt sollen akute und chronische, lokale und abskopale Strahlenschäden an Endothelzellen und Perizyten aus gesunden und malignen Geweben systematisch untersucht werden und mit Effekten auf das Immunsystem korreliert werden. Vorarbeiten aus dem vorangegangenen Verbundprojekt weisen darauf hin, dass durch hochdosierter Bestrahlung der Transkriptionsfaktor PPAR alpha deaktiviert wird, was eine chronische Entzündung am Herz-Endothel auslöst. Viele natürliche und synthetische Agonisten sind in der Lage, die Expression von PPAR-Alpha zu aktivieren. Zu diesen Agonisten gehören Fenofibrat und Cannabidiol. In diesem Teilprojekt wird es untersucht, ob die Aktivierung von PPAR alpha durch Fenofibrat oder Cannabidiol Endothelzellen und Perizyten, die wichtige Bestandteile des Endothels sind, vor den späten Strahlenschäden schützen können. Wir werden die Proteom-Antworten von Zellen vergleichen, die aus Herz oder Gehirn von scheinbestrahlten und lokal bestrahlten Mäusen mit oder ohne Agonist-Behandlung isoliert wurden. Diese Proben stammen aus dem Teilprojekt 1. Darüber hinaus wird die mögliche Antitumorwirkung der PPAR-Alpha-Aktivierung durch Fenofibrat oder Cannabidiol in Tumorendothelzellen von Kontroll- und bestrahlten Mäusen durch Proteom-Analyse untersucht. Auch diese Proben stammen aus dem Teilprojekt 1. Die Proteom-Antwort wird durch markierungsfreie Protein-Analyse untersucht. Die Proteom-Profile werden mit Hilfe der Bioinformatik analysiert, um betroffene zelluläre Funktionen und Signalwege aufzuklären. Diese Daten werden unter Verwendung von Immunblotting, Enzymaktivitätstests, gezielter Transkriptom-Analyse und ELISA validiert. Zusammen mit Teilprojekt 1 wird schließlich ein Modell zu den biologischen Mechanismen der strahleninduzierten Pathogenese in Endothelzellen von Tumor- und Normalgewebe nach Behandlung mit Fenofibrat oder Cannabidiol erstellt.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ludwig-Maximilian Universität München, Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie und Radioonkologie durchgeführt. In diesem Verbundprojekt sollen akute und chronische, lokale und abskopale Strahlenschäden an Endothelzellen und Perizyten aus gesunden und malignen Geweben systematisch untersucht werden und mit Effekten auf das Immunsystem korreliert werden. Im vorliegenden Teilprojekt sollen Endothelzellen und Perizyten aus dem Herzen, Gehirn und Glioblastom nach Bestrahlung (Einzeldosen: 0, 8, 16 Gy, fraktionierte Dosen: 0, 4 x 2, 8 x 2 Gy) vergleichend analysiert werden. Vorarbeiten aus dem vorangegangenen Verbundprojekt weisen darauf hin, dass ionisierende Strahlen eine chronische Inflammation am Herz-Endothel auslösen, die u.a. über PPAR alpha reguliert wird. Zudem reagieren Endothelzellen und Perizyten aus langsam/nicht proliferierenden gesunden und proliferierenden Tumor-Geweben auf ionisierende Strahlung unterschiedlich. Daher sollen im aktuellen Forschungsvorhaben die Wirkungen von PPAR alpha regulierende anti-inflammatorische und anti-tumorale Substanzen wie Fenofibrat und Cannabidiol untersucht werden. Dabei werden Endothelzellen und Perizyten aus gesunden langsam/nicht proliferierenden Geweben (Herz, Gehirn) und malignen proliferierenden Geweben (Glioblastom) der Maus nach in vivo Bestrahlung isoliert und vergleichend analysiert. Neben der Regulation von PPAR alpha und des Fettstoffwechsels liegt der Fokus auf der Untersuchung von Inflammations-, Adhäsions-, Proliferation und Apoptose-Parametern. Verschiedene Bestrahlungsprotokolle (Einzeldosis, fraktionierten Dosen) sollen Erkenntnisse zur Strahlensensitivität (Vitalität, Oberflächenmerkmale, Gefäßdichte) der proliferierenden und langsam/nicht-proliferierenden Endothelien liefern. Ziel des Vorhabens ist es, Normalgewebs-Endothelzellen und Perizyten optimal vor unerwünschten Nebenwirkungen einer Bestrahlung zu schützen und Tumoren-Endothelzellen gegenüber ionisierender Bestrahlung zu sensibilisieren.
