Jahresbericht 2006 Annual Report 2006 - Fraunhofer€¦ · clinical grade recombinant proteins. Further highlights for the Molecular Biology Division in 2006 included suc-cessful

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Jahresbericht 2006 Annual Report 2006

Jahresbericht 2006

Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME

Annual Report 2006

Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME

Division of Applied EcologySchmallenberg

Fraunhofer Center for MolecularBiotechnology, Delaware

Division of Molecular Biology Aachen

� IME-Jahresbericht �006

Vorwort

Das Jahr �006 stand für das IME im Zeichen der Aufnahme der Forschungs-aktivitäten im Neubau in Aachen. Mitte des Jahres war der Umzug der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bereichs Molekularbiologie in die neuen Labor- und Büroräume abge-schlossen. Nach erfolgreicher Qualifizie-rung der Geräte und der GMP-Anlage steht als letzte Hürde die Zulassung der Multipurpose GMP-Pilotanlage be-vor, um unseren Kunden ab Mitte �007 die GMP-konforme Produktion und Reinigung rekombinanter Proteine für die klinische Forschung anbieten zu können.

Ein weiteres Highlight im Bereich Mole-kularbiologie war die erfolgreiche Beteiligung an je einem neuen MAVO- und MEF-Projekt. Die FuE-Aktivitäten in der weißen Biotechnologie, einem der 1� FIT-Themen der Fraunhofer-Gesellschaft, wurden durch die Einstel-lung von Dr. Stefan Jennewein sowie weiteren Mitarbeitern weiter ausgebaut. Zudem wurden strategische Weichen-stellungen für zukünftige Aktivitäten in der Systembiotechnologie vorgenom-men. In diesem Kontext konnte von der EU ein weiteres Forschungsprojekt zum „Glyco-Engineering“ rekombinanter Proteine gesichert werden.

Das Fraunhofer CMB erhielt Mitte �006 die Zusage für die zweite Finanzierungs-runde mit einer Zuwendung vom Vor-stand der Fraunhofer-Gesellschaft und dem State of Delaware in Höhe von 15 Million USD für die nächsten 5 Jahre. Neben diversen Drittmittelprojekten erhielt das CMB von der Bill & Melinda Gates Stiftung zwei weitere finanzielle Unterstützungen zur kosteneffektiven und schnellen Herstellung von Influ-enza- und Malaria-Impfstoffen. Diese Förderung wurde mit einem großen Bericht in der FAZ gewürdigt.

Aus der Vielzahl der Präsentationen und Publikationen, die im Jahr �006 ver-

öffentlicht wurden, sind insbesondere Veröffentlichungen in Vaccine, FASEB Journal und Plant Physiology erwäh-nenswert sowie auch die Organisation der zweiten Fraunhofer-USA Konferenz „New Cells for New Vaccines“ in Miami, Florida, USA. Eine Analyse von Bild der Wissenschaft und dem Projekt-träger Jülich belegte eindrucksvoll die wissenschaftliche Zusammenarbeit und Produktivität von molekularbiologi-schen Abteilungen der RWTH Aachen und des Fraunhofer IME: RWTH und IME belegten die Plätze 3 und 4 nach der Anzahl der Veröffentlichungen zur Grünen Gentechnik in den Jahren �001 bis �005. Wir sind bestrebt, diese Ten-denz in den Folgejahren weiter fortzu-setzen.

Der Bereich Angewandte Oekologie des IME war im vergangenen Jahr vor allem mit zwei Themen stark in den Medien vertreten. Nachdem im Sommer in der Ruhr und im Möhnesee erhöhte Kon-zentrationen von perfluorierten organi-schen Tensiden (PFT) gefunden wurden, erregten im Herbst die von Green-peace in Auftrag gegebenen Analysen des IME von Pommes Frites hohe Auf-merksamkeit. Es sei aber betont, dass nach dem jetzigen Wissensstand die ge-fundenen Konzentrationen kein Risiko für Verbraucher darstellen. Als zweites Thema fanden die Untersuchungen des IME zur möglichen ökotoxikologi-schen Wirkung von Nanopartikeln, ins-besondere die Veröffentlichung zu den Effekten von nanopartikulärem Titan-dioxid auf das Wachstum von Algen hohe Beachtung. Das IME ist in weitere nationale und internationale Aktivitäten eingebunden, die die Wirksamkeit und das Umweltverhalten von mit Nano-partikeln behandelten Oberflächen er-fassen.

Am 1. Juni �007 wird die neue europä-ische Chemikalienverordnung REACH in Kraft treten. Damit werden für viele Substanzen erstmals Daten zu Verbleib

und Wirkung in der Umwelt vorgelegt werden müssen. Das IME nutzte �006, um sich auf die neue Chemikalienver-ordnung vorzubereiten und der In-dustrie beratend und experimentell zur Seite stehen zu können. Auf Grund unserer Struktur und Erfahrung sehen wir unsere Stärke vor allem in der Be-arbeitung „schwieriger“ Substanzen, die für eine Routineprüfung in Auftrags-labors nicht in Frage kommen.

Das am IME entwickelte Verfahren zur Tierartendifferenzierung in Lebens- und Futtermitteln wurde auf andere Bereiche übertragen, so dass jetzt auch Anwendungen bei der Authentizitäts-prüfung von Produkten (z. B. Wolle) und im Artenschutz möglich sind.

Ich danke allen Partnern aus Industrie, Behörden, Universitäten und For-schungsinstituten für das Vertrauen, das sie uns auch im vergangenen Jahr entgegen gebracht haben.

Ein besonderer Dank gilt Prof. Andreas Schäffer für seinen Einsatz für den Bereich Angewandte Oekologie in den vergangenen Jahren. Herr Schäffer scheidet zum April �007 aus der Bereichsleitung aus.

Danken möchte ich an dieser Stelle auch allen Mitarbeiterinnen und Mit-arbeitern des IME für Ihre herausragen-den Leistungen im Jahr �006.

Aachen und Schmallenberg,April �007

Prof. Dr. Rainer Fischer

3IME Annual Report 2006

Preface

During 2006, research activity began at the new IME building in Aachen. In the summer, the Molecular Biology Division completed its move into the new laboratories and offices, and after successful qualification of the labora-tory equipment and GMP building, the only hurdle that remains is accreditation of the multipurpose GMP pilot facility. When this is accomplished, hopefully by summer 2007, the IME will be able to offer its clients a GMP-compliant production and purification facility for clinical grade recombinant proteins.

Further highlights for the Molecular Biology Division in 2006 included suc-cessful participation in new MAVO and MEF projects. R & D activities in white biotechnology, one of 12 FIT subjects supported by the Fraunhofer-Gesell-schaft, were strengthened by recruiting Dr. Stefan Jennewein to the IME team. Strategic decisions were taken to support future activities in the field of systems biotechnology, resulting in the acquisition of an EU-funded project dealing with the glyco-engineering of recombinant proteins.

