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Forscher der Goethe-Universität Frankfurt patentieren Signalweg-Blockade zur COVID-19-Therapie
Die partizipative Vortragsreihe „DenkArt“ widmet sich ab September in Kooperation mit dem Forschungsverbund „Normative Ordnungen“ den gesellschaftlichen Herausforderungen der Corona-Pandemie
Abwasser liefert Hinweise auf Infektionsgrad der Bevölkerung
FRANKFURT/AACHEN. Seit Beginn der Pandemie arbeiten Forschergruppen an Methoden, den Nachweis von SARS-CoV-2 Viren im Abwasser für die Überwachung des COVID-19 Infektionsgrads der Bevölkerung zu verwenden. Die Idee ist einfach: Da infizierte Personen SARS-CoV-2 Viren über die Fäkalien abgeben, könnten Abwasserproben Aufschluss über die Infektionszahlen aller an eine Kläranlage angeschlossener Einwohner liefern. Bei ausreichender Empfindlichkeit könnten solche Analysen Behörden als Frühwarnsystem dienen, um lokal ansteigende Fallzahlen im Einzugsgebiet einer Kläranlage frühzeitig zu erkennen.
Ein Konsortium aus Frankfurter Virologen, Ökotoxikologen und
Evolutionsforschern und Aachener Wasserforschern konnte jetzt erstmals für
Deutschland zeigen, dass sich SARS-CoV-2 Genmaterial mit modernen molekularen
Methoden in Kläranlagen nachweisen lässt. Analysen ergaben in allen neun
während der ersten Pandemiewelle im April 2020 beprobten Kläranlagen 3 bis 20
Genkopien pro Milliliter Rohabwasser. Dies ist ein Konzentrationsniveau, wie es
auch in Studien in den Niederlanden und den USA gemessen wurde.
Erstaunt waren die Forscher, als ältere Rückstellproben aus den
Jahren 2017 und 2018 vor dem Ausbruch der Pandemie ebenfalls Signale lieferten.
Nach umfangreicher Methoden-Validierung war klar, dass die verwendeten
Genprimer nicht nur SARS- CoV-2, sondern fälschlicherweise auch andere
nicht-krankheitsauslösende Coronaviren im Abwasser miterfassen. Die jetzt
spezifisch für SARS-CoV-2 im Abwasser entwickelte Methodik wurde mit
Gensequenzierung bestätigt.
Das Verfahren lässt sich nun in der so genannten
Abwasser-basierten Epidemiologie einsetzen: Die gemessene Virenfracht einer
Kläranlage erlaubt Rückschlüsse auf die Anzahl der an COIVD-19 infizierten
Personen im Einzugsgebiet. In der größten Kläranlage wurden bei einer
Virenfracht von 6 Billionen (6 x 1012) Genäquivalenten pro Tag 1037
akute Fälle in Einzugsgebiet abgeschätzt, in kleineren Kläranlagen bei zwei
Größenordnungen geringerer Virenfracht dagegen 36 Fälle.
Die Sensitivität ist ausreichend, um als Frühwarnsystem
anzuzeigen, ob der Maßnahmenwert von 50 Inzidenzen pro 100.000 Einwohnern
überschritten wird. Frühere Hoffnungen, die Präzision würde ausreichen, die
Dunkelziffer nicht-labordiagnostisch erfasster Infizierter zu bestimmen, haben
sich bislang nicht erfüllt. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler halten
aber weitere Methodenverbesserungen für möglich.
Die im Abwasser nachgewiesenen SARS-CoV-2 Fragmente haben sich in
Zelltests in vitro als nicht-infektiös dargestellt. Wegen der hohen Frachten
und geringem Rückhaltevermögen konventioneller Kläranlagen ist das Verhalten
von SARS-CoV-2 im Wasserkreislauf aber vertieft zu untersuchen. Die Autoren der
Studie arbeiten daran, ihr Wissen für eine baldige Anwendung der Methodik
bereitzustellen, dazu wird eine enge Zusammenarbeit mit Gesundheitsministerien,
Umweltministerien, Kläranlagenbetreibern und Fachverbänden angestrebt.
Das Forscherteam wurde in Eigeninitiative vom gemeinnützigen
Forschungsinstitut für Wasser- und Abfallwirtschaft an der RWTH Aachen e. V.
(FiW), dem Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen (ISA), dem
Institut für Medizinische Virologie des Universitätsklinikums Frankfurt (KGU)
und der Abteilung Evolutionsökologie und Umwelttoxikologie am Institut für Ökologie,
Evolution und Diversität der Goethe-Universität Frankfurt ins Leben gerufen und
von sechs Wasserverbänden in Nordrhein-Westfalen, dem LOEWE-Zentrum für
Translationale Biodiversitätsgenomik (TBG) und der University of Saskatoon in
Kanada unterstützt.
