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.
Das Projekt "Studien zur Wirkung von Nitrosaminen auf den DNA-Stoffwechsel, bzw. die DNA-Methylierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Robert-Koch-Institut durchgeführt. Seit einigen Jahren interessiert uns die Frage, in welcher Weise die Wirkung von Nitrosaminen zustande kommt. Dabei haben wir aufzeigen koennen, dass schon relativ bald nach Verabreichung von Nitrosaminen Regulations-Stoerungen in der Leber auftreten. Wir haben diese nachgewiesen ueber einen Einfluss auf die Induktion der Tyrosin-Aminotransferase und der Tryptophan-Oxygenase. Wir haben uns dann mit der Ursache dieser Stoerung befasst und dabei besonders die Methylierung von Nucleinsaeuren analysiert. Weiterhin interessiert uns der NAD-Poly-ADPR-Stoffwechsel. Schon wenige Minuten nach der Verabreichung von Nitrosaminen kommt es zu einem NAD-Abfall und zu einer Beeinflussung der Poly (ADPR)-Synthetase.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Photonische Technologien e.V. durchgeführt. Entwicklung von innovativen und schnellen art- bzw. gattungspezifischen Nachweis bzw. Identifizierung von mikrobiellen Kontaminationen in Hauswasserinstallationssystemen zur mobilen Nutzung auf der Basis von Nukleinsäure-basierten Chipverfahren in zwei Formen: PCR/Array und Multiplex-PCR. Realisierung der Labormuster eines mobilen Systems zur Nukleinsäure-basierten Detektion und Klassifizierung aktiver Mikroorganismen als Kombination aus PCR und Microarray (elektr. DNA-Chip), sowie die Realisierung von einem Labormuster zur Real-time Multiplex-PCR, bei der verschiedene Ziel-DNA gleichzeitig amplifiziert werden und diese Amplifikation durch den Einsatz spektral verschiedener Fluoreszenzfarbstoffe direkt (real-time) für jede DNA verfolgt werden kann. Das zweites System ermöglicht eine Nukleinsäure-basierte Detektion und Klassifizierung aktiver Mikroorganismen auf der Basis einer Multiplex-PCR.
Das Projekt "Teilprojekt 10" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Medizinische Hochschule Brandenburg CAMPUS GmbH, Institut für Mikrobiologie & Virologie durchgeführt. 1. Vorhabenziel Gesamtziel des Projektes ist die Entwicklung und Erprobung eines Hygiene-On-Line-Monitoring-Systems (HOLM) zur hygienischen Überwachung von Trink- und Rohwasser. Zur zukunftsgerechten Auslegung des Systems sollen auch wesentliche Rahmenbedingungen, wie z.B. Klimawandel oder demographischer Wandel und deren wasserwirtschaftliche Implikationen berücksichtigt werden. Die Realisierung erfolgt durch ein Technologie-Konsortium, das innovative Ankonzentrierungs- und Analysesysteme erstmalig so miteinander koppelt. Zusammen mit dem IMTEK zeigt sich die MHB verantwortlich für den Aufbau eines mikrosystemtechnisch-basierten Mikroanreicherungs- und Mikropräparationsmoduls zur weiteren Aufkonzentrierung der Mikroorganismen aus ca. 1 ml zu ca. 10 Mikro l, welches sich im Gesamtsystem direkt an die Aufkonzentrierung des Projektpartners TUM-IWC anschließt. In einem zweiten Teilbereich des Projektvorhabens sollen die Nukleinsäuren so aufbereiten werden, dass sie in späteren Modulen mittels einer 'isothermen Amplifikation' und 'Detektion' verwendet werden können. In einem weiteren Schritt des Teilvorhabens sollen mit dem Lab-on-chip Modul die Mikroorganismen insoweit präpariert werden, dass diese für eine Analyse in einer Lebend/Tot Detektion geeignet sind.
Das Projekt "Sub project: Metagenomic: An ecological study from the 'Deep Biosphere'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Geowissenschaftliches Zentrum durchgeführt. Microbiological investigations during ODP Leg 200 showed cultivable microorganisms (tentative sulfate reducing and Fe-oxidizing bacteria), and microfossils as mineralized microbial biofilms in deep submarine basaltic lava flows of North Pacific Ocean. Consequently, the major goal of the proposed research project is the characterization of microbial life on both single cell level and endolithic microbial biofilms in the Paleogene oceanic crust. The obtained anaerobic and aerobic bacterial cultures and also extracted nucleic acids from volcanic material ... will be analyzed with respect to their phylogenetic affiliation by ribosomal DNA based analysis. The general physiological properties of cultured organisms will be determined by biochemical assays. To obtain specified structures in an mikro m-scale directly from rocks, advanced laser ablation will be performed. Various light and electron microscopic techniques will be conducted in conjunction with DNA staining techniques and fluorescent in situ hybridization. Geochemical characterization of rock material is proposed, including microprobe and whole rock analysis. A stable isotope (0, C, S) and radiogenic isotope (Sr, Nd, Pb) study of mineral separates and whole rocks is also scheduled.