The Fraunhofer CMB secured its second round of financing in 2006, and will now receive $US 15 million in basic funding over 5 years from the Fraun-hofer Executive Board and the State of Delaware. The CMB also attracted further external funding, including two more grants from the Bill & Melinda Gates Foundation for the development of plant-based production systems for influenza and malaria vaccines. This achievement was recognized in an ex-tensive FAZ report.

The IME produced many publications in 2006, with those appearing in Vaccine, FASEB Journal and Plant Physiology worthy of special mention. IME researchers presented data at a number of international meetings, and organized the second Fraunhofer-USA

Conference entitled ,New Cells for New Vaccines’ in Miami, Florida, USA. The successful and productive collabo-ration between the IME and RWTH Aachen was recognized in an analysis published in the journal ,Bild der Wissenschaft’ based on data from the project executive organisation Jülich. The RWTH and IME ranked third and fourth, respectively, based on the number of publications in the field of green genetic engineering between 2001 and 2005. We will endeavour to continue this trend in the years to come.

The Applied Ecology Division was well represented in the media in 2006, reflecting two major stories of public interest – the detection of increased concentrations of perfluorinated orga-nic surfactants in the River Ruhr and Lake Möhne during the summer, and a Greenpeace-sponsored study of French fries, which was carried out at the IME in the autumn. Although per-fluorinated tensides were found in French fries, the study concluded there was no risk to consumers. A further IME study dealing with the ecotoxico-logical effects of nanoparticles attract-ed significant attention, particularly a publication describing the effects of titanium dioxide on algae. The IME is involved in a number of national and international projects monitoring the activity and environmental behaviour of nanoparticle-treated surfaces.

The Applied Ecology Division also suc-cessfully adapted a DNA-based method for identifying animal species in food and feed, developed at the IME, so that it could be applied in other fields (such as species protection and proving the authenticity of wool products).

The new European Chemical Directive REACH will come into force on July 1st 2007. This means that data will need to be submitted on the fate and environ-

mental behaviour of many substances for the first time. The Applied Ecology Division used 2006 to prepare for the new Directive, so that it will be able to assist industrial clients by offering consultation as well as help carrying out experimental work. Our infrastruc-ture and experience is well suited to the handling and testing of ,difficult’ substances, i. e. those that fall without the scope of routine testing in contract laboratories.

I thank all our partners from industry, agencies, universities and research institutes for their confidence in our services over the past year.

I especially thank Professor Andreas Schäffer for his input in the Applied Ecology Division over the past years. Prof. Schäffer has resigned his position as Division Director in April 2007.

Thank you also to all the staff at the IME for their outstanding efforts in 2006.

Aachen and Schmallenberg,April 2007


Vorwort 2

DasInstitutimProfil 8

Aufgaben, Schwerpunkte, Kompetenzen 8

Molekularbiologie 8

Angewandte Oekologie 12

Organigramm 14

Kuratorium 16

Zukunftsfelder–WeißeBiotechnologie 18

Forschungs-undDienstleistungsangebot 22

Molekularbiologie 22

Angewandte Oekologie 26

Ausstattung des Instituts 30

DasInstitutinZahlen 32

DieFraunhofer-GesellschaftaufeinenBlick 34

Fraunhofer-VerbundLifeSciences 36

ForschungsarbeitenundAnwendungen 39

Erste komplexe Ansätze zur Manipulation des Isoprenoidstoffwechselweges in Pflanzen 40

Klonales Zellkultursystem 42

Antikörper-konjugierte Kontrastmittel zur optischen Bildgebung 44

Molekulares Farming – Produktion und Charakterisierung des Tumor-spezifischen Antikörpers M12 in Pflanzen 46

Mediendesign zur Produktion von Full-size Antikörpern in Pflanzensuspensionskultur 48

4 IME-Jahresbericht 2006

Inhalt

Preface 3

FraunhoferIMEProfile 9

Operational and Scientific Approach, Competencies 9

Molecular Biology 9

Applied Ecology 13

Organization 15

Advisory Board 17

FutureTechnologies–WhiteBiotechnology 19

ResearchandDevelopmentforIndustrialandPublicPartners 23

Molecular Biology 23

Applied Ecology 27

Institute Facilities and Equipment 31

InstituteData2006 33

TheFraunhofer-GesellschaftataGlance 35

FraunhoferLifeSciencesAlliance 37

ResearchActivitiesandApplications 39

Isoprenoid Metabolic Engineering – First Steps towards Complex Triterpenoid Manipulations in Plants 41

Clonal Cell Line Technology (CCLT) 43

Antibody-based Targeted Contrast Agents for Optical Imaging 45

Molecular Farming – Production and Characterization of the Tumour-specific Antibody M12 in Plants 47

Media Design to Improve the Production of Monoclonal Antibodies in Plant Suspension Cultures 49


Contents

Gewässerüberwachung – Monitoring in alternativen Kompartimenten 50

Risikoanalyse für aquatische Makrophyten – Was kommt nach dem Lemna-Test ? 52

Nachweis von Arsenspezies in biologischen Proben – ein wichtiges Werkzeug im Umweltmonitoring 54

Begrenzung von Schadstoffeinträgen bei Bewirtschaftungsmaßnahmen in der Landwirtschaft bei Düngung und Abfallverwertung 56

Ökotoxizität von sprengstofftypischen Verbindungen und deren Metaboliten 58

Nachweis der Verfälschung von Produkten aus Kaschmirwolle – Authentizitätsprüfung 60

Perfluorierte Tenside in Lebensmitteln 62

Namen,Daten,Ereignisse 64

Das Fraunhofer Center for Molecular Biotechnology CMB, Delaware 64

Presseschau 66

Qualitätssicherung 68

Total E-Quality 68

Bestenehrung für Auszubildende 68

Wissenschaftliche Zusammenarbeit und Kooperationen 70

Mitarbeit in Fachorganisationen und Gremien 72

Ausrichtung von Veranstaltungen, Präsentation auf Messen und Ausstellungen 73

WissenschaftlicheVeröffentlichungen 74

Veröffentlichungen 74

Patente 76

Doktorarbeiten 76

Diplom-, Bachelor- und Master-Arbeiten 77

Vorträge und Poster 77

Impressum,Kontakt


Inhalt

Water Monitoring – Surveillance in Alternative Compartments 51

Risk Assessment for Aquatic Macrophytes – Refinement of Assessments Based on the Lemna Test 53

Detection of Arsenic Species in Biological Samples – An Important Tool in Environmental Monitoring 55

Limitating the Accumulation of Hazardous Substances in Agricultural Soils through Fertilizer Application 57