Publikation: Sandra Westhaus, Frank-Andreas Weber, Sabrina Schiwy, Volker
Linnemann, Markus Brinkmann, Marek Widera, Carola Greve, Axel Janke, Henner
Hollert, Thomas Wintgens, Sandra Ciesek. Detection
of SARS-CoV-2 in raw and treated wastewater in Germany – suitability for
COVID-19 surveillance and potential transmission risks. Science of the Total Environment. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141750, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720352797
Bilder zum Download finden Sie unter folgendem Link: www.uni-frankfurt.de/91245167
Bildtext: „Grafisches Abstract“: deutsche Übersetzung des
Untersuchungsschemas aus der Publikation Westhaus et. al. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720352797
Weitere Informationen
Universitätsklinikum
Frankfurt
Institut
für Medizinische Virologie
Prof. Dr. Sandra Ciesek
über
Pressestelle
Universitätsklinikum Frankfurt
Tel.
+49 069 6301 86442
kommunikation@kgu.de
Goethe-Universität
Frankfurt
Institut
für Ökologie, Evolution und Diversität
Abt.
Evolutionsökologie und Umwelttoxikologie
und
LOEWE Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik (TBG)
Prof. Dr. rer. nat. Henner Hollert
hollert@bio.uni-frankfurt.de
Forschungsinstitut
für Wasser- und Abfallwirtschaft an der RWTH Aachen e. V. (FiW)
Dr. sc. Frank-Andreas Weber
weber@fiw.rwth-aachen.de
RWTH
Aachen University
Institut
für Siedlungswasserwirtschaft (ISA)
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Wintgens
wintgens@isa.rwth-aachen.de
78 Millionen für 5-Jahres-Projekt zur Entwicklung von COVID-19-Therapien
FRANKFURT. Die Virologin Prof. Dr. Sandra Ciesek und die Infektiologin Prof. Dr. Maria Vehreschild von der Goethe-Universität und dem Universitätsklinikum Frankfurt leiten Projekte zur COVID-19-Forschung in einem internationalen Verbund aus 37 Universitäten, Wissenschaftsinstitutionen und forschenden Pharmaunternehmen. Der Verbund CARE ist die größte europäische Initiative zur Entwicklung von COVID-19-Therapien. CARE wird in den kommenden fünf Jahren mit 77,7 Millionen Euro (davon an die Goethe-Universität: 2,1 Millionen Euro) durch die öffentlich-private Partnerschaft Innovative Arzneimittel der Europäischen Union und der Europäischen Vereinigung von pharmazeutischen Industrien und Verbänden gefördert.
Mit der Förderung des CARE-Projekts will die öffentlich-private Partnerschaft „Innovative Medicine Initiative“ (IMI) die systematische Entwicklung von Medikamenten gegen COVID-19 vorantreiben. Darüber hinaus sollen die Forschungs- und Entwicklungsergebnisse auch die Basis dafür legen, künftig schneller Medikamente gegen Infektionskrankheiten zum Beispiel durch Corona-ähnliche Viren zu legen.
Die offene Forschungszusammenarbeit von CARE konzentriert sich auf die Prüfung bereits zugelassener Medikamente, die eine COVID-19-Therapie unterstützen könnten, sowie auf die Entwicklung neuer Medikamente. Zum einen sollen so genannte kleine Moleküle auf ihre Sicherheit und Wirksamkeit hin untersucht werden. Meist handelt es sich um Hemmstoffe für entweder virale oder menschliche Proteine, und CARE wird unter anderem bestehende Substanzdatenbanken mit Millionen solcher kleinen Moleküle durchforsten, um vielversprechende Wirkstoffkandidaten zu identifizieren. Zum anderen sollen Antikörper entwickelt werden, die SARS-CoV-2-Viren inhibieren.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von Goethe-Universität und Universitätsklinikum Frankfurt um Prof. Dr. Sandra Ciesek, Direktorin des Instituts für Medizinische Virologie, werden vielversprechende kleine Moleküle aus Substanzbanken in Zellkulturmodellen testen. Prof. Sandra Ciesek erklärt: „Auf der Grundlage unserer langjährigen Erfahrung haben wir hier in Frankfurt bereits im Februar ein Zellkulturmodell für SARS-CoV-2-Zellen entwickelt und seither ständig weiterentwickelt. So wissen wir mittlerweile, wie das Virus den Zellstoffwechsel verändert. Wir sind daher bestens darauf vorbereitet, Reihentests potenzieller Wirkstoffkandidaten aus dem CARE-Verbund durchzuführen. Das ist das Großartige an CARE: Alle Partner bringen ihre spezifischen Stärken in das Projekt ein.“
