Lebenswissenschaften

Der Agrarsektor ist für die Wirtschaft eines Landes von entscheidender Bedeutung, insbesondere angesichts der steigenden Nachfrage nach ressourcenschonend produzierten Lebensmitteln. In den letzten Jahren haben Multisensorsysteme wie "elektronische Nasen" und "elektronische Zungen" das Interesse der Landwirtschaft geweckt, da sie herkömmliche Analysemethoden ergänzen oder ersetzen können. Diese Systeme ermöglichen die Analyse von Proben ohne deren Trennung und erzeugen eindeutige „Fingerabdrücke“ der Messsignale, die mit chemometrischen Methoden verarbeitet werden. Die Analyseergebnisse können dann beispielsweise zur bedarfsgerechten Düngung und zur Überwachung der Bodenqualität genutzt werden. Ein Problem heutiger Sensoren ist, dass die Nährstoffe nicht direkt im Boden analysiert werden können, sondern erst extrahiert werden müssen. Großes Interesse besteht an ionenselektiven Elektroden (ISE), die direkt im Boden messen und über lange Zeiträume stabile Werte liefern können. Die Entwicklung robuster, mechanisch geschützter Elektroden und zuverlässiger Referenzelektroden ist daher ein Ziel des Projektes. Das geplante Projekt untersucht die Leistungsfähigkeit eines Multisensorarrays zur kontinuierlichen Bodenüberwachung. Mit potentiometrischen "elektronischen Zungen" und multivariaten Analysetechniken sollen wichtige Bodenparameter wie Nitrat, Chlorid, Ammonium, Natrium, Kalium, Magnesium und Calcium parallel bestimmt werden.

Projektleitung:
Dr. rer. nat. Dipl.-Chem. Alfred Kick
alfred.kick@ksi-meinsberg.de
+49 34327 608 173

Projektziel: Für die Behandlung des Melanoms sollen neue Immunziele definiert und anschließend dagegen eine wirksame Adapter-CAR-T-Zell-Therapie präklinisch entwickelt werden.

Derzeit gibt es in Deutschland pro Jahr knapp 24.000 Neuerkrankungen des malignen Melanoms (schwarzer Hautkrebs). Für diesen aggressiven Tumor mit hohem Metastasierungspotential besteht ein dringender medizinischer Bedarf, langfristig wirksame und gut verträgliche Behandlungsmethoden zu entwickeln.

Großes Potential haben personalisierte Immuntherapien basierend auf T-Zellen, die mit einem künstlichen, chimären Antigenrezeptoren (CAR) ausgestattet werden, um Krebszellen über eine bestimmte Zielstruktur auf der Oberfläche zu erkennen und zu zerstören.

Im Projekt erfolgt zunächst eine gezielte Suche potentieller Zielstrukturen des Melanoms mittels Sequenzierung von Patientenproben. Durch den Einsatz von Einzelzell- und räumlicher Sequenzierung gelingt dabei eine genaue Charakterisierung der Mechanismen der lokalen Immunantwort. Aus diesen Daten werden u.a. mit Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) und computergestützter Modellierung wirksame interagierende Molekülpaare (Proteine) und konkrete Zielstrukturen vorhergesagt.

Im Projekt wird die schaltbare Adapter-RevCAR-Plattformtechnologie für die Immuntherapie des Melanoms angepasst. Bei dieser Plattform kann man die Adapter-CAR-T-Zellen flexibel gegen ausgewählte Zielstrukturen ausrichten und entsprechend der computerbasierten Vorhersagen optimieren.

Projektleitung:

Fraunhofer IZI
Dr. Conny Blumert, Tel.: +49 341 355 36 3301, conny.blumert[at]izi.fraunhofer.de
Dr. Kristin Reiche, Tel.: +49 341 355 36 5223 kristin.reiche[at]izi.fraunhofer.de

HZDR
Dr. Anja Feldmann, Tel.: +49 351 458 3428, a.feldmann[at]hzdr.de

UKL
Jun.-Prof. Dr. Clara T. Schoeder, Tel.: +49 341 97-25756 clara.schoeder[at]medizin.uni-leipzig.de
Prof. Dr. Manfred Kunz, Tel.: +49 341 97 18610, manfred.kunz[at]medizin.uni-leipzig.de

Das Ziel dieses Vorhabens ist die Untersuchung des Zusammenhangs des Vorhandenseins von Kleinstgerinnseln (= Microclots) im Blut und der Gehirngesundheit von Teilnehmerinnen und Teilnehmern der LIFE Adult Studien. Dafür sollen die Menge, Konzentration und Beschaffenheit von Microclots in bereits in der LMB vorhandenen Proben der LIFE Adult-Studien analysiert werden und mit in der LIFE-Datenbank vorhandenen Daten assoziiert werden. Microclots sind mit Entzündungsmolekülen überladene, unlösliche, sehr kleine Blutgerinnsel, welche bei Patienten mit schweren Krankheitsverläufen von COVID-19 und Long COVID in Blutkapillaren nachgewiesen werden können. Sie können die Sauerstoff- und Nährstoffversorgung enorm stören und so COVID-assoziierte neurologisch-psychiatrische Symptome wie Muskelschmerzen, Müdigkeit oder Gehirnnebel auslösen. Auch bei an Typ2 Diabetes-, Alzheimer- oder Parkinson-Erkrankten sind Microclots detektierbar. Der Schwerpunkt des aktuellen Projekts liegt auf der Untersuchung eines möglichen Zusammenhangs zwischen Microclot-Konzentration im Blut, Kognitionsparametern, sowie Struktur und Funktion des Gehirns, der durch die Einbeziehung von MRT-Parametern der LIFE-Kohorten weiter spezifiziert werden soll.