Ecotoxicity of Explosives and Their Metabolites 59

Detection of Fake Products Made of Cashmere Wool – Authenticity Check 61

Perfluorinated Tensides in Food 63

Names,Dates,Events 65

Fraunhofer Center for Molecular Biotechnology CMB, Delaware 65

Press Review 67

Quality Assurance 69

Total E-Quality 69

Certificate for Excellent Examination 69

Network in Science and Industry 71

Memberships of Editorial Boards and Committees 72

Organization of Scientific Meetings; Presentations at Fairs and Exhibitions 73

ScientificPublications 74

Publications 74

Patents 76

Doctoral Theses 76

Diploma, Bachelor and Master Theses 77

Presentations and Posters 77

EditorialNotes,Contact


Contents


Das Institut im Profil

Fraunhofer IME

Industrielle Biotechnologie

Molekular- biologie

Pharmazeutische Biotechnologie

Ökologie

Umweltchemie Ökotoxikologie

Aufgaben, Schwerpunkte, Kompetenzen

Das IME umfasst die beiden Bereiche Molekularbiologie und Angewandte Oekologie. Die interdisziplinäre Organi-sation des Instituts ermöglicht eine bereichs- und schwerpunktübergreifen-de Bearbeitung komplexer Projekte, bei Bedarf auch in Kooperation mit ex-ternen Instituten.

Molekularbiologie

Mit den Arbeitsgebieten in der „Mole-kularen Biotechnologie“ bietet das IME der Pharma-, Agro- und Ernährungsin-dustrie eine auf die Auftragsforschung hin angelegte Einheit an, die Forschungs- und Entwicklungsaufgaben sowie Ser-vicearbeiten übernimmt. Dadurch sollen die Markteinführung neuer Produkte und Verfahren beschleunigt, neue Quer-schnittstechnologien entwickelt und durch eigene Schlüsselpatente abge-sichert werden.

Unsere Aktivitäten liegen insbesondere in den Bereichen:

FunktionelleundAngewandteGenomforschung

Die heterologe Expression rekombinan-ter Proteine in mikrobiellen, tierischen und pflanzlichen Zellkulturen gehört zu den grundlegenden Techniken der „Molekularen Biotechnologie“. Ent-scheidend für die effiziente Durchfüh-rung ist die Bereitstellung neuer Metho-den zur Transformation und Expression sowie leistungsfähiger Zellkulturen.Die Abteilung hat ein neuartiges Ver-fahren zur Auffindung verbesserter Kontrollelemente (Promotoren, Termi-natoren) aus mikrobiellen, tierischen und pflanzlichen Organismen entwi-ckelt, welches in kurzer Zeit die Bereit-stellung konstitutiver und induzierbarer Promotoren ermöglicht. Neben der Bereitstellung neuer Zellkulturen und Produktionslinien beschäftigt sich die

Abteilung des Weiteren mit der Ent-wicklung eines alternativen Systems zur stabilen Transformation einzelner Pflanzenzellen. Ein zusätzlicher Schwerpunkt dieses Geschäftsfeldes liegt in der Identifika-tion und Charakterisierung von Bio-materialien sowie neuer Substanzen und Targets für die pharmazeutische Produktentwicklung und den modernen Pflanzenschutz. Hierzu werden mittels der Hochdurchsatzanalytik (2D-Analy-tik, Chiptechnologien und kombinato-rische Bibliotheken) aus verschiedenen Organismen neue Zielsubstanzen identifiziert und in Zusammenarbeit mit den anderen Geschäftsfeldern auf potenzielle Wirksamkeiten sowie deren Applikation getestet. Jüngst konnte eine alternative Methode zur Erzeugung veränderter Pflanzen ohne Gentechnik etabliert werden (Til-ling). Unter Verwendung dieser Metho-de konnten Amylose-freie Kartoffel-pflanzen erzeugt werden.

PharmazeutischeProdukt-entwicklung

Monoklonale Antikörper (mAk) haben in den letzten Jahren eine breite An-wendung in der medizinischen Diag-nostik und Therapie gefunden. Die Verfahren zur Produktion von mAk in tierischen Zellkulturen sind sehr arbeits- bzw. zeitaufwändig und teuer, insbe-sondere wenn größere Mengen des Produkts bereitgestellt werden müssen. Einen Ausweg weisen jüngste Fort-schritte in der Immunologie und Mole-kularbiologie. Hauptschwerpunkte der Abteilung sind daher sowohl die Entwicklung neuer Antikörper-basierter Wirksubstanzen für den klinischen Einsatz bei Mensch und Tier als auch die Optimierung wirtschaftlich etablierter bzw. pharma-zeutisch relevanter Diagnostika und Therapeutika. Antigen-spezifische und potenziell neue Wirksubstanzen werden aus immunisierten Tieren vor allem


Fraunhofer IME Profile

Operational and Scientific Approach, Competencies

The institute‘s activities cover two main areas: Molecular Biology and Applied Ecology. The interdisciplinary organi-zation of the institute provides the basis for the success of complex pro-jects by integrating the expertise of the relevant scientific disciplines from both activity areas, and through co-operation with external institutions.

MolecularBiology

The business areas of the IME Mole-cular Biology division offer the pharma-ceutical, agrobiotechnology and nutri-tion industries a contract research- oriented unit dedicated to research and development work, as well as contract services. Our aim is to support progress in the development of novel products and procedures, ultimately bringing them to market. Further emphasis is placed on the development of novel key tech-nologies and the resulting intellectual property.

Our activities are divided into the following business areas:

FunctionalandAppliedGenomics

The expression of recombinant proteins in microbial, animal and plant cell cultures represents one of the core competencies of the Molecular Biology division. One key area of interest in the Functional and Applied Genomics business area is the development of novel methods for cell transformation, protein expression and increased cell culture productivity.

The members of this business area have developed a novel technique for discovering improved control elements (promoters, terminators) from micro-bes, animals and plants. We are also developing methods to accelerate the

discovery of constitutive and inducible promoters. As well as making new cell cultures and production lines available, this business area is also involved in developing an alternative system for the stable transformation of single plant cells.

Another focus of this business area is the identification and characterization of biomaterials and new substances as well as targets for pharmaceutical pro-duct development and modern plant protection. New target substances are identified from selected organisms using high-throughput analysis (2D-gels, chip technologies and combina-torial libraries). These substances are then tested, in collaboration with group members from other business areas, for their efficacy and safety.Recently, we were able to develop and apply an efficient method for the pro-duction of novel traits in plants with-out genetic engineering (transgenic plants).

