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Teil A

Das Projekt "Teil A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesforschungsanstalt für Ernährung, Institut für Ernährungsphysiologie durchgeführt. Schadstoffe in Lebensmitteln werden als ein möglicher Faktor bei der Auslösung von Lebensmittel-Allergien diskutiert. Experimentelle Beweise für Schadstoff-verstärkte allergische Reaktionen im Gastrointestinaltrakt liegen bisher jedoch nicht vor. Ziel dieses Verbundvorhabens war die Klärung der Frage, ob anthropogene und biogene Schadstoffe die intestinale Barriere beeinträchtigen und die Immunantwort gegen Lebensmittel-Allergene modulieren. Als anthropogene Schadstoffe wurden Aflatoxin B1 (AFB) sowie Quecksilberchlorid (HgCl2) und als biogener Schadstoff Weizenkeimagglutinin (WGA) eingesetzt. Die in vivo-Applikation von AFB bei BN-Ratten führte in den mesenterialen Lymphknoten zu einer signifikanten Zunahme der CD8+-Zellen. Zusätzlich waren in dieser Zellpopulation vermehrt Zellen mit den Aktivierungsmarker CD71 nachzuweisen. Daraus kann ein CD8-spezifischer Effekt von AFB abgeleitet werden. Die Immunantwort gegen das Modellallergen OVA war jedoch nicht beeinflußt. HgCl2 und MeHgCl wirkten bei den intestinalen Epithelzellen in einer Konzentration von 36,8 bzw. 40 myM zyto- und genotoxisch. Darunter liegende Konzentrationen an HgCl2 (0,78-12,5 myM) erhöhten die Permeabilität eines epithelialen Zellmonolayers (Caco-2) für Fluoreszein sowie in Ussing-Kammern den Kurzschlußstrom des Dickdarmgewebes, was ebenfalls als Hinweis für eine Stimulation der Permeabilität angesehen werden kann. Die in vivo-Untersuchungen wurden mit gegen OVA immunisierten Tieren durchgeführt. Die einmalige Behandlung mit HgCl2 (1 mg/kg KG) erhöhte 5 Tage nach der oralen Provokation mit OVA signifikant die anti-OVA-IgE- sowie -IgG-Serumkonzentration. Durch die orale OVA-Applikation erfolgte auch eine Aktivierung mukosaler Mastzellen (RMCPII-Freisetzung), die bei den einmalig mit HgCl2 behandelten Tieren auch noch 5 Tage nach der oralen Provokation nachzuweisen war. Die Bestimmung von Oberflächenmolekülen auf Lymphozyten ergab eine vermehrte Aktivierung von CD4/CD25-positiven Zellen. Auch die mehrmalige Behandlung mit einer niedrigen HgCl2-Dosis (5 x 0,2 mg/kg KG) führte zu einer deutlichen Stimulation der Immunantwort gegen OVA, wobei diese jedoch geringer ausgeprägt war. Ein direkter Effekt von HgCl2 (5 x 0,2 mg/kg KG) auf mesenteriale Lymphozyten kann aufgrund von Untersuchungen zu genotoxischen Wirkungen als Ursache der Immuntoxizität nicht ausgeschlossen werden. Bei Tieren, die nicht mit OVA immunisiert wurden, induzierte Hg keine Immuntoxizität. Im Gegensatz zu HgCl2 führte die Behandlung mit WGA zu einer Suppression der anti-OVA-IgE-Bildung. Unabhängig davon konnte bei den mukosalem Mastzellen eine Aktivierung durch WGA unmittelbar nach der oralen Applikation nachgewiesen werden. Hervorzuheben ist, daß die beobachteten Effekte mit einer Dosis erzielt wurden, die nur um den Faktor 10 über der bei überwiegend vegetarischer Ernährung aufgenommenen Gesamtmenge an Lektinen liegt. (Text gekürzt)

Teil B

Das Projekt "Teil B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Universitätsklinikum, Institut für Immunologie durchgeführt. Anthropogene und biogene Schadstoffe in Lebensmitteln koennen zu einer Schaedigung von Darmzellen (Epithel-Immun- sowie neurokrine Zellen) fuehren, wodurch die selektive Schrankenfunktion der Darmwand sowie die Funktion des darin lokalisierten Darmassozierten Lymphgewebes (gut-associated lymphoid tissue, GALT) gestoert werden. Dadurch koennte die Entstehung von Lebensmittelallergien beguenstigt werden. Mit dem beantragten Projekt soll geprueft werden, ob (I) Schadstoffe ueber zyto- oder