Prof. Dr. Maria Vehreschild, Leiterin des Schwerpunkts Infektiologie am Universitätsklinikum Frankfurt, wird die Umsetzung von drei klinischen Studien leiten: je eine Verträglichkeits- und Dosisfindungsstudie (Phase I-Studie) für einen noch zu identifizierenden Kandidaten aus dem Bereich der kleinen Moleküle und einen Virus-neutralisierenden Antikörper sowie im Anschluss daran eine klinische Studie zur klinischen Wirksamkeit und biologischen Aktivität eines Phase-I-Wirkstoffkandidaten (Phase IIa-Studie). Prof. Maria Vehreschild erklärt: „Ich freue mich auf die große Herausforderung dieser multinationalen Projekte, in denen viele Unternehmen und Institutionen aus dem In- und Ausland für diese klinischen Studien koordiniert werden müssen. Die CARE-Partner können dabei auf bestehende Studiennetzwerke zurückgreifen, in Deutschland zum Beispiel sind wir mit dem Deutschen Zentrum für Infektionsforschung ausgezeichnet aufgestellt.“
Prof. Dr. Jürgen Graf, Vorstandsvorsitzender und Ärztlicher Direktor des Universitätsklinikum Frankfurt, erklärt: „Die COVID-19-Pandemie zeigt auf eindrückliche Weise, dass die Universitätsmedizin unverzichtbar für die Gesellschaft ist. Innerhalb kürzester Zeit konnte in Frankfurt umfangreiches Wissen zum neuartigen Coronavirus SARS-CoV-2 generiert werden. Erkenntnisse aus der Forschung finden unmittelbar Anwendung in der Versorgung unserer Patientinnen und Patienten. So entsteht bedarfsorientierter Fortschritt am Puls der Zeit und auf Basis von Wissenschaft.“
Prof. Dr. Birgitta Wolff, Präsidentin der Goethe-Universität, betont die Chance für die Forschung, die das CARE-Projekt bietet: „Gerade in der unter großem Zeitdruck und mit viel öffentlichem Geld geförderten COVID-19-Forschung ist es gut, Forschungsinitiativen zu bündeln und zu fokussieren anstatt unkoordiniert und parallel zu arbeiten. Das CARE-Projekt bietet ein Beispiel dafür, wie stark die Goethe-Universität in der internationalen Forschungslandschaft Europas vernetzt ist und dass sie hier an der vordersten Forschungsfront dabei ist.“
Weitere Informationen:
Prof. Dr. med. Sandra Ciesek
Institutsdirektorin
Institut für Medizinische Virologie
Uniklinikum Frankfurt
Prof. Dr. med. Maria Vehreschild
Medizinische Klinik II
Leiterin des Schwerpunkts Infektiologie
Kontakt über
Pressestelle Uniklinikum Frankfurt
Tel. +49 (0)69 6301 86442
E-Mail: kommunikation@kgu.de
Auch die Anzahl der geförderten Forschungsprojekte der Goethe-Universität steigt dank einer Großspende der Investmentbank Goldman Sachs
FRANKFURT. Die Ziellatte liegt extrem hoch, und doch rückt sie in greifbare Nähe: Mindestens 5 Millionen Euro wollen Goethe-Universität und Universitätsklinikum für Forschungsprojekte zur Corona-Pandemie sammeln. Nun ist dank einer Großspende die 3-Millionen-Marke überschritten worden. 375.000 Euro stellt die Investmentbank Goldman Sachs der Goethe-Universität zur Verfügung. Damit sollen medizinisch wichtige Forschungsprojekte gefördert werden wie auch solche, die sich mit den wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Folgen der Corona-Pandemie beschäftigen.
Durch den Goethe-Corona-Fonds unterstützt werden bislang vor allem naturwissenschaftliche Forschergruppen aus Virologen und Infektiologen, pharmazeutischen Biologen und Chemikern, Toxikologen und Intensivmedizinern, die dem SARS-CoV-2-Virus auf der Spur sind. Sie gehen etwa der Frage nach, wie sich das Virus vermehrt, wie es in Lungen-, Nieren- und Darmzellen wirkt oder welche Medikamente virenhemmend wirken. Andere Spenden fließen in die Anschaffung von Geräten für die intensivmedizinische Forschung oder in den Aufbau einer Biobank, die Proben und klinische Daten zu Krankheitsverläufen sammelt. Aber auch Projekte der Wirtschaftswissenschaft und Psychologie erhalten bereits durch den Fonds eine Anschubfinanzierung – wie zuletzt das „Corona-Krisentelefon“ des Fachbereichs Psychologie, das psychisch belasteten Corona-erkrankten Menschen kostenlose und anonyme Beratung anbietet.
