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Teilprojekte C-1, C-5 und C-6A

Das Projekt "Teilprojekte C-1, C-5 und C-6A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesinstitut für Risikobewertung durchgeführt. ZielePathogene Vibrionen in der marinen Umwelt sind potentielle, neu aufkommende Zoonoseerreger. Die Bewertung des Risikos für die Bevölkerung erfordert: - Erfassung des Vorkommens von pathogenen nicht-Cholera-Vibrionen in der Umwelt, in Handelsware und bei menschlichen Erkrankungen durch Sammlung von Daten aus Erkrankungen. -Aufbau einer Stammsammlung sowie Identifizierung und funktionelle Charakterisierung von Virulenzfaktoren. - Ermittlung von Parametern, die das Auftreten, die Vermehrung und Übertragung von pathogenen Vibrionen in der Umwelt in Bezug zu Klimaprozessen fördern. - Ermittlung von Faktoren in der Lebensmittelkette, die die Belastung und Vermehrung von pathogenen Vibrionen in Lebensmitteln fördern. - Identifizierung von Markern (Genen oder Proteinen), die eine schnelle Detektion von pathogenen Vibrionen im klinischen Bereich, in der Lebensmittelproduktion und in der Umwelt ermöglichen.HintergründeDie Zahl der Infektionen mit pathogenen Vibrionen hat weltweit in den letzten Jahren zuge-nommen. Vibrionen sind Gram-negative Bakterien, die in Meeresgewässern und Flussmündungen weit verbreitet sind. Sie stellen eine der Hauptursachen von bakteriellen Durchfallerkrankungen dar, die durch den Verzehr von kontaminierten Meeresfrüchten und Fischprodukten verursacht werden. Die Zunahme von Vibrionen in marinen Organismen wird mit steigenden Wassertemperaturen aufgrund der globalen Erwärmung in Zusammenhang gebracht. Da gleichzeitig der globale Handel mit Fischprodukten und Meeresfrüchten wächst, ist ein Anstieg von Vibriosen bei Menschen zu erwarten. Die Entstehung neuer hochpathogener Klone von Vibrio parahaemolyticus in Südostasien und deren weltweite Verbreitung unterstreichen die Notwendigkeit der Forschung zu Vibriosen als 'emerging disease'. Da Vibrionen mesophile Bakterien sind, ist auch ihre Zunahme in Badegewässern in Perioden mit sehr warmem Wetter beobachtet worden, was die Wahrscheinlichkeit von Wundinfektionen durch Meerwasser-Kontakt erhöht.Das Forschungsnetzwerk wird durch eine Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern aus asiatischen und südamerikanischen Ländern mit hoher Inzidenz von Vibrio-Infektionen ergänzt. Das BfR ist verantwortlich für die internationale Zusammenarbeit im TP C-1 und übernimmt im TP C-5 den Aufbau einer zentralen Stammsammlung, die Entwicklung von MALDI-TOF-basierten Nachweisverfahren und die Untersuchung der Toxinbildung. Im TP C-6 wird eine quantitative Erhebung des Pathogenitätspotentials gegenüber marinen Vektororganismen und dem menschlichen Wirt durchgeführt.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Institut für Biowissenschaften durchgeführt. Arten aus dem Phylum Bacteroidetes sind Gram-negative, nicht sporenbildende, stäbchenförmige, vielfach anaerobe Bakterien. Bacteroidetes-Arten besiedeln den menschlichen Darm, und es wird ihnen eine große Bedeutung bei der Umsetzung und Vergärung polymerer Substanzen zu kurzkettigen Fettsäuren (besonders Acetat, Propionat, Butyrat, Succinat und Formiat) zugeschrieben. Während einige Bacteroidetes als Pathogene beschrieben sind, besitzen andere Arten einen gesundheitsfördernden Effekt von Bacteroidetes, der möglicherweise auf die Produktion von probiotisch aktiven Substanzen zurückzuführen ist. Obwohl Bacteroidetes-Arten seit langer Zeit als Polymer-abbauende Mikroorganismen beschrieben sind, die verschiedene kommerziell nutzbare Substanzen produzieren, wurden nur wenige Arten bisher gut untersucht oder in Stammsammlungen hinterlegt. Als Produktionsorganismen in biotechnologischen Fermentationen werden Bacteroidetes bislang nicht genutzt. Daher werden in 'BaPro' Bacteroidetes-Stämme als auf ihre industrielle Nutzung hin untersucht. Das wichtigste Gesamtziel des Verbundvorhabens ist die Etablierung von (nicht-pathogenen) Bacteroidetes-Arten als Plattformorganismen zur Produktion von Bulk-Chemikalien und von Probiotika. Ziel des Projekt 4 ist die Entwicklung eines Plattformorganismus zur Nutzung von Biopolymeren und zur Produktion von Propionat.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Wasserchemie und Chemische Balneologie durchgeführt. 1. Im geplanten Vorhaben soll ein existierender monoklonaler Antikörper für den polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoff Benzo(a)pyren mit gentechnischen Methoden bzgl. Affinität und Selektivität optimiert und dadurch eine Verwendung zur Überwachung des Trinkwassergrenzwertes (10 ng/l) ermöglicht werden. 2. Basierend auf der isolierten mRNA aus der Hybridomalinie 22F12 (evtl. noch weitere aussichtsreiche Klone) wird eine Antikörperbibliothek aufgebaut. Die Herstellung der Antikörpertragenden Phagen soll in E.coli bzw. in Pilzen durchgeführt werden. Die Selektion geeigneter Bindungsmoleküle erfolgt mittels 'biopanning'. Dabei wird die Stringenz schrittweise erhöht. Die ausgewählten rekombinanten Antikörper werden anschließend detailliert bzgl. Affinität, Selektivität (Kreuzreaktion mit anderen PAKs) und Störanfälligkeit gegenüber Matrixeinflüssen (pH-Wert Effekte, Mineralisierung, Huminstoffe) charakterisiert und der resultierende ELISA optimiert. 3. Der/die generierten Rab soll/en kommerziell über die im Vorhaben beteiligte Firma verwertet werden. Es ist geplant, marktfähige Produkte innerhalb eines Jahres nach Abschluss des Vorhabens zu entwickeln.