Das Projekt "Statistische Methoden bei nichtinasiven Verfahren der Hirnforschung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Magdeburg-Stendal, Institut für Wasserwirtschaft und Ökotechnologie durchgeführt.
Das Projekt "Molekularbiologischer Werkzeugkasten und APP Mausmutanten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Pharmazie und Molekulare Biotechnologie, Abteilung Funktionelle Genomik durchgeführt. Gewebekulturen des Gehirns sind ein prototypisches RRR-System. In diesen Kulturen bilden Neurone Netzwerke aus, die denen des lebenden Gehirns ähnlich sind. Im Vorläuferprojekt wurden die Kulturen optimiert und Krankheitsprozesse wurden in vitro untersucht (Läsionen, Alzheimer Krankheit). Eine molekularbiologische 'Tool-Box' wurde entwickelt, um mittels viraler Transduktion synaptische Moleküle zu entfernen oder zu rekonstituieren. Dies ermöglichte es, Fragen zu adressieren, die sonst nur durch die Zucht von Mäusen mit doppelten oder dreifachen Mutationen beantwortet werden können. Die Zucht und Analyse genetisch veränderter Mäuse wurde so auf das Notwendigste (finale Validierung der Ergebnisse in vivo) reduziert. Im RRR-Sinne wurden Tiere eingespart ('reduction'), weniger belastende Phänotypen generiert ('reduction') und Experimente reduziert ('replacement'). Ziel ist jetzt die Erweiterung der Tool-box: Mittels Optogenetik werden die Kulturen aktiviert und mittels molekularer Ca2+-Indikatoren wird die induzierte Netzwerkaktivität ausgelesen. Die Einsatzmöglichkeiten als Ersatzmethode werden damit erheblich erweitert.
Das Projekt "Aufklärung der neurophysiologischen Mechanismen, die für OWA-induzierte Verhaltensänderungen bei Polarfischen verantwortlich sind: ein NMR-Ansatz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen durchgeführt. Die dramatischsten Auswirkungen des Klimawandels werden für die Polarregionen erwartet, sodass polare Organismen durch die Temperatur- und CO2-Änderungen besonders beeinflusst werden. Im Gegensatz zu den meisten marinen Wirbellosen haben Fische die Fähigkeit zur effektiven Säure-Basen-Regulation. Trotzdem konnten für verschiedene Arten neurologische Störungen unter erhöhten CO2-Konzentrationen nachgewiesen werden. Die den CO2-induzierten Verhaltensänderungen zugrundeliegenden Mechanismen sowie die Frage, inwieweit auch antarktische Fischarten betroffen sind, konnten jedoch noch nicht geklärt werden.In ersten Studien wurden als mögliche Ursache sowohl eine Änderung in der Reaktion des GABAA-Rezeptors als auch im GABA-Metabolismus postuliert. Des Weiteren konnte im Gehirn einer antarktischen Fischart ein Absinken des intrazellulären pH-Wertes (pHi) unter Hyperkapnie gezeigt werden. Es konnte aber noch nicht geklärt werden, ob ein Faktor allein oder eine Kombination und Interaktion mehrerer Faktoren für die Verhaltensänderungen verantwortlich sind. Daher ist die nicht-invasive, räumlich und zeitlich hochaufgelöste Bestimmung von Metabolitenkonzentrationen und des pHi in vivo im Gehirn von Polarfischen für das Verstehen neurologischer Effekte von großer Bedeutung.Ziel des Projekts ist es, mit neuen methodischen Ansätzen der lokalisierten in vivo 1H-NMR-Spektroskopie ein besseres Verständnis der den neurologischen Störungen zugrundeliegenden Mechanismen zu erlangen. Dabei sollen insbesondere Editierverfahren eingesetzt werden, die eine spektrale Vereinfachung der in vivo 1H-NMR-Spektren durch die Unterdrückung unerwünschter Signale während der Erfassung ermöglichen. Diese Ansätze sind in der präklinischen Forschung bereits teilweise etabliert, müssen jedoch für die spezielle Anwendung an nicht anästhesierten Polarfischen (Temperatur um den Gefrierpunkt, Bewegung, Salzwasser u. a.) angepasst werden. Des Weiteren sollen diese Methoden mit spektroskopischen Bildgebungsverfahren kombiniert und die Quantifizierung der 1H-NMR-Spektren für die polaren Temperaturen optimiert werden.In einem früheren Projekt wurde von mir und meinen Kollegen der Ansatz des Chemical Shift Saturation Transfer (CEST) erstmalig für die pH-Bildgebung am Polardorsch genutzt. Dabei konnten wir zeigen, dass TauCEST, d. h. die auf Taurin beruhende CEST-MRI, die räumlich und zeitlich hochaufgelöste Bestimmung von relativen pHi-Änderungen im Gehirn unter erhöhten CO2-Konzentrationen ermöglicht. Eine Adaption dieser Methode für viele polare Fischarten scheint nach derzeitigem Kenntnisstand umsetzbar.Die Kombination von lokalisierter in vivo 1H-NMR-Spektroskopie und CEST-MRI soll daher die gleichzeitige Quantifizierung von Metaboliten und die Bestimmung des pHi mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung ermöglichen, um die neurophysiologischen Mechanismen aufzudecken, die für die unter Szenarien des Klimawandels beobachteten Verhaltensänderungen bei Polarfischen verantwortlich sind.