Mehr als 30 Forschungsprojekte der Goethe-Universität haben derzeit eine Anschubfinanzierung aus dem Corona-Fonds erhalten. Und ihre Zahl nimmt zu. „Als wir im März unseren Spendenaufruf gestartet haben“, blickt Universitätspräsidentin Prof. Dr. Birgitta Wolff zurück, „wussten wir nicht, ob wir nicht doch zu zuversichtlich waren. Jetzt freuen wir uns, dass uns jede einzelne Spende bestätigt: Die Goethe-Universität ist eine lebendige Stiftungsuniversität. Das zeigt der großzügige Zuspruch der vielen Frankfurter Bürger, Stiftungen und Unternehmen wie auch jetzt die Spende von Goldman Sachs ganz beeindruckend, und nur dank dieser Spendenbereitschaft können wir unseren Wissenschaftlern auf diese außergewöhnliche Weise den Rücken stärken.“
„Wir freuen uns besonders“, ergänzt Vizepräsident Prof. Dr. Manfred Schubert-Zsilavecz, „dass wir mit jedem neu geförderten Forschungsprojekt auch qualifizierte Nachwuchswissenschaftler kurzfristig in die Erforschung des Virus einbinden können.“
“COVID-19 hat eine beispiellose globale Gesundheits- und Wirtschaftskrise ausgelöst. Wir möchten einen Beitrag zur Bewältigung dieser Pandemie leisten und setzen dafür weltweit unser Wissen und unser Kapital ein“, sagt Wolfgang Fink, Chief Executive Officer der Goldman Sachs Bank Europe SE in Frankfurt. „Wir freuen uns, durch unsere Initiative Goldman Sachs Gives den Corona-Fonds der Goethe-Universität zu unterstützen und damit Forschungsprojekte zu fördern, die sich auf die Entwicklung von Medikamenten und Therapien aber auch auf die breiten Konsequenzen der Pandemie und der Prävention konzentrieren.“
Innovatives Verfahren eröffnet neue Perspektiven in der Rekonstruktion vergangener Umweltbedingungen
Wie Mikroben in Ur-Atmosphäre ohne Sauerstoff Energie gewannen
Einziger deutschsprachiger Medienpreis für wissenschafts- und hochschulpolitischen Journalismus / Verlängerung der Ausschreibungsfrist bis 1. Oktober 2020
Children´s World Report 2020: Studie zum Wohlbefinden von Kindern in 35 Ländern
FRANKFURT. Geht es Dir gut – zu Hause, in der Schule, in Deinem Viertel? Machst Du Dir Sorgen, dass Deine Familie nicht genug Geld hat? Rund um den Erdball - von Neapel bis Norwegen, von Albanien bis Chile - wurden zwischen 2017 und 2019 acht- bis zwölfjährige Kinder zu ihrem Wohlbefinden befragt. Federführend bei der globalen Erhebung von 128.000 Kindern in 35 Ländern waren Wissenschaftler aus sechs Ländern, darunter die Sozialpädagogin Prof. Sabine Andresen von der Goethe-Universität. Nun wurden erste allgemeine Ergebnisse des „Children´s World Report 2020“ veröffentlicht.
„Wenn wir wissen wollen, wie es Kindern geht und wo sie Mangel
leiden“, erklärt Andresen, „und wenn Politik ihnen auch helfen soll, müssen wir
Kinder selbst befragen. Dass uns nun Antworten aus so vielen Ländern vorliegen,
deren Lebensstandard und Kultur kaum unterschiedlicher sein könnten, ist
einzigartig. Das gibt uns Daten für viele vertiefende Fragen an die Hand.“ Gibt
es Erfahrungen, interessierte die Wissenschaftler zum Beispiel, die alle Kinder
ähnlich beantworten?
Wo auch immer sie auf dem Erdball wohnen - Kinder beantworten die
Frage nach ihrem Wohlbefinden grundsätzlich positiv. Dabei mag überraschen,
dass die Länder Albanien, Rumänien, Kroatien und Griechenland in der Wertung der
Kinder die Spitzenplätze einnehmen (Deutschland rangiert auf Platz 20, am
unteren Ende liegen Malaysia, Hongkong und Vietnam). Die Wissenschaftler
vermuten, dass Zufriedenheit und Lebensstandard nicht unbedingt aneinander
gekoppelt sind.
Noch ist es zu früh für Schlussfolgerungen, beginnen die
Wissenschaftler erst, Antworten miteinander in Beziehung zu setzen. Ist es also
Zufall, dass wiederum in Albanien, Indien und Griechenland Kinder überwiegend
mit ihren Eltern zusammenleben? In Brasilien, Namibia und Südafrika sind es nur
etwas mehr als die Hälfte. Dagegen machen sich Kinder in Malaysia, Brasilien,
Namibia und Südafrika mehr Sorgen um die finanzielle Situation der Familie als
etwa in Norwegen und Finnland. Und: Je jünger die Kinder sind, desto besorgter
sind sie. Altersspezifische Unterschiede zwischen den befragten Acht-, Zehn-
und Zwölfjährigen arbeitet auch die detaillierte Frage nach dem Wohlbefinden
heraus: während die Zehn- bis Zwölfjährigen sich in Schule und Nachbarschaft
weniger wohl fühlen, äußern die Achtjährigen ein Unbehagen zu Hause.
Sind Mädchen oder Jungs besser drauf? Je nach Herkunftsland liegen
einmal die Jungen, ein anderes Mal die Mädchen im Wohlbefinden vorn. Eine
Tendenz zeichnet sich allerdings in der globalen Ländererhebung ab: Acht- bis
zwölfjährige Mädchen fühlen sich – anders als gleichaltrige Jungen – sicherer
in der Schule als in ihrem Viertel. Und: Sie rechnen fest mit der Unterstützung
ihrer Freundinnen.
Wenig Überraschungen bringt die Frage nach der digitalen Vernetzung
zutage: Während in Norwegen, Deutschland und Estland fast alle Kinder angeben,
über einen Internetanschluss zu verfügen, ist dies bei Kindern in Indonesien
nur bei knapp der Hälfte der Fall. In Nepal liegt ihr Anteil bei 30 Prozent.