PharmaceuticalProductDevelopment

Monoclonal antibodies (mAbs) are widely used in medical diagnosis and therapy. However, the production of mAbs in animal cell cultures is labor-intensive, time-consuming and expen-sive, especially if large amounts of the product are required. Recent advances in immunology, cell and molecular bio-logy have overcome these limitations.The primary focal points of this busi-ness area include the development of new antibody-based reagents for clini-cal use in humans or animals and the optimization of commercially establish-ed or pharmaceutically relevant diag-nostic and therapeutic products. New reagents are either isolated from immunized animals by means of hybri-doma technology or phage display technology. Combinatorial approaches involving molecular evolution are used

Fraunhofer IME

Industrial Biotechnology

Molecular Biology

Pharmaceutical Biotechnology

Ecology

Environmental Chemistry

Ecotoxicology



über Hybridomtechnologie isoliert. Zur Produktoptimierung werden rekombi-nante Methoden eingesetzt, die ein rationales Proteindesign über moleku-lare Evolution ermöglichen. Die biolo-gische Effizienz der Moleküle wird in entsprechenden in-vitro- und in-vivo-Testsystemen dokumentiert. Nach Abschluss dieser Versuche werden die rekombinanten Proteine, z. B. zur Ent-wicklung von Bio- sowie Proteinchips eingesetzt, in diagnostische Kits zur Detektion humaner bzw. tierischer Erreger integriert oder zum Einsatz als diagnostisch oder therapeutisch appli-zierbare Produkte, insbesondere für klinische Studien, weiterentwickelt.

Pflanzenbiotechnologie

Mit Hilfe der Biotechnologie können Pflanzen so modifiziert werden, dass sie verbesserte agronomische Eigen-schaften aufweisen, wie z. B. Resistenz gegen Pflanzenpathogene. Biosynthese-wege können auf gentechnischem Wege moduliert werden, um definierte Sekundärmetabolite anzureichern oder deren Konzentration zu reduzieren. Dies dient zur Produktion pflanzlicher Metabolite oder zur Steigerung des Nährwerts von Pflanzen. Zudem kann die Pflanze auch als Biofabrik genutzt werden, um technische Enzyme oder pharmazeutisch wichtige Proteine in großen Mengen zu produzieren. Diese als Molekulares Farming bezeichnete Technik hat sich als alternatives Protein-

Produktionssystem bewährt, was durch eine Vielzahl in Pflanzen produzierter Wirkstoffe wie Antikörper, Blutersatz-stoffe, Impfstoffe und Enzyme belegt wird. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Etablierung neuer Strategien zur Ver-besserung oraler Vakzinierung und die Erhöhung der Expression und Stabilität rekombinanter Proteine in pflanzlichen Zellen. Zudem werden Pflanzen, aber auch Mikroorganismen, für neue An-wendungen in der industriellen Biotech-nologie eingesetzt. Die Forschungs-aktivitäten liegen hier vor allem in der Bereitstellung erneuerbarer Rohstoffe sowie in den Bereichen Biokatalyse und Biotransformation.Unsere Expertise und Erfahrung auf dem Gebiet transgener Pflanzen er-möglicht es, dass wir unseren Kunden reine rekombinante Proteine, resistente Pflanzen oder Pflanzen mit verbesser-tem Nährwert bereitstellen können.

IntegrierteProduktionsplattformen

Die Herstellung von rekombinanten Proteinen mit Hilfe gentechnisch ver-änderter Organismen (GvO) kann mittels einer breiten Palette von Produk-tionsplattformen erfolgen, die aus bio-logischer, prozesstechnischer sowie markttechnischer und regulatorischer Sicht völlig unterschiedliche Eigen-schaften aufweisen. Aufgrund dessen ist spätestens nach der „Proof-of-con-cept“-Phase eine Evaluierung notwen-dig, die diese langfristigen Erfordernisse überprüft, eine nachhaltige Entwicklung vorzeichnet und Fehlentwicklungen vermeidet. Aufgrund der langjährigen Erfahrung mit den relevanten Systemen im Pilotmaßstab und mit einer Vielzahl unterschiedlichster Proteine ist die Abteilung IPP in der Lage, Industriekun-den in diesem Aufgabenfeld planerisch und praktisch zur Seite zu stehen. Um für den internen wie externen Bedarf forschungsnah Wirkstoffe für klinische Prüfungen herstellen zu können, wurde im Rahmen des Neubaus ein Multi-Pur-

pose GMP-Technikum mit zwei Produk-tionsanlagen errichtet, das im Berichts-jahr fertig gestellt und in den wesent-lichen Teilen qualifiziert wurde. Nach der Durchführung von Validierungs-läufen erwarten wir bis Mitte 2007 eine Herstellungserlaubnis, die das IME in die Lage versetzt, Aktive Pharmazeu-tische Wirkstoffe (API) für die klinische Entwicklung von Pharmazeutika bereit-stellen zu können.

Auftragsarbeiten

Die FuE-Aktivitäten innerhalb der Ge-schäftsfelder des IME erfordern be-stimmte Plattformtechnologien, die aufgrund der apparativen Ausstattung und der notwendigen Betreuung durch erfahrenes Personal als Servicebereiche von einzelnen Geschäftsfeldern ent-koppelt organisiert werden. Diese Servicebereiche stehen sowohl den Arbeitsgruppen des IME als auch exter-nen Auftraggebern zur Verfügung. Darunter fallen Sequenzierung, Chip-technologien, Proteomics, Produktion, Reinigung und Strukturaufklärung von Proteinen, Antikörperherstellung und Hochdurchsatz-Imaging-Verfahren.



to optimize these recombinant rea-gents, facilitating rational protein design.The biological efficacy of the molecules is documented in different in vitro and in vivo test systems. The recombinant proteins thus identified are used for the development of protein chips, they are integrated into diagnostic kits for the detection of human, animal or plant pathogens, or they are developed as diagnostic or therapeutic products (especially for clinical studies).

PlantBiotechnology

Through the application of biotechnol-ogy, plants can be modified to improve their agronomic traits, e. g. increased resistance against pathogens. Further-more, metabolic pathways can be modulated by genetic engineering to enrich defined secondary metabolites or to reduce their concentration within the plant. This provides a basis for the production of plant metabolites and allows the nutritional value of plants to be enhanced. Moreover, plants can be used as biofactories to produce technical enzymes or proteins of phar-maceutical relevance in large amounts. This technique, „molecular farming“, could be developed as an alternative production system for recombinant proteins, as demonstrated by numerous reports of plant-derived pharmaceuti-cal products, such as antibodies, blood substitutes, vaccines and enzymes. A further focus of our research activities is the establishment of new strategies for improving oral vaccination and for increasing the expression and stability of recombinant proteins in plant cells. In addition, plants and micro-organisms are used for novel applications in the field of industrial biotechnology. Emphasis is placed in the generation of renewable resources and in the area of biocatalysis and biotransformation.It is our expertise in the creation of transgenic plants that allows us to

provide purified recombinant proteins, resistant plants or plants of higher nut-ritional value to our clients.

