Forschung

Für die Pflanzenphysiologie ist Magnesium ein wichtiger Bestandteil des Chlorophylls. Niedriger Mg-Gehalt in den Blättern von Weinreben reduziert die Photosynthese und damit die Glukoseproduktion, was zu einer verminderten Zuckerreife und folglich geringeren Weinqualität führt. Um diesen Mangel zu entschärfen, ist die richtige Wahl der Unterlage essentiell. Jedoch engt die Tatsache der notwendigen Mg Effizienz die Auswahl der Unterlagen ein und insbesondere die hierzulande bewährten Unterlagen sind dafür weniger geeignet. Auch mittels Düngung über die Blätter kann der Mangel zumindest kurzfristig behoben werden. Die aber nachhaltigste Lösung wäre Klone zu pflanzen die einen unproblematischen Mg Stoffwechsel aufweisen. Eine wichtige Rebsorte für den österreichischen Weinbau ist davon besonders betroffen nämlich der Welschriesling (WR). Die WR Klone, welche dem heimischen Weinbau zur Verfügung stehen, zeigen alle mehr oder minder eine schwache Mg Aufnahme. Die Sorte ist doch einige Jahrhunderte in weinbaulicher Benützung wurde intensiv kultviert und sollte daher in verschiedenen genetischen Typen vorliegen. Da alte Beschreibungen von diesem Mg Mangel nicht berichten ist es durchwegs vorstellbar, dass in alten Genotypen eine Genomik befindet, die eine normale Mg Verwertung zeigt. Daher wäre es nötig Genotypen zu suchen, die eine bessere Aufnahme zeigen und diese Aufnahme auch genetisch erforschen. Es ist allgemein bekannt, dass die phänotypische Variation bei Nutzpflanzen durch die genetische Variation ihrer Vorfahren und die Auswahl und Erhaltung von Mutationssammlungen geprägt wird. Der Großteil dieser Variation ist quantitativ. Daher besteht ein wesentliches Ziel der Genetik mehr denn je darin, zu identifizieren und für die Selektion entsprechende Bio-Marker zu benutzen. Damit könnten für die Selektion von WR entsprechende Bio-Marker entwickelt werden, die eine Unterscheidung in Mg effiziente und solche die ineffizient sind, ermögliche, was für Weinbauern sehr wichtig ist. Neue Klone mit Mg Effizienz würden eine Stärkung der heimischen Rebschulen und des Weinbaues bedeuten und könnte auch bedeuten, dass Rebmaterial davon in die Nachbarländer Ungarn, Kroatien, Slowenien und Slowakei geliefert werden kann, weil dort das Problem auch besteht. Es würde sich damit ein Wettbewerbsvorteil für die heimischen Pflanzgut Betriebe ergeben.

