Im Norden der indonesischen Insel Sumatra haben Wissenschaftler eine neue Orang-Utan-Art entdeckt. Die neue Spezies, die nach ihrer Heimatregion auf den Namen Tapanuli-Orang-Utan (Pongo tapanuliensis) getauft wurde, gilt mit nur 800 Individuen nun als die seltenste Menschenaffen-Art der Welt. Bislang ging man davon aus, dass es mit dem Sumatra-Orang-Utan und dem Borneo-Orang-Utan lediglich zwei unterschiedliche Arten gibt. Nach jahrelanger Arbeit fanden Forscher jedoch heraus, dass sich die isoliert lebende Gruppe auf Sumatra deutlich von den übrigen Tieren unterscheidet, insbesondere durch eine andere Schädelform.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leipzig, Institut für Anatomie durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, ein Prüfsystem für neue 'Biologicals' zu schaffen. Dieses Prüfsystem kann den prädiktiven Wert insbesondere von Affenexperimenten für die Zulassung von 'first-in-human' Phase I-Studien vor Versuchsbeginn bestimmen. Darüber hinaus kann dieses System auch für die bislang meist in Mäusen durchgeführte immunologische Grundlagenforschung eingesetzt werden, um nicht von Speziesunterschieden verfälschte Konzepte für das humane Immunsystem zu entwickeln. Schließlich können sich Hinweise für prinzipielle Wirkunterschiede bestimmter Antikörpersubklassen im Primaten versus Menschen ergeben, so dass es wenig Sinn macht, solche Pharmaka zukünftig überhaupt in Affen zu testen. Der methodische Ansatz ist dabei so gewählt, dass durch die Kombination der Methoden (Live-Imaging, Zellisolation aus Schnittkulturen, MACS, FACS, ELISA, Gen-Array) völlig neue, im Tierexperiment nicht durchführbare Analysen möglich werden. Humane Tonsillenkulturen werden zunächst TGN1412, dann mit weiteren mAbs behandelt und die Effekte mittels ELISA anhand der Überstände, die sequentiell über mehrere Tage aus derselben Kultur gewonnen werden, analysiert. Als Kontrollsubstanz kommt das klinisch schon eingesetzte Muronomab zum Einsatz. Zusätzlich werden durchflußzytometrische Veränderungen der Expression von Oberflächenproteinen auf verschiedenen Leukozytenpopulationen dargestellt. Durch Arrays, von aus der Schnittkultur isolierten Zellen, werden Expressionveränderungen von Kandidatengenen untersucht, aber auch unerwartete Gene erfaßt, die dann alle durch qPCR validiert werden. Die Verwertung der angestrebten Innovation liegt in der Grundlagenforschung und Zulassung für die klinische Prüfung von Pharmaka. Aufgrund unserer bisherigen Erfahrung können wir davon ausgehen, dass sich unsere Methode wegen der dem Tierexperiment weit überlegenen Analysemöglichkeiten nach entsprechenden Publikationen verbreiten wird. Nach der Validierungsphase möchten wir die Methode gezielt verbreiten
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TWINCORE Zentrum für Experimentelle und Klinische Infektionsforschung GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, ein Prüfsystem für neue 'Biologicals' zu schaffen. Dieses Prüfsystem kann den prädiktiven Wert insbesondere von Affenexperimenten für die Zulassung von 'first-in-human' Phase I-Studien vor Versuchsbeginn bestimmen. Darüber hinaus kann dieses System auch für die bislang meist in Mäusen durchgeführte immunologische Grundlagenforschung eingesetzt werden, um nicht von Speziesunterschieden verfälschte Konzepte für das humane Immunsystem zu entwickeln. Schließlich können sich Hinweise für prinzipielle Wirkunterschiede bestimmter Antikörpersubklassen im Primaten versus Menschen ergeben, so dass es wenig Sinn macht, solche Pharmaka zukünftig überhaupt in Affen zu testen. Der methodische Ansatz ist dabei so gewählt, dass durch die Kombination der Methoden (Live-Imaging, Zellisolation aus Schnittkulturen, MACS, FACS, ELISA, Gene Array) völlig neue, im Tierexperiment nicht durchführbare Analysen möglich werden. Humane Tonsillenkulturen werden zunächst TGN1412, dann mit weiteren mAbs behandelt und die Effekte mittels ELISA anhand der Überstände, die sequentiell über mehrere Tage aus derselben Kultur gewonnen werden, analysiert. Als Kontrollsubstanz kommt das klinisch schon eingesetzte Muronomab zum Einsatz. Zusätzlich werden durchflusszytometrische Veränderungen der Expression von Oberflächenproteinen auf verschiedenen Leukozytenpopulationen dargestellt. Durch Arrays, von aus der Schnittkultur isolierten Zellen, werden Expressionsveränderungen von Kandidatengenen untersucht, aber auch unerwartete Gene erfasst, die dann alle durch qPCR validiert werden. Die Verwertung der angestrebten Innovation liegt in der Grundlagenforschung und Zulassung für die klinische Prüfung von Pharmaka. Aufgrund unserer bisherigen Erfahrung können wir davon ausgehen, dass sich unsere Methode wegen der dem Tierexperiment weit überlegenen Analysemöglichkeiten nach entsprechenden Publikationen verbreiten wird. Nach der Validierungsphase möchten wir die Methode verbreiten.