IntegratedProductionPlatforms

The production of recombinant prote-ins in genetically modified organisms can be accomplished using a wide range of production platforms. Each platform has fundamentally different biological properties and differs in suit-ability for certain processes and mar-kets, or in terms of regulatory require-ments. It is therefore advisable to evaluate these expression systems at the proof-of-concept stage for a given product, in order to avoid bottlenecks or delays in the long run of product development.With our long-term practical experi-ence of different expression systems at the pilot and feasibility scales, produc-ing a wide range of different proteins, we are able to serve our industrial partners from the early stages of pro-duct development through to the later stages of process engineering. A multi-purpose GMP facility has been constructed at the IME, and its core facilities and equipment have been qualified. Having successfully carried out validation runs, we anticipate that permission to produce active pharma-ceutical ingredients (APIs) will be grant-ed by the local authorities by mid 2007. This will extend our services to include the contract manufacture of biopharma-ceuticals for our internal and external partners in the field of clinical research.

ContractServices

The R&D activities in the various IME business areas involve certain platform technologies that need sophisticated apparatus and infrastructure as well as highly trained staff. These platform technologies are organized as separate service units within the IME. The ser-vices thus provided, e.g. sequencing, chip technologies, proteomics, protein production, protein purification, prote-in structural analysis, antibody manu-facturing and high-throughput imag-ing technologies are available to the working groups within the IME as well as to external clients.



AngewandteOekologie

Der Bereich Angewandte Oekologie sieht seine Aufgaben darin, stoffbe-zogene Risiken von synthetischen oder biogenen Substanzen zu identifizieren und zu bewerten sowie Möglichkeiten zur Risikominimierung zu entwickeln.

Die Aktivitäten sind in folgenden Geschäftsfeldern gebündelt.

Pflanzenschutz

Durch Anwendung standardisierter Testverfahren zur Ermittlung intrin-sischer Stoffeigenschaften, insbeson-dere aber durch die Entwicklung und Anwendung problemspezifischer Studi-en zur ausführlichen Risikobewertung werden in diesem Geschäftsfeld Pflan-zenschutzmittel gemäß nationaler und internationaler Pflanzenschutzgesetz-gebung geprüft und bewertet. Die experimentelle Arbeit wird durch Expo-sitions- und Wirkungsmodellierung, Gutachten und Beratung ergänzt. Mit unseren Aktivitäten leisten wir Unter-stützung bei der Identifizierung von Risiken und der Beantwortung von Fragestellungen, die zur Minimierung von Bewertungsunsicherheiten bei-tragen (higher tier risk assessment). So verstehen wir uns als wissenschaftliche Vermittlungsinstanz zwischen Industrie und Behörden.

Chemikalien-undProduktsicherheit

Zuverlässige Aussagen zur Umweltver-träglichkeit von chemischen und biolo-gischen Agenzien, von Produkten und technischen Verfahren werden durch Abschätzungen von Exposition und Ge-fährlichkeit erhalten. Das Spektrum der Untersuchungen reicht von Standard-tests zur Registrierung und Kennzeich-nung bis hin zu komplexen Studien zur Analyse differenzierter Fragestellun-gen. Das Geschäftsfeld umfasst neben

experimentellen Untersuchungen und Computersimulationen auch die Ver-besserung von Strategien zur Risiko-abschätzung und die Erstellung von Gutachten zur ökologischen Stoff- und Produktbewertung. Hier spielt auch der Aspekt der Werteorientierung im Sinne des Nachhaltigkeitsansatzes eine Rolle. Den rechtlichen Rahmen bilden die in der EU gültigen Regelungen zur Risikobewertung und zum Risikomana-gement von industriellen Chemikalien.

Boden-undGewässerschutz

Dieses Geschäftsfeld fokussiert auf die Bewertung der Qualität der Umwelt-medien Boden und Wasser. Den gesetz-lichen Rahmen bildet zum einen das Bundes-Bodenschutzgesetz, zum ande-ren die Europäische Gewässer-Rahmen-richtlinie. Wir entwickeln und nutzen Strategien zur Erfassung des aktuellen oder möglichen Gefährdungspotenzials anthropogener Einträge im weitesten Sinne für natürliche Bodenfunktionen. Zur Bewertung von Wasser- und Sedi-mentqualität werden u. a. Biomarker und Bioassays eingesetzt. Zur Unter-suchung der Gewässerqualität werden Methoden des ökologischen Monitor-ings erprobt. In unmittelbarem Zusam-menhang mit der Umsetzung der Euro-päischen Wasserrahmenrichtlinie stehen auch Arbeiten zur Prioritätensetzung für Maßnahmen (z. B. COMMPS: Com-bined monitoring-based and modeling-based priority setting scheme).

Umweltmonitoring

Grundlage vieler wirtschaftlicher, aber auch umweltpolitischer Entscheidungen ist die Kenntnis des Vorkommens und der Verteilung von Stoffen in der Umwelt. Wir verfügen über jahrzehnte-lange Erfahrungen in der Erfassung von Zielsubstanzen in allen Umwelt-matrizes. Moderne Geräte und Verfah-ren der Spurenanalytik erlauben uns die Bestimmung von Elementen und

organischen Verbindungen im Spuren-bereich. Zur Qualitätssicherung sind wir für die Prüfarten Atomspektrome-trie, Hochleistungsflüssigkeitschromato-graphie, Gaschromatographie und Pro-benvorbereitung akkreditiert. Mit der Betreibung der Umweltproben-bank des Bundes im Auftrag des Umweltbundesamtes ist das Institut zudem an einem zentralen Element der ökologischen Umweltbeobachtung in Deutschland beteiligt.

Lebens-undFuttermittelsicherheit

Der Verbraucher möchte sichere und unbedenkliche Lebensmittel. Das Ver-trauen, dass die Lebensmittelhersteller und die Lebensmittelüberwachung diese geforderte Sicherheit von Lebens-mitteln gewährleisten, wurde jedoch durch die zahlreichen Lebensmittels-kandale der letzten Jahre grundlegend erschüttert. Dieses Geschäftsfeld umfasst daher die Untersuchung und Bewertung von Bedarfsgegenständen, Lebens- und Futtermitteln im Kontext nationaler und internationaler vorgegebener gesetzlicher Normen sowie deren recht-liche Begutachtung. Einen Schwer-punkt stellt die Entwicklung innovati-ver Detektionsverfahren dar, die zur Analytik von Lebens- und Futtermitteln eingesetzt werden. Durch die Entwick-lung derartiger Methoden sollen Nach-weismethoden verbessert oder ergänzt werden, um eine hohe Qualität und Sicherheit für den Verbraucher zu ge-währleisten.