Kulturelle Unterschiede in der Erziehung und nicht finanzielle
Gründe vermuten die Wissenschaftler allerdings bei unterschiedlichen Antworten
zum Handygebrauch: In Frankreich und der Schweiz gibt nur die Hälfte der acht-
bis zwölfjährigen Kinder an, über ein Handy zu verfügen (anders in Norwegen,
Finnland und Kroatien, wo es 95 von hundert Kindern sind). Damit liegen
Frankreich und Schweiz auf einer Linie mit Namibia.
„Wir müssen jetzt vertiefende Fragen an unsere Daten stellen“, so
Sozialpädagogin Andresen. „Interessant ist doch, welche Erfahrungen Kinder aus
Polen oder Rumänien machen, deren Eltern im europäischen Ausland arbeiten.
Welche Unterschiede gibt es bei Kindern innerhalb eines Landes? Gibt es ein
Armutserleben, das Kinder aus verschiedenen Ländern verbindet?“ Interessant sei
auch, jüngere Kinder zu befragen und deren Antworten mit den vorliegenden Daten
zu vergleichen.
Die repräsentative Befragung von Wissenschaftlern aus Bellville,
Frankfurt, Girona, Jerusalem, Seoul und York wurde von der in Zürich ansässigen
Jacobs Foundation gefördert. Die private Stiftung unterstützt
Forschungsprojekte und wissenschaftliche Einrichtungen im Bereich der Kinder- und Jugendentwicklung.
Sabine Andresen ist seit 2011 an der Goethe-Universität
Professorin für Sozialpädagogik und Familienforschung und Mitglied im IDeA
(Individual Development and Adaptive Education)-Zentrum. Ihre
Forschungsschwerpunkte sind Kindheits- und Familienforschung, Internationale
Child Well-Being Forschung, Kinder- und Familienarmut, sexueller Kindesmissbrauch
und seine Aufarbeitung (transitional justice) sowie Übergänge im
Lebenslauf.
Informationen zum Children´s Worlds Report 2020:
Zusammenfassung: https://isciweb.org/wp-content/uploads/2020/07/Summary-Comparative-Report-2020.pdf
Studie: https://isciweb.org/childrens-worlds-comparative-report-2020/
Prof‘in.
Dr. Sabine Andresen, E-Mail: S.Andresen@em.uni-frankfurt.de
Eisen-Transport-Protein wird in virus-infizierten Zellen hochreguliert
FRANKFURT. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Goethe-Universität und des Universitätsklinikums Frankfurt sowie der britischen University of Kent haben herausgefunden, dass das Glykoprotein Transferrin womöglich ein Frühindikator für einen schweren Verlauf der COVID-19-Erkrankung ist.
Warum einige Patienten nach einer SARS-CoV-2-Infektion kaum oder
gar keine Symptome von COVID-19 entwickeln, während andere Patienten unter
schweren bis lebensbedrohlichen Verläufen der Krankheit leiden, ist derzeit
noch nicht bekannt. Man weiß jedoch, dass das Risiko eines schweren
COVID-19-Verlaufs mit dem Alter steigt und Männer häufiger als Frauen betroffen
sind. Schwere Krankheitsverläufe gehen häufig mit einer höheren Neigung zur
Bildung von Blutgerinnseln und mit Thrombosen einher.
Das Wissenschaftsteam aus Frankfurt und Kent haben bestehende
Genexpressionsdaten menschlicher Gewebe mit Daten verglichen, die aus
SARS-CoV-2-infizierten, kultivierten Zellen gewonnen worden waren. Dabei
suchten sie nach Molekülen, die an der Blutgerinnung beteiligt sind, deren
Vorkommen sich bei Frauen und Männern unterscheidet und sich mit dem Alter
verändert und die mit einer SARS-CoV-2-Infektion anders reguliert werden.
Aus mehr als 200 möglichen Kandidaten identifizierten die
Forscherinnen und Forscher das Glykoprotein Transferrin. Der molekulare
Eisen-Transporter ist ein Molekül, das die Blutgerinnung fördert. Seine
Konzentration im Blut steigt mit dem Alter, sie ist bei Männern höher als bei
Frauen und Transferrin wird in SARS-CoV-2-infizierten Zellen hochreguliert.
Daher könnte Transferrin ein Früh-Indikator sein für
COVID-19-Patienten, denen ein schwerer Krankheitsverlauf droht.
Publikation: Katie-May
McLaughlin, Marco Bechtel, Denisa Bojkova, Christian Münch, Sandra Ciesek, Mark
N. Wass, Martin Michaelis, Jindrich Cinatl, Jr.: COVID-19-Related
Coagulopathy - Is Transferrin a Missing Link? Diagnostics 2020, 10(8),
539; https://doi.org/10.3390/diagnostics10080539
Weitere Informationen:
Prof.