neurotoxische Mechanismen die intestinale Permeabilitaet beeinflussen, (II) ob zellulaere Komponenten des GALT durch neurotoxisch bzw. immuntoxisch wirksame Schadstoffe moduliert werden, (III) ob die orale Toleranz gegenueber Lebensmittelallergenen durch Schadstoffe beeintraechtigt wird, (IV) ob Lymphozyten durch Schadstoffe antigenspezifisch aktiviert werden. Neben der auf PAUL 1 (einem vorangegangenen Projekt) aufbauenden Untersuchung zu den Kontaminanten Aflatoxin B1 (AFB1) und Cadmium und den Lebensmittelzusatzstoffen BHA, BHT und Propylgallat soll als anthropogener Schadstoff Quecksilber (Hg) in diese Untersuchungen einbezogen werden. Bei Personen mit Amalgamfuellungen wurde teilweise Hg-Expositionen nachgewiesen, die denen bei arbeitsplatzbedingter Hg-Exposition entsprechen und die bei Vorliegen individueller Dispositionsfaktoren moeglicherweise neuro- bzw. immuntoxisch sein koennen. Als Beispiel fuer in der Nahrung reichlich vorkommende biogene Schadstoffe sollen neben o.g. ABF1, Lektine untersucht werden, deren toxische Wirkung bei zunehmender Akzeptanz vegetarischer Ernaehrungsweisen als gesundheitlich bedenklich gelten koennen.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universitätsklinikum Würzburg, Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie durchgeführt. Das maligne Melanom ist eine der gefährlichsten Krebsarten und führt zu etwa 3000 Sterbefällen pro Jahr in Deutschland. Ein neuerer Ansatz zur Behandlung des Melanoms ist die Immuntherapie mit sogenannten Immun-Checkpoint-Blockern (ICB). Immun-Checkpoints regulieren physiologisch die Immunantwort, wodurch beispielsweise Autoimmunreaktionen verhindert werden. Um dem Immunsystem zu entkommen (Immunevasion), können sich Tumorzellen dieser Checkpoints bedienen. Hier greifen die Checkpoint-Inhibitoren an, indem sie die Checkpoints blockieren und so die Immunantwort der T-Zellen gegen den Tumor verstärken und/oder induzieren. Bisher konnte der Effekt von ICBs in vitro jedoch noch nicht belegt werden, was den massiven Einsatz von Tiermodellen in der Entwicklung dieser Therapieformen notwendig macht. Geht man von einem mittleren Bedarf von 400 Tieren pro Wirkstoffkandidat aus, so muss momentan von einem Bedarf von 45.000 Tieren für die Testung der 117 sich in der präklinischen Erprobung befindlichen Kandidaten ausgegangen werden. ImmuTherM zielt auf die Etablierung und Validierung eines In-vitro-Testverfahrens zur Abschätzung der Wirkung von ICBs ab.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Institut für Virologie und Immunbiologie - Immunologie, Arbeitsgruppe Beyersdorf durchgeführt. Das maligne Melanom ist eine der gefährlichsten Krebsarten und führt zu etwa 3000 Sterbefällen pro Jahr in Deutschland. Ein neuerer Ansatz zur Behandlung des Melanoms ist die Immuntherapie mit sogenannten Immun-Checkpoint-Blockern (ICB). Immun-Checkpoints regulieren physiologisch die Immunantwort, wodurch beispielsweise Autoimmunreaktionen verhindert werden. Um dem Immunsystem zu entkommen (Immunevasion), können sich Tumorzellen dieser Checkpoints bedienen. Hier greifen die Checkpoint-Inhibitoren an, indem sie die Checkpoints blockieren und so die Immunantwort der T-Zellen gegen den Tumor verstärken und/oder induzieren. Bisher konnte der Effekt von ICBs in vitro jedoch noch nicht belegt werden, was den massiven Einsatz von Tiermodellen in der Entwicklung dieser Therapieformen notwendig macht. Geht man von einem mittleren Bedarf von 400 Tieren pro Wirkstoffkandidat aus, so muss momentan von einem Bedarf von 45.000 Tieren für die Testung der 117 sich in der präklinischen Erprobung befindlichen Kandidaten ausgegangen werden. ImmuTherM zielt auf die Etablierung und Validierung eines In-vitro-Testverfahrens zur Abschätzung der Wirkung von ICBs ab.