Teilprojekt Uni Frankfurt

Das Projekt "Teilprojekt Uni Frankfurt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Molekulare Biowissen, Lehrstuhl Molekulare Mikrobiologie und Bioenergetik durchgeführt. Das Ziel des Verbundprojektes 'Überwindung energetischer Barrieren bei der acetogenen Umsetzung von CO2' (OBAC) ist es, relevante acetogene Bakterien gentechnisch derart zu modifizieren, dass energetische Barrieren überwunden werden können, welche die Wachstumsraten, Produktionsleistungen sowie die Produktpalette dieser Bakterien während der Gasfermentation einschränken. Das Ziel dieses Teilprojektes ist es, membran-gebundene und lösliche Enzyme (Rnf, Ech und Elektronen-bifurkierende Methylen-THF-Reduktasen), die den Energiehaushalt der Bakterien verbessern können, zu finden und zu charakterisieren. Nach der Produktion dieser Enzyme in den Zielorganismen wird TP1 die biochemische Charakterisierung der heterolog produzierten Enzyme vornehmen, um Bottlenecks zu erkennen und Produktausbeuten zu erhöhen. Das Vorhaben ist in aufeinander aufbauende Arbeitspakete gegliedert, in denen die Enzyme Ferredoxin:NAD-Oxidoreduktase (Rnf), energiekonservierende Hydrogenase (Ech) und elektronenbifurkierende Methylen-THF-Reduktase (MTHFR) gefunden und charakterisiert werden. Der Rnf-Komplex in Acetobacterium woodii ist bereits in den Anfängen charakterisiert, Ech und MTHFR müssen noch gefunden und charakterisiert werden. Mögliche Kandidaten sind mesophile methanogene Archäen und Butyrivibrio-Stämme. Im TP 3 wird durch Genomsequenzierungen nach weiteren Kandidaten gesucht. Die entsprechenden Enzyme werden nach dem im Arbeitsplan des Antrags detaillierten Programm biochemisch charakterisiert. Im weiteren Verlauf des Projektes werden die von den anderen Partnern hergestellten rekombinanten Stämme auf die entsprechenden Enzymaktivitäten überprüft, um Bottlenecks festzustellen und Aktivitäten gegebenenfalls erhöhen zu können.