Das Projekt "Teilvorhaben: BRAIN - Aufbau eines selbstlernenden Steuerungsmodells" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig, Fakultät Ingenieurwissenschaften (ING) durchgeführt. Während bisher die Stromwende im Fokus eines nachhaltigen Energiesystems stand, rückt nun die Wärmewende stärker in den Vordergrund. Der Anteil des Stroms am Gesamtenergieverbrauch beträgt lediglich etwa 25%, Wärme macht jedoch etwa 50% aus. Somit sind der Primärenergiebedarf und die CO2Emissionen deutlich größer, genauso wie das immense Einsparpotenzial, welches zum großen Teil nicht erschlossen ist. In diesem Projekt soll eine Systematik für ein intelligentes Datenmanagement entwickelt werden. Durch selbststeuernde Vernetzung unterschiedlicher Verbrauchsprofile von öffentlichen Liegenschaften, Wohngebäuden, Gewerbe und Industrie sowie diverser Erzeugungsmöglichkeiten von Strom und Wärme kombiniert mit geeigneten Speichern in städtischen Quartieren sollen erhebliche Energieeffizienzpotenziale genutzt werden. Die zeitliche Wärmebedarfskurve in Wohngebäuden ist eine andere als in öffentlichen Gebäuden wie Schulen oder der Industrie. Überschüssige Abwärme in Betrieben kann z.B. bei einer entsprechenden Vernetzung zur Beheizung von Gebäuden im Quartier genutzt werden. Um alle Bedarfe und Erzeugungsmöglichkeiten unter Nutzung geeigneter Speichertechnologien effektiv in Übereinstimmung zu bringen, bedarf es einer selbstlernenden und intelligenten Steuerungssystematik, die im Rahmen dieses Projektes zu entwickeln ist. Wie der Titel des Projekts 4D-Energie zum Ausdruck bringt, widmet sich der Projektansatz der notwendigen technischen und methodischen Basis, um den drei Makrotrends der Energiebranche - Dezentralisierung, Dekarbonisierung und Digitalisierung die zusätzliche Dimension der Demokratisierung praxisgerecht hinzuzufügen. Die einer koordinierten Steuerung unterliegende Sphäre des Energiesystems wird von den etablierten Energieversorgern auf die Ebene der Betreiber von dezentralen Anlagen ausgedehnt. Dieses Potenzial lässt sich nur wirtschaftlich erschließen, indem die Koordination durch selbstlernende Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) automatisiert wird.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FUCHS Schmierstoffe GmbH durchgeführt. Die Arbeiten im Teilprogramm 'Additives 1' zielen auf die Entwicklung von biotechnologischen Prozessen zur Produktion von Additiven und funktionalisierten Grundflüssigkeiten auf Basis industrieller Nebenströme für die Schmierstoffindustrie. Übergreifend ist es das Ziel von ZeroCarbFP, für die Additivsynthese biokatalytische Prozesse zu entwickeln, d.h. es sollen Enzyme eingesetzt werden, um reproduzierbar Additive hoher Qualität herstellen zu können. Fuchs Schmierstoffe GmbH übernimmt dabei die Produktdefinition sowie die Prüfung der entwickelten Produkte (Additive und Funktionsflüssigkeiten) in Hinsicht auf industrielle Anwendungen und spezifische Schmierstoff-Formulierungen. Der Unterauftragnehmer BRAIN AG fokussiert sich auf die Identifizierung und biochemische Charakterisierung von Enzymen zur Entwicklung von Syntheseprozessen im Labormaßstab. Der assoziierte Partner Croda wird die Hochskalierung in den 100kg-Maßstab übernehmen, um Fuchs die für anwendungsnahe Testung erforderlichen Mengen bereitstellen zu können.