AppliedEcology

The overall aim of the Applied Ecology division is to determine and assess the risks posed by synthetic chemicals and natural substances, and to develop appropriate strategies for the protec-tion of humans and the environment.

The present topics and business areas are:

PlantProtection

In this business area, plant protection products (PPPs) are investigated and assessed according to national and international legislation covering the registration of pesticides. Further to the determination of intrinsic substance properties, special emphasis is placed on the development and application of targeted studies addressing specific concerns, including both standardized and higher-tier studies for risk assess-ment. Experimental work is supported and finalized by exposure and effect modeling, expert reports and consul-tations. We support our clients in the identifi-cation of risks and the clarification of concerns. These issues are addressed in specific studies to minimize uncertain-ties in risk assessment. Thus, our role is to act as a scientific mediator between industry and regulatory bodies.

ChemicalandProductSafety

Reliable statements about the environ-mental compatibility of chemical and biological agents, products and tech-nical procedures are established by assessing exposure levels and potential hazards. Our investigations encompass standard tests for the notification and labeling of industrial chemicals and products as well as complex studies for the solution of highly differentiated, detailed problem issues. In addition to

experimental investigations and com-puter simulations the activities of this business area focus on the improve-ment of strategies for risk assessment and the production of expert reports for ecological substance and product assessments with an additional consi-deration of evaluative aspects under the sustainability umbrella. We operate under a legislative framework governed by the EU-wide regulations on risk assessment and risk management for industrial chemicals.

SoilandWaterProtection

This business area concentrates on quality assessments for soil and water, as determined by the German Federal Soil Protection Act and the EU Water Framework Directive. We develop and apply strategies to determine existing or potential hazards for natural soil functions caused by the impact of anthropogenic activities. Water and sediment quality is investigated using biomarkers, bioassays and by ecological monitoring.We also carry out studies that investi-gate priority setting with respect to (legal) measures, and these are directly related to the implementation of the Water Framework Directive. One example is COMMPS (combined moni-toring-based and modeling-based prio-rity setting scheme).

EnvironmentalMonitoring

Many economic and environmental policy decisions are based on what is known about the occurrence and distri-bution of chemical substances in the environment. We have long experience in the detection of target compounds in all environmental matrices. Modern devices and procedures for trace ana-lysis enable us to detect elements and organic compounds at the lowest levels. For quality assurance we hold accreditations for atomic spectrometry,

high performance liquid chromatogra-phy, gas chromatography and sample preparation. The Fraunhofer IME also maintains the German Federal Environmental Speci-men Bank on behalf of the Federal Environmental Agency, and in this con-text we participate as a central com-ponent of the ecological environmental observation program in Germany.

FoodandFeedSafety

Consumers have the right to enjoy safe and healthy food. However, consumer confidence in the ability of manufactu-rers and supervisory authorities to maintain the required safety standards has been severely compromised in the past years by a number of scandals.This business area is concerned with the examination and assessment of commodities, food and feed in the context of national and international legal standards as well as their expert opinion. One of our main activities is the development of innovative detec-tion procedures for use in food and feed analysis. The objective is to improve or complement existing de-tection methods, thus ensuring high-quality standards and safety levels for the consumer.

OrganigrammOrganization



InstitutsleitungSenior Executive Director


Bereich Angewandte OekologieDivision Applied Ecology

Dr. Werner Kördel

Oekologische ChemieEcological Chemistry

Dr. Werner Kördel

Umwelt- und LebensmittelanalytikEnvironmental & Food Analysis

Dr. Mark Bücking

Umweltprobenbank / ElementanalytikEnvironmental Specimen Bank / Elemental Analysis

Dr. Heinz Rüdel

ÖkotoxikologieEcotoxicology

Dr. Christoph Schäfers

QualitätssicherungQuality AssuranceDr. Gerd Wasmus

Funktionelle und Angewandte GenomikFunctional and Applied Genomics

Prof. Dr. Dirk Prüfer

Innere DiensteAdministration

Franz-Josef Albers

Pharmazeutische ProduktentwicklungPharmaceutical Product Development

Prof. Dr. Dr. Stefan Barth

PflanzenbiotechnologiePlant BiotechnologyDr. Stefan Schillberg

Integrierte ProduktionsplattformenIntegrated Production Platforms

Dr. Stephan Hellwig, Dr. Jürgen Drossard

Bereich MolekularbiologieDivision Molecular Biology

Prof. Dr. Dr. Stefan Barth

Standort / Location Schmallenberg

Standort / Location Aachen

April 2007

Funktionelle und Angewandte GenomikFunctional and Applied Genomics

Prof. Dr. Dirk Prüfer

Center for Molecular BiotechnologyDr. Vidadi M. Yusibov

Newark, Delaware, USA

Standort / Location Schmallenberg

AuftragsarbeitenServices

Dr. Jost Muth



Prof. Dr. Rainer FischerSenior Executive DirectorTel +49 (0) 2 41/60 85-110 [email protected]

Prof. Dr. Dirk PrüferFunctional and Applied GenomicsTel: +49 (0) 2 41/60 85-120 [email protected]

Dr. Stefan SchillbergPlant BiotechnologyTel: +49 (0) 2 41/60 85-110 [email protected]

Dr. Werner KördelHead Applied Ecology Division / Ecological ChemistryTel +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]

Dr. Heinz RüdelSpecimen Bank / Elemental AnalysisTel +49 (0) 29 72/3 02-3 [email protected]

Prof. Dr. Dr. Stefan BarthHead Molecular Biology Division /Pharmaceutical Product DevelopmentTel: +49 (0) 2 41/60 85-110 [email protected]

Dr. Jost MuthServicesTel: +49 (0) 2 41/60 85-120 [email protected]

Dr. Stefan HellwigIntegrated Production PlatformsTel: +49 (0) 2 41/60 85-112 [email protected]

Dr. Vidadi M. YusibovCenter Molecular BiotechnologyTel: +1 302 369 36 [email protected]

Dr. Christoph SchäfersEcotoxicologyTel +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]

Dr. Jürgen DrossardIntegrated Production PlatformsTel: +49 (0) 2 41/60 85-112 [email protected]

Dr. Mark BückingEnvironmental & Food AnalysisTel +49 (0) 29 72/3 02-3 [email protected]

Dr. Gerd WasmusQuality AssuranceTel +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]



Kuratorium

Das Kuratorium berät die Organe der Fraunhofer-Gesellschaft sowie die Institutsleitung und soll die Verbindung zu den an Forschungsarbeiten des Instituts interessierten Kreisen fördern.