Entwicklung eines Frühwarn- und Informationssystems für das Auftreten von Vibrionen in Küstenbadegewässern

Das Projekt "Entwicklung eines Frühwarn- und Informationssystems für das Auftreten von Vibrionen in Küstenbadegewässern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Vibrio vulnificus ist ein Bakterium, das natürlicherweise in Salz- und Brackwasser vorkommt. Steigen die Wassertemperaturen auf ca. 20 °C, wird es aktiviert und ist infektiös für Menschen. V. vulnificus kann bei abwehrgeschwächten Personen beim Verzehr von Meeresfrüchten zu Durchfallerkrankungen und Blutvergiftung sowie beim Baden oder Umgang mit Meerestieren zu schweren, teilweise tödlichen Wundinfektionen führen. In Nordeuropa sind bisher nur sehr vereinzelt Infektionen aufgetreten, da die tiefen Wassertemperaturen eine vermehrte Aktivität von V. vulnificus verhindert haben. Besonders in heißen Sommern traten aber schwere Wundinfektionen in Schweden, Dänemark und auch in Deutschland auf. Bei einer durch die Klimaveränderung zu erwartenden Erhöhung der Temperaturen in Nord- und Ostsee muss in Zukunft vermehrt mit dem Auftreten von V. vulnificus und anderen Vibrionen gerechnet werden. In dem Projekt soll das Vorkommen von V. vulnificus und anderer für den Menschen pathogenen Vibrionen in Badegewässern in Abhängigkeit von der Temperatur untersucht werden. Dazu sollen sowohl Wasserproben als auch Proben von Kleinlebewesen, die als Reservoir für Vibrionen dienen können, untersucht werden. Die Ergebnisse sollen eine Vorhersage zum zukünftigen Auftreten von Virbrionen in Badegewässern ermöglichen. Außerdem soll ein Warnsystem zum Schutz der Badenden für das Auftreten von Vibrio vulnificus in Abhängigkeit der Wassertemperatur erarbeitet werden sowie ein Informationssystem für Ärzte etabliert werden.

Phagen-Wirtssysteme mariner Bakterien (Vibrio-Arten) und ihre Nutzung

Das Projekt "Phagen-Wirtssysteme mariner Bakterien (Vibrio-Arten) und ihre Nutzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Ostseeforschung (IOW), Sektion Biologische Meereskunde durchgeführt. Vibrionen sind autochthone Bakterien der meisten aquatischen Habitate. Viele Arten davon haben Stämme, die für einige Tiere pathogen sind. Treten sie in Aquakulturen auf, werden sie meist durch den Einsatz von Antibiotika bekämpft. Alternativen sind wegen zunehmenden Antibiotikaresistenzen unter pathogenen Bakterien erforderlich. Deshalb wird der Einsatz von Phagen zur Bekämpfung von Bakterien untersucht. Die vorhandenen Phagen-Wirtssysteme von Vibrionen dienen als Modelle für die Entwicklung einer robusten und sensitiven Methode, um mittels gefärbter Phagen die Wirtsbakterien zu identifizieren und quantifizieren. Dazu soll die Durchflußzytometrie oder die Epifluoreszenzmikroskopie genutzt werden. Diese Methode soll auf vom chinesischen Partner isolierte Vibrionen, die sich in Aquakulturen als pathogen erwiesen haben, übertragen und zur Erfassung von potentiell pathogenen Vibrionen bzw. zur Überwachung von Phagentherapien genutzt werden. Unter den isolierten Phagen wird nach Phagen mit einem möglichst breiten Wirtsspektrum und hoher Infektiosität gesucht. Hinweise darauf können die Genome mehrerer Phagen mit verschiedener Wirtsspezifität (darunter 2 Vibriophagen) geben.