Uranium occurs naturally in soil and rocks, and therefore where it is present in water-soluble form it also occurs naturally in groundwater as well as in drinking water obtained from groundwater. Animal studies suggest that the toxicity of uranium is mainly due to its damage to kidney tubular cells following exposure to soluble uranium compounds. The assessments of the absorption of uranium via the gastrointestinal tract vary, and this has consequences for regulation, in particular the derivation of e.g. drinking water limit values. Absorption rates vary according to the nature and solubility of the compound in which uranium is presented to the test animals and depending on the animal species used in the test. No differences for sex have been observed for absorption in either animals or humans. However, human biomonitoring data do show that boys excrete significantly more uranium than girls. In animal studies neonates took up more uranium than adults or older children. Nutritional status, and in particular the iron content of the diet, have a marked influence on absorption, and higher uranium levels in food intake also appear to increase the absorption rate. If the pointers to an absorption mechanism competing with iron are correct, these mechanisms could also explain the relatively high concentration and chemical toxicity of uranium in the kidneys. It is here (and in the duodenum) that divalent metal transporter 1 (DMT1), which is primarily responsible for the passage of iron (or uranium?) through the cell membranes, is most strongly expressed.Quelle: http://www.sciencedirect.com
Das Projekt "Konstruktion einer cDNA-Bibliothek von Zellsuspensionskulturen von Kornrade (Agrostemma githago L.) zum Screening auf unbekannte P450-Sequenzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Biologie V, Lehrstuhl für Umweltbiologie und -chemodynamik durchgeführt. Pflanzliche Cytochrom-P450-Monooxygenasen (P450s oder CYPs) sind wichtige Enzyme des Sekundärmetabolismus. Sie spielen weiterhin eine große Rolle im Metabolismus von Xenobiotika - wie z.B. Pestiziden, insbesondere Herbiziden. Spezies-Unterschiede in der Aktivität bestimmter P450s zum Metabolismus von Herbiziden werden als der Mechanismus angesehen, der es toleranten Pflanzenspezies ermöglicht, gegenüber Herbiziden weniger empfindlich zu sein als andere. P450s, die im Pestizid-Metabolism involviert sind, üben vermutlich auch eine Funktion im Sekundär-Metabolismus aus. CYP73A1 z.B. ist die trans-Zimtsäure-Hydroxylase aus Jerusalem-Artichoke, die auch die Ring-Methyl-Hydroxylierung von Chlortoluron katalysiert, wie durch Expression ihrer cDNA in Hefe gezeigt wurde. Ein Wissenszuwachs über P450s, die in empfindlichen und toleranten Pflanzen vorkommen, und über molekulare Mechanismen, die den P450-katalysierten Metabolismus von Herbiziden in toleranten Pflanzen verantwortlich sind, kann zu einem Verständis der Herbizid-Resistenz und ihrer Entwicklung beitragen. Auf Grund seiner Toxizität war Kornrade (Agrostemma githago L.) in der Vergangenheit ein problematisches Unkraut in europäischen Getreidefeldern. Heutzutage ist die Pflanze fast ausgestorben - als Folge des Einsatzes von Herbiziden und einer verbesserten industriellen Saatgutreinigung. In Weizenfeldern, sind eine Reihe Herbizide effektiv gegenüber Kornrade (z.B. Triasulfuron, Diuron, Metribuzin, Dicamba + 2,4-D und Bromoxynil). Obwohl bislang