Mitglieder des Kuratoriums im Berichtsjahr waren:

Prof. Dr. Dieter BergBayer CropScience AG, Monheim(Stellvertretender Vorsitzender)

Dr. Erich DornBayer CropScience AG, Monheim

Dr. Rolf Günther GenteQ, Hamburg

Prof. Dr. Fritz KreuzalerRWTH Aachen

Dr. Manfred LefèvreSyngenta Agro GmbH, Frankfurt

Prof. Dr. Burkhard RauhutRektor, RWTH Aachen

Dr. Thomas ReicheltBundesministerium der Verteidigung, Bonn

RegDir Dr. Jürgen Roemer-MählerBundesministerium für Bildung und Forschung, Bonn

Dr. Joachim SchiemannBiologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Braunschweig

MinRat Prof. Dr. Ulrich Schlottmann Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Bonn (Vorsitzender)

MinDirig Karl Schultheis Landtag Nordrhein-Westfalen, Düsseldorf

Dr. Klaus G. SteinhäuserUmweltbundesamt (UBA), Berlin

Dr. Walter SterzelHenkel KGaA, Düsseldorf

Die jährliche Kuratoriumssitzung wurde am 23. Mai 2006 im Neubau des Fraunhofer IME in Aachen abgehalten. Der Vorstand der Fraunhofer-Gesell-schaft war durch Herrn Dr. Ulrich Buller vertreten.

Der langjährige Kuratoriumsvorsitzende, Herr Professor Ulrich Schlottmann, wurde auf der Sitzung mit besten Wünschen für seinen bevorstehenden Ruhestand und mit besonderem Dank für die engagierte Ausübung seines Amtes und die angenehme Zusam-menarbeit aus dem Kuratorium verab-schiedet.

Den Vorsitz im Kuratorium übernahm der bisherige Stellvertreter, Professor Dieter Berg.



AdvisoryBoard

In the reported year, the following representatives from government, industry and academia were members of the Advisory Board:

Prof. Dr. Dieter BergBayer CropScience AG, Monheim(Vice Chairman)

Dr. Erich DornBayer CropScience AG, Monheim

Dr. Rolf Günther GenteQ, Hamburg

Prof. Dr. Fritz KreuzalerRWTH Aachen

Dr. Manfred LefèvreSyngenta Agro GmbH, Frankfurt

Prof. Dr. Burkhard RauhutRector, RWTH Aachen

Dr. Thomas ReicheltFederal Ministry of Defence, Bonn

RegDir Dr. Jürgen Roemer-MählerFederal Ministry of Education and Research (BMBF), Bonn

Dr. Joachim SchiemannFederal Biological Research Centre for Agriculture and Forestry (BBA), Braunschweig

MinRat Prof. Dr. Ulrich Schlottmann Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety, Bonn (Chairman)

MinDirig Karl Schultheis State North Rhine-Westphalia, Düsseldorf

Dr. Klaus G. SteinhäuserGerman Federal Environmental Agency (FEA), Berlin

Dr. Walter SterzelHenkel KGaA, Düsseldorf

The annual meeting of the Advisory Board was held on May 23rd, 2006 in the new Fraunhofer IME building in Aachen. The Executive Board of the Fraunhofer Gesellschaft was repre-sented by Dr. Ulrich Buller.

Professor Ulrich Schlottmann, who retired in 2006 after chairing the Advisory Board for many years, was thanked by the institute management and the members of the Advisory Board for supporting the institute’s development and for cordial and productive interaction during his long service. The chair of the Advisory Board has passed to the former deputy, Professor Dieter Berg.

Prof. Fischer (right) thanks Prof. Schlottmann for cordial and productive interaction during his long service


Zukunftsfelder – Weiße Biotechnologie

Die Chemieindustrie nutzt überwiegend Rohstoffe, die vor vielen Millionen Jahren entstanden sind: Erdöl, Erdgas und Kohle. Nur etwa zehn Prozent der Chemierohstoffe stammen aus nach-wachsenden Quellen, z. B. von Pflanzen. In den kommenden Jahrzehnten wird sich die Industrie umstellen müssen, denn soviel ist sicher: Die fossilen Ressourcen gehen zur Neige – auch wenn unter Experten noch umstritten ist, wann genau der Zeitpunkt eintritt, zu dem es sich nicht mehr lohnen wird, Erdöl und Kohle aus dem Boden zu holen. In den USA hat die Chemie-industrie bereits reagiert: Bis zum Jahr 2030 will sie ein Viertel der organischen Grundstoffe, die heute noch aus fossi-len Quellen stammen, aus nachwach-senden Rohstoffen herstellen. Und auch die europäischen Chemieunternehmen betrachten diese Umstellung als einen Schwerpunkt ihrer Aktivität.

Ganz einfach wird diese Neuorientie-rung allerdings nicht werden. Denn sämtliche Prozesse in der Chemieindu-strie sind eng miteinander verzahnt und ganz auf die fossilen Rohstoffe aus-gerichtet: Das beginnt mit der Raffine-rie, in der die Erdölbestandteile von-einander getrennt und zu wertvollen Grundsubstanzen veredelt werden. Diese setzt die Industrie in ungezählten Verfahren zu all dem um, was uns im Alltag an Chemikalien umgibt: Lösungs-mittel und Lacke, Kleber und Kunst-stoffe, Waschmittel und Medikamente. Wenn all diese Stoffgruppen aus pflanz-lichen Rohstoffen erzeugt werden sollen, muss die Industrie völlig neue Pfade beschreiten. Ein wesentliches Element wird dabei die Nutzung von Mikroorganismen und Enzymen für chemische Umsetzungen innerhalb der „weißen Biotechnologie“ sein.

Dass auf diesem Gebiet Forschungs-bedarf besteht, weiß nicht nur die Industrie. Die EU hat die „weiße Bio-technologie“ im 7. Forschungsrahmen-programm zum Thema gemacht; eben-so gibt es Forschungsinitiativen auf nationaler Ebene, so zum Beispiel ein vom BMBF gefördertes Projekt, an dem mehrere Fraunhofer-Institute beteiligt sind. Auch die Fraunhofer-Gesellschaft bündelt ihre Aktivitäten auf diesem Gebiet im Rahmen einer strategischen Forschungsallianz und fördert in diesem Zusammenhang acht Fraunhofer- Institute. Die Allianz wird von Professor Thomas Hirth vom Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT und von Professor Rainer Fischer, Fraunhofer IME, als Stellvertreter koordiniert. Ziel ist die Abbildung der gesamten Prozess-kette von der Rohstoffgewinnung bis hin zu anwendungsfertigen Produkten im Sinne einer integrierten Bioproduk-tion. Am Anfang dieser Kette stehen die Rohstoffe vom Feld. Pflanzen sind selbst biotechnologische Fabriken und erzeugen durch die Photosynthese eine Fülle organischer Verbindungen:

• Kohlenhydrate (z. B. Stärke, Cellulose)

• Proteine (Eiweiße)• Öle, Fette und Wachse• Lignin, den „Holz-Stoff“• „sekundäre“ Pflanzeninhaltsstoffe

wie Duft- und Farbstoffe sowie medizinische Wirkstoffe, wie Anti-oxidantien, Vitamine oder Alkaloide.