Teilprojekt: Etablierung einer Gene Targeting Technik bei Pflanzen

Das Projekt "Teilprojekt: Etablierung einer Gene Targeting Technik bei Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Botanisches Institut, Molekularbiologie und Biochemie durchgeführt. Das Ziel des hier beschriebenen Vorhabens ist die Etablierung eines Systems zur effizienten sequenzspezifischen Transgen-Integration ('Gene Targeting', GT) ins Pflanzengenom. Trotz vielfältiger Ansätze ist es bis heute nicht gelungen, in Pflanzen eine Technik zu etablieren, mit deren Hilfe durch homologe Rekombination (HR) jedes beliebige Gen effizient modifiziert werden kann bzw. spezifisch Sequenzen an jeder gewollten Stelle im Genom integriert werden können. In verschiedenen Arbeiten an Arabidopsis konnte bisher gezeigt werden, dass die Überexpression von Proteinen aus E. coli bzw. Hefe, welche in die homologe Rekombination involviert sind, zu einem Anstieg der HR und in einem Fall auch zu einer Verbesserung der 'Gene Targeting' - Frequenz führen. Durch unsere bisherigen Arbeiten konnten wir in Pflanzen Homologe von Genen (BRCA1, BARD1 und BRCA2) charakterisieren, die beim Menschen als Brustkrebs- Suppressoren wirken und konnten zeigen, dass ihr Ausfall in Arabidopsis jeweils zu einer starken Reduktion der intrachromosomalen homologen Rekombination in somatischen Zellen führt. Ziel ist es nun, durch Überexpression dieser Proteine - allein oder in Kombination - eine Zunahme der homologen Rekombination über das in Wildtyp-Pflanzen normale Maß hinaus zu erzielen, um damit die Effizienz der sequenzspezifischen homologen Integration von DNA ins Pflanzengenom insoweit zu verbessern, dass diese als Routinetechnik genutzt werden kann.

Teilprojekt 5: Diversität und Konzentrationen von verschiedenen Vibrio-Arten und ihrer Bakteriophagen

Das Projekt "Teilprojekt 5: Diversität und Konzentrationen von verschiedenen Vibrio-Arten und ihrer Bakteriophagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Ostseeforschung durchgeführt. Das Verbundprojekt ECOLOC hat zum Ziel (i) die natürlichen und anthropogenen Faktoren, die die physikochemischen und biogeochemischen Umweltbedingungen kontrollieren, zu ermitteln, und (ii) die Reaktion von Organismen und Küstenhabitaten (Benthos, Seegräser) auf die Einträge von Land stammender anthropogener Substanzen zu untersuchen. Untersuchungsgebiet ist die tropische Insel Hainan, deren Küstenökosystem über Korallenriffe, Mangrove und Seegraswiesen verfügt. Da Hainan den Status einer besonderen Wirtschaftszone mit einer entsprechenden wirtschaftlichen Entwicklung hat und in den letzten Jahren auch der Tourismus deutliche Zuwächse verzeichnet, ist das Küstenökosystem nur noch teilweise in einem natürlichen Zustand anzutreffen. Wissenschaftler vom ZMT untersuchen die Auswirkung der Eutrophierung auf das marine Ökosystem. In ausgewählten Kernregionen sollen O2- und CO2-Sensoren verankert werden. Des Weiteren wird untersucht, wie (i) verschiedene tropische Seegrasarten auf einen durch menschliche Veränderungen an Land hervorgerufenen vergrößerten Eintrag von Nährstoffen, organischem Material und suspendierten Partikeln reagieren und (ii) wie groß ihre Eigenschaft als Senke für anthropogene Nährstoffe und Schadstoffe ist. Im Rahmen eines weiteren ZMT Teilprojektes wird die Diversität und Verbreitung makrobenthischer Invertebraten (z. B. Krebse) in den Küstengewässern von Hainan untersucht und die Reaktion der Organismen auf die sich verschlechternden Umweltbedingungen bewertet. Im Fokus des Teilprojektes der Universität Hamburg steht die Modellierung der räumlichen und zeitlichen Variabilität der ästuarinen und Küstenzirkulation östlich der Insel Hainan im nördlichen Südchinesischen Meer. Die Relevanz unterschiedlicher Einflussfaktoren, u. a. von Monsun, El Niño/Southern Oscillation, westlichem Randstrom, Upwelling und Typhonen sollen genauer untersucht werden. Im Rahmen des Teilprojektes des IOW sollen am Beispiel der qualitativen und quantitativen Untersuchungen von Vibrio-Bakteriengemeinschaften innerhalb und außerhalb von Aquakultureinrichtungen deren Einfluss auf das umgebende Küstengewässer abgeschätzt werden. Wissenschaftler der RWTH Aachen werden die organische Kontamination von Wasser, Sedimenten und benthischen Organismen an der Nordostküste Hainans untersuchen, um eine umfassende Bewertung des Vorkommens und der Rolle der verschiedenen Eintragsquellen organischer Kontaminanten im Arbeitsgebiet vorzunehmen.