Arthrose (OA) stellt in der heutigen Gesellschaft eine erhebliche gesellschaftliche und wirtschaftliche Belastung dar. Trotz der enormen Entwicklungen im Bereich des Gelenkknorpelgewebe-Engineerings (AC TE) im letzten Jahrzehnt war keiner der TE-basierten Ansätze in der Lage, den Knorpel auf das Niveau nativen Gewebes zu regenerieren. Das etablierte Paradigma von AC TE beinhaltet den Einsatz undifferenzierter MSCs in Kombination mit 3D-Gerüsten/Hydrogeln und geeigneten Wachstumsfaktoren, um die chondrogene Differenzierung von Zellen und die Ablagerung von ECM-Komponenten wie Kollagen und Glykosaminoglykanen zu induzieren. Sobald in vitro erfolgreich Gewebe gebildet wurde, können künstlich hergestellte Knorpeltransplantate in vivo in großen Tiermodellen untersucht werden, um die Sicherheit und Wirksamkeit solcher Transplantate zu bewerten. Leider versagen viele Transplantate in vivo, was auf die allgemeine Ungeeignetheit und Unreife der künstlich hergestellten Gewebe hinweist, um in der mechanisch anspruchsvollen Umgebung des Gelenks in vivo zu funktionieren. Noch wichtiger ist, dass es keinen Anreiz gibt, erfolglose Studien zu veröffentlichen oder zur Veröffentlichung einzureichen, was darauf hindeutet, dass die Zahl der fehlgeschlagenen Studien mit großen Tiermodellen erheblich höher sein könnte. Daher besteht Bedarf an neuartigen Strategien zum Screening und Identifizieren von in vitro hergestellten Knorpeltransplantaten, die in vivo höhere Erfolgsaussichten haben. Dieser Ansatz würde nicht nur die Erfolgsquote solcher Studien erhöhen, sondern auch ein großes Potenzial zur Reduzierung der Anzahl der in solchen Studien verwendeten Tiere bieten. In diesem Zusammenhang gibt es Hinweise darauf, dass chondrogen differenzierende MSCs in späteren Differenzierungsstadien anabol auf mechanischen Stress reagieren, indem sie ECM-Komponenten wie Glykosaminoglykane produzieren. Interessanterweise ist die Differenzierung von MSCs auch mit Stoffwechselveränderungen verbunden, bei denen die Glykolyse mit fortschreitender Reifung reduziert und die oxidative Phosphorylierung verstärkt wird. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer Plattform, mit der solche Stoffwechselveränderungen durch die Probenahme von Metaboliten innerhalb und außerhalb der sich entwickelnden Knorpeltransplantate beurteilt werden können, um Aussagen über die Reife zu treffen. Durch die Einrichtung einer solchen Plattform wäre zusätzlich zu den häufig verwendeten biochemischen und histologischen Techniken innerhalb von AC TE eine zusätzliche Anzeige verfügbar, die eine fundiertere Entscheidungsfindung vor einem In-vivo-Übergang eines potenziellen Knorpeltransplantats ermöglichen würde.

Mikrobielle Zellfabriken wie spezialisierte Bakterien, Hefen und Pilze werden zur Herstellung relevanter Verbindungen und technischer Biomoleküle wie Rohstoffe, Feinchemikalien, Lebensmittelzusätze und Biopharmazeutika eingesetzt. Maßgeschneiderte robuste Mikroorganismen, die neuartige biologische Verhaltensweisen zeigen, produzieren diese Produkte auf nicht-chemische Weise und nutzen dabei die Werkzeuge der Natur, im Allgemeinen unter Verwendung erneuerbarer Substrate wie Glukose oder industrieller Nebenströme. C1-Rohstoffe wie Methan, Methanol, Formiat, CO2 und CO haben wichtige Vorteile gegenüber herkömmlichen organischen Kohlenstoffquellen wie Glukose. Sie sind günstig, können auf erneuerbare Weise aus CO2 gewonnen werden, konkurrieren nicht mit Lebens- oder Futtermitteln und erfordern keine aufwändige Vorverarbeitung aus komplexen landwirtschaftlichen Nebenströmen. Der Einsatz von C1-Substraten in mikrobiellen Zellfabriken würde eine von Natur aus nachhaltige Kohlenstoffkreislaufwirtschaft gewährleisten. Aufgrund der relativen Neuheit dieses Ansatzes sind jedoch weitere Arbeiten erforderlich, um abiotische C1-Substrate mit biologischen Rohstoffen konkurrieren zu lassen. Das CiTrY-Projekt wird zu diesem Ziel beitragen, indem es Transportmechanismen der C1-Substrate über Plasma- und Organellenmembranen der mikrobiellen Zellfabriken untersucht und verbessert. Bisher wenig beforschte Proteine ​​und Proteinfamilien werden untersucht, moderne Protein-Engineering-Strategien und Hochdurchsatz-Screening durchgeführt und ein neuartiger Ansatz zum Organellenmembran-Targeting entwickelt.