Dr. rer. nat. Jindrich Cinatl
Institut
für Medizinische Virologie
Universitätsklinikum
Frankfurt
Tel.:
+49 69 6301-6409
E-mail:
cinatl@em.uni-frankfurt.de
Der Politikwissenschaftler der Goethe-Universität gehört damit der renommierten internationalen Forschungsgemeinschaft auf Lebenszeit an
Bild zum Download finden Sie unter folgendem Link: http://www.uni-frankfurt.de/90326630
Bildtext: Für seine wissenschaftliche Arbeit ausgezeichnet: Politikwissenschaftler Rainer Forst
Universität wirbt in der Krise Spenden für talentierte Studierende ein
Apothekergenossenschaft Sanacorp stiftet 100.000 Euro für Goethe-Corona-Fonds
Frankfurter Wissenschaftler identifizieren mögliche Schwachstelle des SARS-CoV-2-Virus
Die jüngste Ausgabe von „Forschung Frankfurt“ geht den Möglichkeiten der Digitalisierung an Schule und Hochschule nach
Für eine digitale Rückmeldung zum Lernprozess verwendet Drachslers Forschungsrichtung „Learning Analytics“ (LA) die Prozessdaten, die die Studierenden bei jedem Zugriff auf einem Computersystem hinterlassen. Diese Logdateien gleichen Spuren im Hintergrund, die aussagekräftige und auswertbare Informationen enthalten. Das sind neben Aktivität, Datum und Uhrzeit auch inhaltliche Angaben, die mit einer entsprechenden Software ausgewertet werden können. Ein vergleichbares Beispiel für eine solche Datenanalyse ist der Flugschreiber, dessen Auswertung nach einem Unfall Rückschlüsse auf die Abläufe im Cockpit zulässt.
Eine häufig im Lehrbereich verwendete Plattform ist beispielsweise „moodle“. Dort hinterlassen Schüler oder Studierende mit jeder Aktion – Downloads, Posts, Fragen oder Nachrichten – ihre Logdaten und damit auswertbare Informationen. „Diese Daten dürfen wir nutzen, solange sie anonym sind“, erklärt Drachsler den datenschutzrechtlichen Hintergrund. Häufig sei es aber sinnvoll, eine Einwilligung zu erbitten, um auch eine persönliche Analyse und damit personalisierte Hilfestellungen zu ermöglichen.
Lernen in zehn oder zwanzig Jahren wird ein Umdenken erfordern, ist sich der Informatiker sicher: „Wir müssen uns von einer Assessment-Kultur, also vom Hochleistungsdenken, zu einer Feedback-Kultur weiterentwickeln.“ So könne viel früher eingegriffen und Frust und zielloses Pauken vermieden werden. Die Hochschulen seien prädestiniert, hier voranzugehen. In den Schulen seien LA-Anwendungen auch aufgrund der sensitiven Daten von Minderjährigen problematisch.
Damit auch die Datensicherheit ausreichend Beachtung findet, prägte Drachslers Arbeitsgruppe den Begriff „Trusted Learning Analytics“. Zusammen mit der TU Darmstadt hat seine Arbeitsgruppe einen Verhaltenskodex für Universitäten erstellt. „Es ist uns ganz wichtig, dass wir hier nicht ‚big brother' spielen, sondern die Studierenden unterstützen.“ Die entsprechenden Anwendungen sollten als Open Source und Open Educational Ressource öffentlich zur Verfügung stehen. Denn vieles auf dem Digitalmarkt sei schon fest in der Hand der großen US-Konzerne – wie etwa die Tools zur Spracherkennung. „Damit wandern viele Daten aus dem Bildungsbereich zu privaten Firmen ab“, warnt Drachsler und fordert kontrollierte EU-eigene Server und die notwendigen Fördermittel für den Aufbau unabhängiger europäischer Systeme und Plattformen.
Die aktuelle Ausgabe von „Forschung Frankfurt“ (1/2020) kann von Journalisten kostenlos bestellt werden bei: ott@pvw.uni-frankfurt.de.
Im Web: www.forschung-frankfurt.de. Unter www.aktuelles.uni-frankfurt.de/forschung-frankfurt-englisch finden Sie ausgewählte Beiträge in englischer Übersetzung.
Warum Marketingforschung statistische Modelle mit Bauchgefühl kombinieren muss
Geowissenschaftler der Goethe-Universität erstellen anhand von Sedimenten ein Archiv mit jährlicher Auflösung
„Forschung Frankfurt“ zum Thema Digitalisierung: Wie Rechtswissenschaft und Informatik gemeinsam vor Diskriminierung durch digitale Dienste schützen können
FRANKFURT. Wenn alle das nutzen, wird es schon nicht so schlimm sein – beim Handy- und Computergebrauch auf „Schwarmintelligenz“ zu setzen, ist nicht unbedingt eine gute Idee. „Denn wir wissen zum einen nicht, wer unsere Daten hat, wir wissen aber auch nicht, was über uns gewusst wird – und was mit diesem Wissen unternommen wird“, so die Frankfurter Datenrechtsexpertin Prof. Indra Spiecker in einem Beitrag im Wissenschaftsmagazin „Forschung Frankfurt“ der Goethe-Universität. Schwerpunktthema der gerade erschienenen jüngsten Ausgabe ist die digitale Transformation. Nur ein Zusammenspiel zwischen Rechtswissenschaft und Informatik, so die Direktorin der Forschungsstelle Datenschutz an der Goethe-Universität Frankfurt, könne Einzelne und bestimmte gesellschaftliche Gruppen vor Diskriminierung schützen.