Das Projekt "Teilprojekt 7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK), Lehrstuhl für Sensoren durchgeführt. Gesamtziel des Projektes ist die Entwicklung und Erprobung eines Hygiene-On-Line-Monitoring-Systems (HOLM) zur hygienischen Überwachung von Trink-, Roh- und Abwasser. Zur zukunftsgerechten Auslegung des Systems sollen auch wesentliche Rahmenbedingungen, wie z.B. Klimawandel oder demographischer Wandel und deren wasserwirtschaftliche Implikationen berücksichtigt werden. Die Realisierung erfolgt durch ein Technologie-Konsortium, das innovative Anreicherungs- und Analysesystem erstmalig so miteinander koppelt, dass eine automatiserte Vor-Ort-Analytik direkt am Wasserleiter erzielt werden kann. Das IMTEK LS Sensoren zeigt sich verantwortlich für den Aufbau eines mikrosystemtechnisch-basierten Mikroanreicherungs- und Mikropräpationsmodul zur weiteren Aufkonzentrierung der Mikroorganismen aus ca. 1 ml zu ca. 20 Mikroliter, welches sich im Gesamtsystem direkt an die Makroanreicherung des Projektpartners TUM-IWC anschließt. Das Konzentrat der Mikroorganismen soll in einem zweiten Teilbereich des Vorhabens die Nukleinsäuren so aufbereiten, dass diese direkt in den späteren Modulen 'isothermale Amplifikation' und 'Detektion im MCR3-System' verwendet werden können. Ein weiteres Ziel des Teilvorhabens am IMTEK-Sen ist im Mikroanreicherungsmodul vor der geplanten Extraktion der Nukleinsäure das Konzentrat für weitere Analysen insoweit zu präparieren, dass Mikroorganismen für die Analyse einer Lebend/Tot Detektion geeignet sind siehe Anlage Teilprojekt Vorhaben IMTEK.
Das Projekt "Teilprojekt 8" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von R-Biopharm AG durchgeführt. Das Ziel der Arbeiten ist die Bereitstellung molekularbiologischer Methoden zum Vor-Ort Echtzeitnachweis von pathogenen Mikroorganismen in Wasser. Realisiert werden soll eine technische Plattform für die inline-Analytik auf der Basis der Chemilumineszenz-Detektion. Hierzu werden amplifizierte Nukleinsäuren aus Pathogenen auf einem regenerierbaren DNA-Mikroarray mit Chemilumineszenz nachgewiesen. Momentan werden bakterielle Kontaminationen in der Wasseranalytik mittels Anzuchtverfahren nachgewiesen. Hierfür werden Wasserproben entnommen und im Labor durch Filterung angereichert und dann kultiviert. Die ersten Ergebnisse sind nach 12-24h zu erwarten, bei Legionellen im Extremfall erst nach 10 Tagen. Ein Nachweis von Viren erfolgt derzeit nur bei Verdacht auf Kontaminationen des Wassers nach einem Virenausbruchgeschehen. Ein Nachweis von Erregern, die in klassischen Verfahren nicht kultivierbar sind, kann mit den derzeitig eingesetzten Verfahren nicht erfolgen. Die Konzeption des hier vorgeschlagenen Teilvorhabens versucht die Vorteile des sensitiven und schnellen Nachweises von Nukleinsäuren mit der einfachen Nutzung durch nicht geschultes Personal zu vereinbaren. Die Tests sollen jedoch multiplexfähig sein und eine zuverlässige quantitative Aussage zu den nachgewiesenen Pathogenen vor Ort ermöglichen. Das geplante Nachweissystem soll eine hohe Anwenderfreundlichkeit aufweisen und ohne spezielle Kenntnisse angewendet werden können. Diagnostische Systeme für die Wassermittelanalytik, die ohne langwierige Schulungen oder spezielles Ausbildungswissen der Endnutzer eingesetzt werden können, haben das Potential einer schnelleren und präziseren Diagnostik in Bereichen, die auf eine sofortige und dezentrale Datengenerierung angewiesen sind. Dies ist im Rahmen von Prozesskontrollen der Wasserüberwachung Entwicklungsländern der Fall, aber auch bei der Kontrolle von Wasser in Entwicklungs- und Schwellenländern. Die konventionelle Ermittlung von pathogenen Keimen durch die zeitaufwändige Prozesskette Probennahme, Versand/Überführung in das Labor, Laboranalyse und Rückübermittlung des Analysenergebnisses wird auf diese Weise umgangen.