Teil 3: Validierung des Systems im praktischen Einsatz

Das Projekt "Teil 3: Validierung des Systems im praktischen Einsatz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wasag Decon GmbH durchgeführt. Projektziel ist die Entwicklung eines miniaturisierten Fließinjektionssystems auf immunochemischer Basis für die schnelle Vor-Ort-Analytik. Eine schnelle, einfache und kostengünstige Analyse von 2,4,6-Trinitrotoluol, TNT-Metaboliten und Pestiziden in Wässern (z.B. Grund-, Oberflächenwasser) und Böden ist für den hiesigen Altlastenmarkt ein wichtiges und wesentliches Element für zukünftige Sanierungen. Dazu muss eine an das Gerät (Sensor) und dem dazugehörigen Chemismus (Immunoanalytik) angepasste schnelle und einfache Extraktion für TNT, TNT-Metabolite aus Böden entwickelt werden. In der zweiten Projektphase ist die Durchführung der Validierung des entwickelten Prototypen des Feldmessgerätes ein Schwerpunkt des Projektes. Aufgrund der auf dem Werksgelände in Systhen vorliegenden Kontaminationen sowohl im Grundwasser als auch im Boden sowie des know-hows der WASAG DECON im Bereich der Analytik von sprengstofftypischen Parametern übernimmt die WASAG DECON diesen Schwerpunkt. Die Bodenextraktion für die Immunoanalytik der Nitroaromaten soll mit einem Partner - abgestimmt auf den Sensor - erarbeitet werden.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, TUM School of Engineering and Design, Institut für Wasser und Umwelt, Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. In dem vom BMBF geförderte Verbundvorhaben SubMikroTrack werden daher innovative Analyse- und Bewertungsmethoden erarbeitet, die es erlauben, Plastikpartikel verschiedenster Größenbereiche in unterschiedlichen Proben und Prozessen zu analysieren und deren Toxizität zu beurteilen. Von der TUM sind neben dem koordinierenden Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft (Prof. J. Drewes, PD Dr. J. Graßmann), der Lehrstuhl für Analytische Chemie und Wasserchemie (Prof. M. Elsner, Dr. N. P. Ivleva), der Lehrstuhl für Aquatische Systembiologie (Prof. J. Geist, Dr. S. Beggel), der Lehrstuhl für Tierphysiologie und Immunologie (Prof. M. Pfaffl) und die Professur für Wissenschafts- und Technologiepolitik (Prof. R. Müller) beteiligt. Weitere Partner sind das Institut für Grundwasserökologie am Helmholtz Zentrum München, das Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA) in Duisburg, das Bayerische Landesamt für Umwelt und das Umweltbundesamt. Als Industriepartner sind die Postnova Analytics GmbH und die BS-Partikel GmbH beteiligt. Das Projekt gliedert sich in drei Schwerpunkte: Zunächst sollen Technologien entwickelt werden, die es erlauben, Submikroplastik zuverlässig zu analysieren. Dies umfasst die Etablierung und Validierung der Probennahme und Probenaufbereitung und die Entwicklung von analytischen Verfahren zu Trennung, Größenbestimmung, Detektion und Identifizierung. Darüber hinaus soll untersucht werden, ob und in welchem Ausmaß Submikroplastik Schadstoffe adsorbiert und welchen Einfluss dies auf die Umweltwirkung von Submikroplastik hat. Die Umweltwirkung wird umfassend im zweiten Schwerpunkt analysiert, der sich mit der toxikologischen Bewertung befasst. Submikroplastikpartikel werden hinsichtlich ihrer Effekte auf Mikroorganismen, die aquatische Umwelt und die menschliche Gesundheit untersucht. Ein dritter Schwerpunkt liegt auf sozialen, politischen und rechtlichen Aspekten. Hier werden gesellschaftliche Problemwahrnehmungen erforscht und Handlungsräume ausgelotet, sowie die Möglichkeiten neuer Rechtssetzungen eruiert. Am Ende des Projektes werden validierte Analysemethoden und toxikologische Daten stehen, die eine Risikoabschätzung erlauben und gemeinsam mit einer sozial- und rechtswissenschaftlichen Bewertung soziale und politischer Rahmenbedingungen als Grundlage für die Entwicklung von Handlungsstrategien dienen können. Das Projekt ist Teil des Foschungsschwerpunktes 'Plastik in der Umwelt'.