EMBARK - Diagnostik und Überwachung der Resistenz gegen Antibiotika - Entwicklung von Instrumenten, Technologien und Methoden für den globalen Einsatz

Das Projekt "EMBARK - Diagnostik und Überwachung der Resistenz gegen Antibiotika - Entwicklung von Instrumenten, Technologien und Methoden für den globalen Einsatz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Hydrobiologie, Professur für Limnologie (Gewässerökologie) durchgeführt. Derzeit häufen sich die Hinweise, dass Antibiotikaresistente Bakterien (ARB) oder deren Gene (ARG) in der Umwelt entstehen, von dort in die menschliche Gesellschaft gelangen und so die menschliche Gesundheit negativ beeinflussen. Insgesamt hat sich die Datenlage, dass mehr Menschen durch ARB sterben, erhärtet. Dies gilt insbesondere für gram-negative Bakterien, welche in der Regel in der Umwelt besser überleben als gram-positive Bakterien. Die erzielten Ergebnisse werden die Risikobewertung von AMR in Umweltkompartimenten unterstützen und anschließend zur Entwicklung evidenzbasierter Maßnahmen beitragen, um die Verbreitung von AMR zum Schutz der Gesundheit von Mensch, Tier und Pflanze zu mildern. Insbesondere die Evaluierung und Etablierung von Maßnahmen zur Entwicklung eines System-unabhängigen (oder Kompartiment-unabhängigen) Überwachungssystems stehen im Mittelpunkt dieses Projektes.

Entwicklung und Evaluation eines Webcam Luminometers für den Leuchtbakterienhemmtest

Das Projekt "Entwicklung und Evaluation eines Webcam Luminometers für den Leuchtbakterienhemmtest" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Ulm, University of Applied Sciences Labor Biotechnologie, Fakultät Mechatronik und Medizintechnik durchgeführt. Vibrio fischeri is a luminescent marine bacterium whose luminous intensity depends on the toxicity of its surroundings. By comparing light intensity before and after a certain contact time with a water sample, these bacteria can be used to detect various environmental toxins including unknown ones. A sample is considered nontoxic when the inhibition is less then 20 percent after 30min contact. In Germany, the luminescent bacteria inhibition test described in DIN EN ISO 11348 (Part 1) is a compulsory test for waste waters of industrial origin. Commercial Luminometers use Photomultiplier tubes for detection. PMTs are highly sensitive measurement devices hence the price of commercial instruments can be up to 15,000€ (including VAT). Our group has some experience with detection of low (fluorescent) light intensities by CCD cameras and webcams. In a preceding student research project we were able to prove that selected webcams are sensitive enough to detect luminescence by Vibrio fischeri in the low concentrations used in commercially available test kits. We now have developed a simple but sensitive Luminometer based on a low priced modified (black and white CCD chip and long exposure) webcam. The inhibition of various bacteria concentrations was compared to a commercial device as well as tests with actual samples. The webcam takes a picture of the light emitting test sample. The software then calculates the average luminescence of a pre defined region of interest. An additional feature is a LED for measurement of optical density which is needed to produce bacteria suspensions with standard concentrations.

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