über Resistenz bei Kornrade nicht berichtet wurde, sind Zellsuspensionskulturen der Kornrade in der Lage, die Herbizide Metamitron und Atrazin sowie das Xenoestrogen Nonylphenol zu metabolisieren. Die Metaboliten, die identifziert wurden, entstehen durch Dealkylierung und Hydroxylierung der aromatischen und aliphatischen Teilstrukturen der Ausgangsverbindungen. Da diese Reaktionen als typisch für P450-Enzyme im Metabolismus von Xenobiotika angesehen werden, kann man vermuten, dass P450s an der beobachteten Metabolisierung beteiligt sind. In Verlauf des Projektes wurde eine Plasmid-abhängige cDNA-Bibliothek von Kornrade-Zellsuspensionskulturen konstruiert, um unbekannte P450-Sequenzen zu isolieren. Um eine erhöhte Expression von P450s zu erreichen, wurden die Zellen mit dem Herbizid-Safener Benoxacor behandelt, von dem bekannt ist, dass er den P450-Gehalt von Mais-Keimlingen deutlich erhöht. Um sicherzustellen, dass die Kornradezellen der Suspensionskultur die gewünschten Enzyme noch exprimieren, wurde ihre Fähigkeit, 4-n-Nonylphenol (4-n-NP) durch Oxidation zu metabolisieren, in einer Metabolismus-Studie mit dem radioaktiv-markierten (ring-U-14C)4-n-Nonylphenol überprüft. Nach Anwendung verschiedener molekularbiologischer Techniken konnten letztlich mittels einer PCR-Strategie unter Verwendung P450-spezifischer degenerierter Primer zwei PCR-Produkte kloniert werden. U.s.w.
Das Projekt "Erweiterte Stabilisotopenanalysen zur Untersuchung von ökologischer Segregation und historischen Veränderungen in Trophieebenen - Eine vergleichende Untersuchung in Antarktischen und Subantarktischen Seevogelgemeinschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Tierökologie und Spezielle Zoologie - Tierökologie durchgeführt. Stickstoff- und Kohlenstoff-Isotopenanalysen bieten ein nützliches Werkzeug, um die ökologische Segregation innerhalb und zwischen Arten in marinen Ökosystemen zu untersuchen und liefern Informationen zu trophischen Ebenen und räumlicher Verteilung. Jedoch ist die Anwendung oft durch einen Mangel an Isotopen-Basiswertenwerte behindert. Zum Beispiel können wir inzwischen die ganzjährige Verbreitung auch kleinerer Seevögel feststellen und wenn diese in fernen Gewässern mausern, werden Informationen über ihre Nahrung in ihren Federn konserviert. Allerdings sind oft keine Nahrungsproben aus jenen fernen Gebieten verfügbar, die einen Isotopen-Basiswert bieten würden. Jedoch wurden zwei erweiterte Isotopentechniken vorgeschlagen, um diese Limitationen zu überwinden: Komponenten-spezifische Analysen der Aminosäuren (CSIA, McClelland & Montoya 2002) und die Analyse von Wasserstoffisotopen (HSIA, Ostrom et al. 2014). CSIA basiert darauf, dass Tiere einige essentielle Aminosäuren (z.B. Phenylalanin) unverändert übernehmen, während andere zwischen der Nahrung und dem Konsument verändert werden (z.B. Glutaminsäure). Somit können trophische Ebenen aus der Differenz der Stickstoff-Isotopenwerte in Glutaminsäure und Phenylalanin berechnet werden. HSIA wurde als ein Werkzeug beschrieben, um bei Seevögeln zwischen Nahrung zu unterscheiden, die aus isosmotischen Tintenfischen und Crustaceen oder aus hyposmotischen Knochenfischen besteht. Da sich die Salzbelastung zwischen isosmotischer und hyposmotischer Nahrung unterscheidet, findet beim Verzehr von isosmotischen Diäten während der Salzausscheidung ein stärkerer Wasserverlust statt. Dieser ist mit