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Dr. Senckenbergische Anatomie, Anatomie I Klinische Neuroanatomie durchgeführt. Organotypische Gewebekulturen des Nervensystems sind ein prototypisches Tierversuchsersatz-System im Sinne der replacement' Strategie des RRR-Konzeptes. In diesen Kultursystemen bleibt der natürliche Gewebeverband einer Hirnregion erhalten ('Organotypie'). Analog zu den ursprünglichen Hirnstrukturen, aus denen die Kulturen stammen, bilden die Nervenzellen Netzwerke aus, die denen des Gehirns strukturell und molekular ähnlich sind. Mit diesen Gewebekulturen können neurologische Krankheitsmodelle in vitro 'nachgebaut' werden, um Mechanismen von Krankheiten und prinzipielle Wirkungen von Therapieverfahren zu untersuchen. Obwohl diese Gewebekulturen schon seit einigen Jahren existieren, ist ihr 'RRR-Potenzial' noch nicht ausgereizt. Es soll daher ein molekularbiologischer Werkzeugkasten ('Tool-Box') für diese Kulturen entwickelt werden, mit dem komplexe genetische Zusammenhänge zunächst in vitro untersucht werden können. Dies erlaubt es, die Notwendigkeit eines Tierexperimentes besser einzuschätzen. Kann eine Hypothese bereits in vitro sicher falsifiziert werden, kann meist auf ein Tierexperiment am lebenden Tier verzichtet werden. Hierdurch werden Tiere für die Zucht und Experimente eingespart ('reduction'), es werden weniger Tiere mit einem belasteten Phänotyp eingesetzt ('reduction') und manche Experimente können vollständig ersetzt werden ('replacement').
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Pharmazie und Molekulare Biotechnologie, Abteilung Funktionelle Genomik durchgeführt. Organotypische Gewebekulturen des Nervensystems sind ein prototypisches Tierversuchsersatz-System im Sinne der replacement' Strategie des RRR-Konzeptes. In diesen Kultursystemen bleibt der natürliche Gewebeverband einer Hirnregion erhalten ('Organotypie'). Analog zu den ursprünglichen Hirnstrukturen, aus denen die Kulturen stammen, bilden die Nervenzellen Netzwerke aus, die denen des Gehirns strukturell und molekular ähnlich sind. Mit diesen Gewebekulturen können neurologische Krankheitsmodelle in vitro 'nachgebaut' werden, um Mechanismen von Krankheiten und prinzipielle Wirkungen von Therapieverfahren zu untersuchen. Obwohl diese Gewebekulturen schon seit einigen Jahren existieren, ist ihr 'RRR-Potenzial' noch nicht ausgereizt. Es soll daher ein molekularbiologischer Werkzeugkasten ('Tool-Box') für diese Kulturen entwickelt werden, mit dem komplexe genetische Zusammenhänge zunächst in vitro untersucht werden können. Dies erlaubt es, die Notwendigkeit eines Tierexperimentes besser einzuschätzen. Kann eine Hypothese bereits in vitro sicher falsifiziert werden, kann meist auf ein Tierexperiment am lebenden Tier verzichtet werden. Hierdurch werden Tiere für die Zucht und Experimente eingespart ('reduction'), es werden weniger Tiere mit einem belasteten Phänotyp eingesetzt ('reduction') und manche Experimente können vollständig ersetzt werden ('replacement').
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| Bund | 97 |
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| Förderprogramm | 97 |
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| offen | 97 |
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|---|---|
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| Boden | 45 |
| Lebewesen & Lebensräume | 95 |
| Luft | 49 |
| Mensch & Umwelt | 97 |
| Wasser | 46 |
| Weitere | 97 |