Wie soll ein Hotelgast, der aus einem bundesweit bekannten
Problemviertel stammt, wissen, dass ihm ein Hotelzimmer zu einem höheren Preis
angeboten wird als jemandem aus einem bürgerlichen Viertel? Nicht immer sind es
konkrete Daten zu einer bestimmten Person, die zu einer Benachteiligung führen
können. Moderne Datenauswertung mithilfe künstlicher Intelligenz arbeite längst
damit, so Spiecker, „den Einzelnen Gruppen zuzuordnen und ihn nach den
Kriterien der Gruppe zu beurteilen. Auf dieser Basis werden dann Preise für
Produkte je nach Zielgruppe variabel bestimmt.“
Dabei kommt es nicht immer zu einer „Diskriminierung im
juristischen Sinne“, erklärt die Professorin für Öffentliches Recht,
Informationsrecht, Umweltrecht und Verwaltungswissenschaften. Diskriminierung
könne auch verdeckt erfolgen – indem Ersatzkriterien gewählt werden, die
vordergründig in keinem Zusammenhang mit Zuordnungen wie Geschlecht, Rasse,
Herkunft oder Religion stehen. Die aber denselben Effekt haben. Solche
Ersatzkriterien sind mit Hilfe digitaler Technik leicht zu finden – aber von
Datenschützern schwer aufzudecken. So liegt es nicht auf der Hand, dass die
Vorliebe einer Fernsehzuschauerin für eine bestimmte Serie ihre
Kreditwürdigkeit senkt. Der wirklichen Ursache für die Benachteiligung ist kaum
auf den Grund zu kommen, rechtliche Schritte dagegen sind folglich unmöglich.
Rechtswissenschaftlerin Spiecker plädiert deshalb für ein „enges
Zusammenspiel von Technologie und der Werteordnung des Rechts“: Es müssten
technische Lösungen gefunden werden, die rechtlichen Anforderungen entsprechen.
Und umgekehrt müssten rechtliche Anforderungen so formuliert werden, dass sie
technische Lösungen akzeptieren könnten. Auch müsse vom konkreten Programmierer
oder seinem Unternehmen mehr Verantwortung eingefordert werden.
Hat der Einzelne dennoch eine Chance, sich vor dem ungewollten
Datenabfluss zu schützen? „Was immer hilft“, sagt Spiecker im Interview mit
„Forschung Frankfurt“, „ist die Macht der Masse.“ Wer seinem Kind nicht
beibringe, „google das mal“, als ob es keine alternativen Suchmaschinen gäbe,
oder beim Fernsehkauf nicht nur „toll, internetfähig!“ ausrufe, sondern auch
mal nachhake, wer denn sonst noch von den familiären Sehgewohnheiten erfahre,
trage dazu bei, dass Märkte sich verändern. Jeder intelligente Nutzer, der sein
Verhalten ändere, könne etwas bewirken.
Die aktuelle Ausgabe von „Forschung Frankfurt“ (1/2020)
kann von Journalisten kostenlos bestellt werden bei: ott@pvw.uni-frankfurt.de.
Im Web: www.forschung-frankfurt.de. Unter
www.aktuelles.uni-frankfurt.de/forschung-frankfurt-englisch finden
Sie ausgewählte Beiträge in englischer Übersetzung.
Schneller und einfacher zu hochaufgelösten dreidimensionalen elektronenmikroskopischen Bildern von Biomolekülen
FRANKFURT/JENA. Eine Art Köder, um gezielt Proteinkomplexe aus Mischungen fischen zu können, hat ein interdisziplinäres Team aus Frankfurt und Jena entwickelt. Dank dieses „Köders“ ist das gewünschte Protein wesentlich schneller für die weitere Untersuchung im Elektronenmikroskop verfügbar. Diese neuartige Schicht aus hauchdünnem molekularen Kohlenstoff taufte das Forschungsteam „smartes Nanoblatt“. Mit Hilfe der Neuentwicklung lassen sich beispielsweise Krankheiten und deren Behandlung mit Medikamenten besser verstehen.
„Mit
unserem Verfahren lassen sich innerhalb einer Woche neuartige Proteine aus
Mischungen isolieren und charakterisieren“, erklärt Daniel Rhinow vom
Frankfurter Max-Planck-Institut für Biophysik. „Bisher war alleine die
Isolierung der reinen Proteine oft Teil einer mehrjährigen Doktorarbeit“.
Zusammen mit Andreas Terfort (Goethe-Universität Frankfurt) und Andrey
Turchanin (Friedrich-Schiller-Universität Jena) entstand vor einigen Jahren die
Idee, die gewünschten Proteine direkt aus Mischungen herauszufischen, indem man
ein Nanoblatt mit Erkennungsstellen ausrüstet, an die das Zielprotein bindet.
Nun ist es den Wissenschaftlern gelungen, Proteine dank eines „smarten
Nanoblatt“ umgehend für eine Untersuchung im Kryo-Elektronenmikroskop
zugänglich zu machen.