Isotopendiskriminierung assoziiert und kann zu Deuterium-angereichertem Gewebe führen. Das Ziel der vorliegenden Studie ist es, unser Verständnis der ökologischen Segregation in Seevogel-Gemeinschaften mit diesen erweiterten Stabilisotopenanalysen zu verbessern. In einer vergleichenden Studie werden wir die trophische Struktur von vier Seevogel-Gemeinschaften aus der Antarktis und Subantarktis analysieren, mit Schwerpunkt auf kleine Röhrennasen (Sturmschwalben, Walvögel, Sturmvögel). Mit dem vorgeschlagenen Studiendesign können wir Hypothesen über die Verteilung der trophischen Ebenen in den Gemeinschaften überprüfen, welche sich in der Artenzahl und in ihrer Verbreitung unterscheiden. Darüber hinaus werden wir Jahresunterschiede und historische Veränderungen in der Nahrungsökologie der pelagischen Sturmvögel in polaren Gewässern analysieren: Es werden Federn über Jahre mit unterschiedlicher Nahrungsverfügbarkeit und historischen Zeiträumen (ca. 60-160 Jahre alte Federn aus einer bereits bestehenden Sammlung) auf Veränderungen in trophischen Ebenen untersucht.
Das Projekt "MetalSafety - Entwicklung von Bewertungskonzepten für faserförmige und granuläre Metallverbindungen - Bioverfügbarkeit, toxikologische Wirkprofile sowie vergleichende in vitro-, ex vivo- und in vivo-Studien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Biowissenschaften, Abteilung Lebensmittelchemie und Toxikologie durchgeführt. Metalle und ihre Verbindungen sind aus unserem Alltag nicht wegzudenken. Dabei werden neben granulären Verbindungen unterschiedlicher Partikelgröße auch zunehmend faserförmige Nanowire verwendet. Allerdings haben sich viele Metalle als inflammatorisch und/oder sogar krebserzeugend erwiesen; hierbei hängt die Toxizität oftmals erheblich von der jeweiligen Verbindungsform ab. Das wissenschaftliche Gesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung von vergleichsweise einfachen in vitro-Modellen zur toxikologischen Bewertung und Gruppierung von verschiedenen Metallverbindungen mit unterschiedlicher Löslichkeit bzw. Bioverfügbarkeit. Im Vordergrund stehen dabei faserförmige Metallverbindungen, sog. Nanowire, für die bislang noch kaum toxikologische Daten vorliegen. Diese sollen in ihren Wirkungen mit entsprechenden nanoskaligen granulären und wasserlöslichen Verbindungen verglichen werden. Hierfür soll zunächst ein Expositionssystem für die Applikation und Dosisbestimmung faserförmiger Verbindungen in Zellkulturen im Air-liquid interface etabliert werden. Anhand von Genexpressions- und Gentoxizitätsanalysen sollen molekulare Wirkprofile erstellt werden. Anschließend sollen die eingesetzten Modellsysteme bzgl. ihrer Vorhersagekraft für die Toxizität, der zugrunde liegenden Wirkungsmechanismen und Dosis-Wirkungsbeziehungen an komplexeren ex vivo-/in vivo-Modellen validiert werden. Toxikodynamische Speziesunterschiede zwischen Ratte und Mensch werden auf der Ebene von Zellkulturen und von Gewebeschnitten (PCLS) bestimmt. Die Reaktionen in Zellkulturen sowie die ex vivo-Ergebnisse der PCLS von Ratte und Mensch sollen schließlich mit in vivo-Daten im Tiermodell verglichen werden. Die Identifizierung relevanter Wirkungsmechanismen der einzelnen Metalle und ihrer Verbindungen ist eine wichtige Voraussetzung für eine wissenschaftlich basierte Grenzwertableitung am Arbeitsplatz und in der Umwelt, auch für neue innovative Metallformen und Verbindungen.