Es wird erwartet, dass Microclots als neuartige Blut-basierte Biomarker mit Alterungsprozessen im Gehirn in Verbindung stehen und Gefäß-bedingte, neurodegenerative strukturelle und funktionelle Hirn-Veränderungen vermitteln. Die geplanten Untersuchungen tragen dazu bei, kognitiven Abbau und ein höheres Risiko für dementielle Erkrankungen vorherzusagen und besser zu verstehen.

Projektleitung:

Ansprechpartner LIFE-MC:
Dr. Matthias Nüchter, Dr. Ronny Baber
matthias.nuechter[at]uni-leipzig.de
ronny.baber[at]medizin.uni-leipzig.de

Ansprechpartner FhG-FhI:
Dr. David Smith
david.smith[at]izi.fraunhofer.de

Ansprechpartner MPI CBS
PD Dr. Veronica Witte
witte[at]cbs.mpg.de

Auf der Basis einer individuellen genetischen Veranlagung hat die Exposition gegenüber Umweltfaktoren einen starken Einfluss auf die Gesundheit und Entwicklung von Kindern. Fehlgesteuerte, überschießende oder verminderte Reaktionen sowie Fehlanpassung an Veränderungen und Umweltfaktoren können insbesondere bei Kindern und Jugendlichen tiefgreifende und nachhaltige Auswirkungen auf die somatische und mentale Gesundheit haben. 

In diesem Pilot-Projekt möchten wir die Auswirkungen des Pandemie-bedingten Lockdowns auf Gesundheit und Wohlbefinden von Kindern untersuchen. Im Verlauf der COVID 19-Pandemie (März 2020 bis April 2023) kam es zu umfassenden Eindämmungsmaßnahmen wie Schließung von Kindertagesstätten, Schulen und Vereinen sowie Kontakt- und Reisebeschränkungen. Infolgedessen ergaben sich insbesondere für Kinder und Jugendliche einschneidende Veränderungen ihrer Lebensumwelt in einer vulnerablen Phase ihrer Entwicklung. Wir werden die Auswirkung der mit dem Lockdown assoziierten Veränderungen auf Gesundheits- und Lebensstilparameter über einen Vergleich zwischen Zeitpunkten vor und nach dem Lockdown untersuchen. In verschiedenen Teilprojekten möchten wir die Auswirkungen des Lockdowns auf a) Infekthäufigkeit, b) Adipositas, Gewichtszunahme und c) Aufmerksamkeitsfunktionen sowie Verhaltenskontrolle bei Kindern untersuchen. Darüber hinaus können zeitlich und räumlich hoch-aufgelöste Daten epidemiologisch genutzt und bewertet werden. Die LIFE Child Kohorte bietet hierfür die Datengrundlage mit Untersuchungs- und Befragungsergebnissen zu mehreren Zeitpunkten vor und während der Pandemie, die es ermöglichen, Auswirkungen des Lockdowns vergleichend und longitudinal über die Jahre 2020 bis 2023 zu untersuchen. Durch die Identifizierung übergreifender schützender oder aggravierender Faktoren können ziel(gruppen)gerichtete Präventionsmaßnahmen abgeleitet werden. Dies wird nicht nur handlungsleitende Erkenntnisse für ein zukünftiges Pandemiemanagement liefern, sondern bietet insbesondere die Möglichkeit, über die Identifizierung von Änderungen in biologischen Parametern auch funktionelle Zusammenhänge und damit Hinweise auf zugrundeliegende Mechanismen zu identifizieren.

Projektleitung:
Prof. Dr. Antje Körner
Antje.Koerner[at]medizin.uni-leipzig.de

Prof. Dr. Reinhard Berner
Reinhard.Berner[at]ukdd.de

Bäume und andere Pflanzen haben Gewebe und Strukturen mit sehr guten mechanischen Eigenschaften entwickelt bei gleichzeitiger physiologischer Funktionalität. Darüber hinaus schaffen Pflanzen es auf beeindruckende Weise, die mechanischen Eigenschaften ihrer Gewebe über strukturelle Anpassungen zu steuern, um auf mechanische Lasten oder Lichtbedingungen zu reagieren. Wir nutzen das Holz der Bäume, aber auch die verholzten Stämme von Palmen oder Bambushalmen als nachhaltige Baumaterialien mit exzellenten mechanischen Eigenschaften und zusätzlicher CO2-Bindung.