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik durchgeführt. Pappeln werden in Kurzumtriebsplantagen (KUP) für die Produktion von Bioenergie angebaut. Während der gesamten Zeit ist die Plantage Pilzerregern ausgesetzt, die schwere Schäden an den Bäumen verursachen können. Die meisten der schädlichen Pilzerreger bei der Pappel sind biotrophe Rostpilze der Gattung Melampsora. Die kosmopolitische Art Melampsora larici-populina stellt die größte Bedrohung für Pappelplantagen dar, da sie jährlich Wachstumseinbußen von bis zu 50 Prozent verursacht. Pflanzen erkennen Pilze über Rezeptoren, die das Pathogen-assoziierte molekulare Muster ('pathogen-associated molecular pattern'; PAMP) Chitin als Ligand binden. Wesentliche Bestandteile dieser Chitin-Rezeptoren sind 'Lysin-Motif-Receptor-Like-Kinasen' (LysM-RLKs). Analysen der Chitin-Signalkette in dikotyledonen Pflanzen zeigen, dass enzymatisch aktive und inaktive LysM-RLKs miteinander interagieren müssen, um einen funktionellen Rezeptor zu bilden. Die Wahrnehmung des Chitins löst in Pflanzen eine Immunantwort aus, die zu einer Resistenz gegen den Eindringling führen kann. Auf der anderen Seite müssen pilzliche Symbionten diese Immunantwort umgehen oder unterdrücken, um die Etablierung einer Mykorrhizierung zu erreichen. In dieser Hinsicht könnten LysM-Effektoren als Modulatoren der pflanzliche Immunantwort eine Rolle spielen. Ferner wird die Kommunikation zwischen der Pflanze und dem Mykorrhizapilz durch pilzliche Myc-Faktoren erleichtert, die von LysM-Rezeptoren des Wirts wahrgenommen werden. Das Ziel des beantragten Projekts ist es, LysM-RLK-Gene in Pappeln und LysM-Effektor-Gene in dem Mykorrhiza-Pilz Laccaria bicolor zu identifizieren. Diese Gene sollen funktionell charakterisiert werden, um dann ausgewählte Gene für die Verbesserung von Pathogenresistenz und Mykorrhizierung zu nutzen. Zu diesem Zweck werden transgene Linien hergestellt. Zusätzlich ist geplant CRISPR/Cas9 zur Genom-Editierung zu verwenden.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Albrecht-von-Haller Institut für Pflanzenwissenschaften, Abteilung Zellbiologie der Pflanze durchgeführt. Pappeln werden in Kurzumtriebsplantagen (KUP) für die Produktion von Bioenergie angebaut. Während der gesamten Zeit ist die Plantage Pilzerregern ausgesetzt, die schwere Schäden an den Bäumen verursachen können. Die meisten der schädlichen Pilzerreger bei der Pappel sind biotrophe Rostpilze der Gattung Melampsora. Die kosmopolitische Art Melampsora larici-populina stellt die größte Bedrohung für Pappelplantagen dar, da sie jährlich Wachstumseinbußen von bis zu 50 Prozent verursacht. Pflanzen erkennen Pilze über Rezeptoren, die das Pathogen-assoziierte molekulare Muster ('pathogen-associated molecular pattern'; PAMP) Chitin als Ligand binden. Wesentliche Bestandteile dieser Chitin-Rezeptoren sind 'Lysin-Motif-Receptor-Like-Kinasen' (LysM-RLKs). Analysen der Chitin-Signalkette in dikotyledonen Pflanzen zeigen, dass enzymatisch aktive und inaktive LysM-RLKs miteinander interagieren müssen, um einen funktionellen Rezeptor zu bilden. Die Wahrnehmung des Chitins löst in Pflanzen eine Immunantwort aus, die zu einer Resistenz gegen den Eindringling führen kann. Auf der anderen Seite müssen pilzliche Symbionten diese