Das Projekt "MetalSafety - Entwicklung von Bewertungskonzepten für faserförmige und granuläre Metallverbindungen - Bioverfügbarkeit, toxikologische Wirkprofile sowie vergleichende in vitro-, ex vivo- und in vivo-Studien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin (ITEM) durchgeführt. Die geplanten Arbeiten zur Metalltoxizität sollen durch ein mehrstufiges Vorgehen in steigender Komplexität von in vitro, über ex vivo bis in vivo durchgeführt werden. Dabei sollen die eingesetzten Modellsysteme (Löslichkeit auf subzellulärer Ebene in physiologisch relevanten Flüssigkeiten, Effekte in Zellkulturen) bzgl. ihrer Vorhersagekraft für die Toxizität, der zugrunde liegenden Wirkungsmechanismen und Dosis-Wirkungsbeziehungen an komplexeren ex vivo-/in vivo-Modellen validiert werden. Toxikodynamische Speziesunterschiede zwischen Ratte und Mensch werden auf der Ebene der Gewebeschnitte (PCLS) bestimmt. Die Reaktionen in Zellkulturen sowie die ex vivo-Ergebnisse der PCLS von Ratte und Mensch sollen schließlich mit den im Tiermodell in vivo gewonnenen Toxizitätsdaten verglichen werden. Die geplanten Untersuchungen sollen in acht Arbeitspaketen bearbeitet werden, in denen die Anzahl der einbezogenen Metallverbindungen mit steigender Komplexität der Testsysteme anhand der Ergebnisse der in vitro-Untersuchungen reduziert wird.
Das Projekt "Auswirkungen von Landnutzung auf wurzelherbivore Insekten und ihre Interaktionen mit abuskulärer Mykorrhiza (Interact)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität (FU) Berlin, Institut für Biologie, Arbeitsgruppe Ökologie der Pflanzen durchgeführt. Hypothesen: 1. Unterschiede in der Pflanzendiversität und dem Bodennährstoffniveau, hervorgerufen durch den Gradienten in der Landnutzungsintensität, beeinflussen die Häufigkeit und Diversität von wurzelherbivoren Insekten. 2. Wurzelherbivore Insekten beeinflussen die Häufigkeit und Diversität abuskulärer Mykorrhiza (AMP). 3. Änderungen in der Häufigkeit und Diversität der AMPs, verursacht durch wurzelherbivore Insekten, wirken auf die Pflanzengemeinschaft zurück.
Das Projekt "Comparison of genetic diversity and ecophysiological performance in the colony-forming polar prymnesiophyte species Phaeocystis antarctica and Phaeocystis pouchetii" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. The prymnesiophyte Phaeocystis is a cosmopolitan, ecologically important and bloom-forming genus of the phytoplankton containing two colony-forming cold water species: P. pouchetii in the Arctic and P. Antarctica in the Southern Ocean. Preliminary molecular biological analyses of the ribosomal RNA (rRNA) and ITS (Internal Transcribed Spacer) sequences indicated substantial inter- and intraspecific diversity, the possibility of a species complex in P. pouchetii and tried to trace the biogeographic history of P. Antarctica strains in Antarctic coastal waters. Based on these results, a detailed analysis of the population structure of both polar species is intended to link genetic data to environmental para-meters as well as to ecophysiological response patterns. Microsatellites, short, repetitive sequences that are highly polymorphic, for P. Antarctica were designed and successfully applied but still await statistical analysis. We will now be able to study the genetic diversity inside populations from different locations and the gene flow between them. The same approach is also planned for P. pouchetii al-though microsatellites have still to be developed if applicability tests with markers designed for P. Antarctica fail. Selected clones of both Phaeocystis species with large genetic differences will be comparatively studied in terms of photosynthesis and growth under different abiotic conditions to outline the respective optima and tolerance limits. The main goal is to experimentally evaluate whether genetic differences are reflected in different ecophysiological response patterns which could well explain specific biogeographic distribution patterns. Moreover, this new approach offers for the first time the opportunity to relate population genetics to predicted climatic changes in both Polar Regions.