Ziel des Projekts ist die Analyse von Struktur-Funktionsbeziehungen bei Palmen und Bambus. Dies dient zum einen einer effizienten Nutzung dieser Ressource, zum anderen lässt sich daraus für das Holz der Bäume noch lernen.

Zentrale Untersuchungsmethode zur Gewebe- und Zellwandstruktur ist die Röntgenbeugung. Diese ermöglicht die Bestimmung von Orientierung und Struktur der Gerüstsubstanz in der Zellwand, der Zellulose. Die Orientierung der Zellulose ist eine wesentliche Stellschraube zur Anpassung des mechanischen Verhaltens. Daher wird im Rahmen des Projekts ein Röntgenbeugungsscanner beschafft. Dieser Scanner bildet die Grundlage für die notwendigen Untersuchungen und wird weit über das Projekt hinaus entscheidend zum Erfolg in der Grundlagenforschung an Holz sowie an Palmen und Bambus beitragen.

Projektleitung
Prof. Dr. Markus Rüggeberg
Markus.Rueggeberg[at]tu-dresden.de
Professur für Forstnutzung
Pienner Straße 19
01737 Tharandt

Um den Kenntnisstand im Bereich der Immunologie und des Immunmetabolismus (Schnittstelle zwischen Immunologie und Stoffwechsel) bei Stoffwechselerkrankungen und Krebs voranzubringen, müssen wir in der Lage sein, multiple Proteine auf der Oberfläche und im Inneren von Zellen aus Blut und verschiedenen Organen nachzuweisen, eine Vielzahl von Aktivierungszuständen in diesen Zellen zu untersuchen und seltene Zellpopulationen zu identifizieren und zu isolieren. Durch die Isolation der Zellen kann man weitere detaillierte nachgeschaltete Analysen zu ihrer Funktion durchführen. Deshalb will das Projekt ein Durchflusszytometrie-System der neuesten Generation etablieren. Mit diesem Gerät können o.g. Fragen der immunologischen und immunmetabolischen Forschung höchst detailliert beantwortet werden. Das System wird an der Medizinischen Fakultät der TU Dresden etabliert und allen Forscherinnen und Forschern dort als Core Facility zur Verfügung gestellt.

Projektleitung / Kontakt:
Prof. Dr. Triantafyllos Chavakis
Kontakt: Dr. Stephanie Gembardt
Stephanie.gembardt[at]ukdd.de
Tel: +49 351 458 16262

Das Projekt dient dazu, über Pilotprojekte auf drei ausgewählten experimentellen Plattformen den Exzellenz-Antrag „Breathing Nature“ der Universität Leipzig zu stärken. Breathing Nature ist im Bereich der Nachhaltigkeitsforschung angesiedelt und verbindet drei Systeme, die Biosphäre mit ihrer Biodiversität, die Atmosphäre und die menschliche Gesellschaft. Die Initiative bündelt hierbei die ausgeprägten Stärken der Biodiversitäts­forschung, der Atmosphärenforschung und der Sozialwissenschaften (Ökonomie/Psychologie) am Standort Leipzig in einem integrierten Forschungskonzept.

Bei den drei Plattformen handelt es sich um den Leipziger Auwaldkran (LCC: Leipzig Canopy Crane), der Zugang zum Kronenraum von sechs typischen Baumarten der Hartholzauwälder erlaubt, das Forschungsarboretum ARBOfun in Großpösna, in dem je 5 Individuen von 100 verschiedenen Baumarten für wissenschaftliche Untersuchungen im Weitstand angepflanzt wurden, und das Baumdiversitätsexperiment MyDiv in Bad Lauchstädt, in dem Wälder unterschiedlicher Diversität gepflanzt wurden, um den Einfluss der Diversität von Baumarten und Mykorrhiza-Pilzen auf wichtige Ökosystemfunktionen zu quantifizieren.     

Das Projekt adressiert mit Hilfe dieser Plattformen vier Fragestellungen:

1. Welchen Einfluss hat die Struktur- und Baumartenvielfalt auf die Resistenz- und Resilienz von Wäldern (MyDiv, LCC) und auf einzelne Baumarten (ARBOfun) gegenüber Klimawandel?
2. Was sind die zugrunde liegenden Mechanismen? Lassen sich Klimaresistenz und -resilienz und deren Sensitivität gegenüber Struktur- und Baumartenreichtum aus funktionellen Merkmalen von Baumarten vorhersagen und damit generalisieren (alle drei Plattformen)?
3. Was sind die Konsequenzen für Ökosystemfunktionen (z. B. Kohlenstoffspeicherung, Habitatqualität für abhängige Biodiversität, klimarelevante Partikelemissionen) (MyDiv, LCC)?
4. Wie lassen sich mit diesen Kenntnissen Wälder und Waldnutzungsformen entwickeln, die sich in Handlungswissen übersetzen lassen („Bäume und Wälder für die Zukunft“) und damit die UN Nachhaltigkeitsziele fördern?

Drei Querschnittsprojekte zu Etablierung von Feldmessungen und zum Aufbau von Laborkapazitäten unterstützen die Forschung.

Projektleitung:
Prof. Dr. Christian Wirth
cwirth[at]uni-leipzig.de