Immunantwort umgehen oder unterdrücken, um die Etablierung einer Mykorrhizierung zu erreichen. In dieser Hinsicht könnten LysM-Effektoren als Modulatoren der pflanzliche Immunantwort eine Rolle spielen. Ferner wird die Kommunikation zwischen der Pflanze und dem Mykorrhizapilz durch pilzliche Myc-Faktoren erleichtert, die von LysM-Rezeptoren des Wirts wahrgenommen werden. Das Ziel des beantragten Projekts ist es, LysM-RLK-Gene in Pappeln und LysM-Effektor-Gene in dem Mykorrhiza-Pilz Laccaria bicolor zu identifizieren. Diese Gene sollen funktionell charakterisiert werden, um dann ausgewählte Gene für die Verbesserung von Pathogenresistenz und Mykorrhizierung zu nutzen. Zu diesem Zweck werden transgene Linien hergestellt. Zusätzlich ist geplant CRISPR/Cas9 zur Genom-Editierung zu verwenden.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Büsgen-Institut, Abteilung Forstbotanik und Baumphysiologie durchgeführt. Pappeln werden in Kurzumtriebsplantagen (KUP) für die Produktion von Bioenergie angebaut. Während der gesamten Zeit ist die Plantage Pilzerregern ausgesetzt, die schwere Schäden an den Bäumen verursachen können. Die meisten der schädlichen Pilzerreger bei der Pappel sind biotrophe Rostpilze der Gattung Melampsora. Die kosmopolitische Art Melampsora larici-populina stellt die größte Bedrohung für Pappelplantagen dar, da sie jährlich Wachstumseinbußen von bis zu 50 Prozent verursacht. Pflanzen erkennen Pilze über Rezeptoren, die das Pathogen-assoziierte molekulare Muster ('pathogen-associated molecular pattern'; PAMP) Chitin als Ligand binden. Wesentliche Bestandteile dieser Chitin-Rezeptoren sind 'Lysin-Motif-Receptor-Like-Kinasen' (LysM-RLKs). Analysen der Chitin-Signalkette in dikotyledonen Pflanzen zeigen, dass enzymatisch aktive und inaktive LysM-RLKs miteinander interagieren müssen, um einen funktionellen Rezeptor zu bilden. Die Wahrnehmung des Chitins löst in Pflanzen eine Immunantwort aus, die zu einer Resistenz gegen den Eindringling führen kann. Auf der anderen Seite müssen pilzliche Symbionten diese Immunantwort umgehen oder unterdrücken, um die Etablierung einer Mykorrhizierung zu erreichen. In dieser Hinsicht könnten LysM-Effektoren als Modulatoren der pflanzliche Immunantwort eine Rolle spielen. Ferner wird die Kommunikation zwischen der Pflanze und dem Mykorrhizapilz durch pilzliche Myc-Faktoren erleichtert, die von LysM-Rezeptoren des Wirts wahrgenommen werden. Das Ziel des beantragten Projekts ist es, LysM-RLK-Gene in Pappeln und LysM-Effektor-Gene in dem Mykorrhiza-Pilz Laccaria bicolor zu identifizieren. Diese Gene sollen funktionell charakterisiert werden, um dann ausgewählte Gene für die Verbesserung von Pathogenresistenz und Mykorrhizierung zu nutzen. Zu diesem Zweck werden transgene Linien hergestellt. Zusätzlich ist geplant CRISPR/Cas9 zur Genom-Editierung zu verwenden.

WIR! - DIANA - Papierbasierte Point-of-Care Diagnostik

Das Projekt "WIR! - DIANA - Papierbasierte Point-of-Care Diagnostik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie durchgeführt. Weltweit erzeugen Labore über 5 Millionen Tonnen Plastikmüll jährlich, was zu einem extremen ökologischen Problem geworden ist. Medizinische Diagnostik, bei der fast ausschließlich Einweg-Materialien genutzt werden, bildet einen gravierenden Anteil daran. Das Projektvorhaben PaperRock zielt auf die Entwicklung von Technologien zur nachhaltigen Herstellung von integrierten diagnostischen Tests auf papierbasierten Trägern. Papierbasierte Point-of-Care Tests sollen eine nachhaltige Alternative für Kunststoff werden.

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