Das Projekt "Die Wirkung von UV-B auf photoregulierte Entwicklungsvorgaenge bei Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Botanisches Institut durchgeführt. Elektromagnetische Strahlung ist fuer Pflanzen nicht nur die Energiequelle fuer die Photosynthese, sondern steuert auch in grossem Umfang ihre Entwicklung. An zwei gut untersuchten Modellfaellen, der lichtinduzierten Carotinoid-Synthese bei Pilzen und der von der Tageslaenge abhaengigen Bluetenbildung einer Langtagpflanze, soll der Einfluss von UV-B auf diese Prozesse untersucht werden. Dazu soll geklaert werden, ob UV-B die Synthesekapazitaet von Pilzmyzelien schaedigt und ob UV-B den Zeitpunkt der Blueteninduktion veraendert. Da in beiden Faellen am Regulationsmechanismus eine Neubildung von Proteinen beteiligt ist, soll die UV-B-Wirkung auf die Synthese von Nucleinsaeuren und Proteinen geprueft werden. Schliesslich soll geklaert werden, ob Carotinoide eine Schutzwirkung gegen uv-B Haben.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. - Technisch-wissenschaftlicher Verein - Technologiezentrum Wasser (TZW) durchgeführt. Das Projekt hat die Entwicklung eines Anreicherungs- und Detektionssystems für das Inline-Monitoring von wasserbürtigen pathogenen Mikroorganismen und Fäkalindikatoren zum Ziel. Untersuchungen am TZW sollen klären, welches Nukleinsäure-basierte Verfahren zur Unterscheidung von lebenden und toten Mikroorganismen geeignet ist, und in das geplante System integriert werden kann. Die zusätzliche quantitative Bestimmung der Gesamtzellzahl mit Lebend/tot-Unterscheidung soll zur Steuerung/Effizienzbeurteilung von Aufbereitungsverfahren entwickelt werden. Des Weiteren befasst sich das Teilprojekt mit der Evaluierung und Validierung des Anreicherungs- und Detektionssystems sowie seiner einzelnen Stufen. Zur Unterscheidung zwischen intakten und nicht-intakten Mikroorganismen ist der Vergleich verschiedener Techniken wie EMA/PMA-PCR und RT-PCR und die Methodenentwicklung für unterschiedliche Organismen (Bakterien und Viren) vorgesehen. Die neu entwickelten Nukleinsäure-basierten Verfahren (qPCR, DNA-Mikroarray) werden u.a. mit Kulturverfahren verglichen. Die Leistungsmerkmale der verschiedenen Systemstufen sowie des Gesamtsystems (z.B. Wiederfindung, Empfindlichkeit und Spezifität) werden mittels Referenzverfahren (Kulturverfahren, qPCR, Durchflusszytometrie) ermittelt.
Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von PLANET AI GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, bestehende Umwelt-Überwachungsverfahren aquatischer Lebensräume durch neue innovative Analyseverfahren auf der Grundlage mikrobieller Nukleinsäuren (16S rRNA Gene) sowie frei vorliegender Umwelt-Nukleinsäuren (eDNA; 18S rRNA Gene) aus Wasserproben zu erweitern. Am Beispiel der westlichen bis zentralen Ostsee wird OTC-Genomics for a better insight die dafür notwendige Grundlagenforschung, Geräteentwicklung, Bioinformatik, sowie künstliche Intelligenz (KI) erarbeiten und als anwenderfreundliches Gesamt-Werkzeug bereitstellen. Neue Probenahmeverfahren an autonomen Offshore-Stationen werden dabei eine weitaus höhere zeitliche und räumliche Auflösung bei der Untersuchung mikrobieller/makrobieller Gemeinschaften ermöglichen. Langfristig wird angestrebt, neue methodische Standards und Normen zu entwickeln, die ein zukunftsweisendes, kostengünstiges und Parameter-offenes Umwelt-Überwachungsverfahren ermöglichen.