Die
Kryo-Elektronenmikroskopie basiert auf dem Schockgefrieren einer Probe bei
Temperaturen unter -150 Grad Celsius. Dabei behält das Protein seine Struktur,
störende Fixierungs- oder Färbemittel sind nicht nötig, und die Elektronen
können das vereiste Objekt leicht durchstrahlen. Es entstehen hochaufgelöste
dreidimensionale Aufnahmen kleinster Strukturen – etwa von Viren und DNA, bis
fast hinab zur Größenordnung eines Wasserstoffatoms.
Zur
Vorbereitung werden die Proteine in einer äußerst dünnen Wasserschicht auf
einem winzigen Metallnetz schockgefroren. Bislang mussten die Proben vor einer
elektronenmikroskopischen Untersuchung aufwendig und oft unter großen Verlusten
gereinigt werden. Nur wenn lediglich eine Sorte von Proteinen in der
Wasserschicht gebunden ist, ist die elektronenmikroskopische Untersuchung
erfolgreich.
Die
Gruppe um Turchanin setzt nun Nanoblätter ein, die lediglich einen Nanometer
dünn sind und aus einer vernetzten molekularen selbst-organisierenden
Monoschicht bestehen. Dieses Nanoblatt versieht Terforts Arbeitsgruppe mit
einem Gelbildner als Grundlage für den zum Gefrieren notwendigen dünnen
Wasserfilm. Daran binden die Forscher eine Erkennungsgruppe (eine spezielle
Nitriloessigsäure-Verbindung mit Nickelionen). Das Team um Rhinow nutzt die so
präparierten „smarten Nanoblätter“, um gezielt Proteine aus einer Mischung zu
fischen. Sie wurden vorab mit einer Histidin-Kette markiert, mit der sie an die
Erkennungsgruppe binden; alle anderen störenden Teilchen lassen sich abspülen.
Das Nanoblatt mit dem gebundenen Protein kann anschließend direkt mit dem
Elektronenmikroskop untersucht werden.
„Unsere smarten Nanoblätter sind besonders leistungsfähig, weil die Hydrogelschicht den notwendigen dünnen Wasserfilm stabilisiert und gleichzeitig die unspezifische Bindung störender Teilchen unterdrückt,“ erklärt Julian Scherr von der Goethe-Universität. „Damit kann die molekulare Strukturbiologie nun viel schneller Proteinstrukturen und -funktionen erforschen“. Mit daraus gewonnenen Erkenntnissen lassen sich beispielsweise Krankheiten und deren Behandlung mit Medikamenten besser verstehen.
Das
Team hat sich die neuen Nanoblätter patentieren lassen und auch schon einen
Hersteller gefunden, der dieses hilfreiche Werkzeug auf den Markt bringen wird.
Publikation:
Smart Molecular Nanosheets for Advanced Preparation of Biological Samples in
Electron Cryo-Microscopy, ACS Nano 2020, https://doi.org/10.1021/acsnano.0c03052
Julian
Scherr, Zian Tang, Maria Küllmer, Sebastian Balser, Alexander Stefan Scholz,
Andreas Winter, Kristian Parey, Alexander Rittner, Martin Grininger, Volker
Zickermann, Daniel Rhinow, Andreas Terfort und Andrey Turchanin; Abteilung
Strukturbiologie, Max-Planck-Institut für Biophysik, Max-von-Laue-Str. 3, 60438
Frankfurt am Main; Fakultät für Biochemie, Chemie, Pharmazie,
Goethe-Universität Frankfurt, Max-von-Laue-Str. 7, 60438 Frankfurt am Main;
Institut für Physikalische Chemie, Friedrich-Schiller-Universität Jena,
Lessingstr. 10, 07743 Jena
Ein Bild zum Download finden Sie unter: www.uni-frankfurt.de/90123573
Bildtext: Das neue Nanoblatt-Verfahren: Der zu untersuchende Proteinkomplex
(gelb) wird mithilfe einer Markierung (rote Kette mit Fünfecken) über einen
Nickelkomplex an das smarte Nanoblatt gebunden. Unerwünschte Proteine (grau)
werden durch das Hydrogel (schwarzes Geflecht) abgestoßen. Nach dem Einfrieren
des gesamten Gebildes inklusive eines dünnen Wasserfilms kann es mit Elektronen
durchleuchtet werden, um Bilder der gebundenen Proteine zu erhalten. Daraus
kann ein Computer die 3D-Struktur des Proteins berechnen.
Informationen: Univ.-Prof. Dr. Andreas Terfort, Institut für Anorganische und
Analytische Chemie, Telefon +49-69-798-29181, E-Mail aterfort@chemie.uni-frankfurt.de, https://www.uni-frankfurt.de/53459866/terfort
Univ.-Prof.
Dr. Andrey Turchanin,
Institut für Physikalische Chemie, Friedrich-Schiller-Universität
Jena, Lessingstr. 10, 07743 Jena, andrey.turchanin@uni-jena.de,, +49-3641-48370, www.apc.uni-jena.de
Forscherinnen und Forscher der Goethe-Universität wagen in der neuen Ausgabe des UniReport eine Zwischenbilanz
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