Bisherige Verfahren der Rohstoffaufbe-reitung konzentrieren sich häufig da-rauf, nur den Hauptbestandteil zu ge-winnen. Um die Synthese-Vorleistung der Pflanzen so weit als möglich zu nutzen und alle hochwertigen Inhalts-stoffe zu gewinnen, entwickelt das Fraunhofer-Institut für Verfahrens-technik und Verpackung IVV schonende Fraktionierungsverfahren, bei denen beispielsweise Lupinen oder Raps so entölt werden, dass neben dem wert-vollen Pflanzenöl auch die Proteine rein gewonnen werden können. Die Öle können als Speiseöle, als Rohstoff für Biodiesel oder für andere technische Zwecke verwendet werden. Pflanzliche Proteine haben neben ihrem Nährwert auch technisch-funktionelle Eigen-schaften, die sie für die Lebensmittel-industrie interessant machen, beispiels-weise als Emulgatoren oder als Ersatz für Geliermittel aus tierischen Quellen. Kleinere Eiweißmoleküle, etwa aus der Sojabohne, haben häufig auch pharma-zeutisch interessante Eigenschaften, indem sie etwa den Cholesterinspiegel oder den Blutdruck senken. Dafür müssen sie in ihrer natürlichen Form vorliegen.

Eine weitere Möglichkeit, hochwertige Inhaltsstoffe zu gewinnen, bietet die Extraktion mit sogenannten überkriti-schen Fluiden, wie Kohlendioxid oder Wasser. Kohlendioxid wird bereits groß-technisch zur Extraktion von Koffein oder Hopfen im Bereich der Lebens-mittelindustrie angewendet.


Future Technologies – White Biotechnology

Over 90 % of the raw material used by today’s chemical industry originates from fossil sources, i. e. oil, coal and natural gas. Less than 10 % comes from renewable sources, such as plants. This situation will need to change very soon, as the fossil resources begin to run out. Experts disagree about when exactly mining and oil production will become unprofitable, but the US chemical industry has already reacted: by 2030, one quarter of its organic raw materials must be derived from renewable sources. The European chemical industry needs to prioritize the adoption of a similar policy.

However, the switch from fossil re-sources to renewables is not a trivial matter. The chemical industry has evolved to be completely dependent on fossil raw materials, and its inter-locked processes will be difficult to separate and reorganize. Change needs to start at the refinery, where petroleum components are separated and converted into valuable precursors.

These precursors are then processed to generate the chemicals we encounter in everyday life, such as solvents, paints, glues, plastics, detergents and drugs. If all these compounds are now to be produced using vegetable matter as the raw material, the entire industry has to break new ground. One key element will be the utilization of micro-organisms and enzymes for chemical processes, a field known as „white bio-technology”.

The European Union has also recog-nized that research is needed in this field, and has addressed white bio-technology in its Seventh Framework Program. Accordingly, national research programs have been initiated, e. g. a project financed by the German Federal Ministry for Education and Research (BMBF), in which several Fraunhofer Institutes participate. The Fraunhofer-Gesellschaft has bundled its activities in this field to form a strategic alliance, sponsoring a joint project involving eight Fraunhofer Institutes. The alliance is coordinated by Prof. Thomas Hirth,

Fraunhofer Institute for Chemical Tech-nology (ICT) and by Prof. Rainer Fischer, Fraunhofer IME, as deputy. The aim is to integrate the entire process, starting with the generation of raw materials and ending with the commercial pro-ducts.

The process starts with raw materials from the field. Indeed plants them-selves are biotechnological factories, producing a wide variety of organic compounds by photosynthesis and downstream metabolic reactions. These compounds include:

• Carbohydrates (e. g. starch, cellulose)• Proteins• Oils, fats and waxes• Lignins• Secondary products, which can

often be used as perfumes, dyes, nutritional factors and drugs. Examples include antioxidants, vitamins and alkaloids.


Zukunftsfelder – Weiße Biotechnologie

Nicht alle Pflanzeninhaltsstoffe sind aber in ihrer natürlichen Form brauch-bar für die Industrie. Viele von ihnen müssen auf möglichst schonende Weise in wertvolle Zwischenprodukte verwandelt werden. Auch hier liefert die Natur ihren Beitrag in Form von Enzymen, den molekularen Werk-zeugen, mit denen Zellen Stoffe um-wandeln. Die Produkte dieses „Stoff-Wechsels“ sind nicht selten Bausteine, die für die Chemieindustrie wertvoll sind, so zum Beispiel die Milchsäure oder verschiedene Dicarbonsäuren. Am Fraunhofer-Institut für Grenz-flächen- und Bioverfahrenstechnik IGB und am IME suchen daher Wissen-schaftler nach unbekannten mikrobi-ellen Enzymen mit Hilfe von molekular-biologischen Methoden wie der Metagenomik, kombiniert mit Hoch-durchsatzmethoden. Das Potenzial ist riesig, da sich viele Bakterienstämme nicht im Labor kultivieren lassen und bei den üblichen Suchstrategien unberücksichtigt bleiben. Am IME in Aachen beschäftigen sich Wissenschaftler mit Enzymen für die Chemieindustrie. Wichtige Zwischen-produkte – „Plattformchemikalien“ – können auf enzymatischem Wege wesentlich umweltschonender herge-stellt werden als durch chemische

Umsetzungen. Im Labormaßstab gibt es dafür etliche Beispiele. In den nächsten Jahren wird es darum gehen, diese Prozesse zu optimieren und in einen größeren Maßstab zu übertragen. In anderen Fraunhofer-Instituten wer-den Mikroorganismen genutzt, um pflanzliche Ausgangsstoffe zu Plattform-chemikalien umzusetzen. So stellen Bakterien Bernsteinsäure aus Glucose her, die durch sauren Aufschluss aus Maisstärke gewonnen wird. Die Fermentationsbrühe enthält noch Bio-masse, die zunächst durch Destillation abgetrennt werden muss, bevor reine Bernsteinsäure, die von der Chemie-industrie als Ausgangsprodukt für „grüne“ Lösungsmittel oder den Kunst-stoff Polyamid geschätzt wird, bereit-gestellt werden kann. Die Reinheit des gewonnenen Zwischenprodukts bestimmt letztlich darüber, ob es als Ausgangsmaterial für chemische Syn-thesen geeignet ist oder nicht. So kann Milchsäure, eine weitere „Plattform-chemikalie“, nur dann erfolgreich zum bioabbaubaren Kunststoff Polymilch-säure umgesetzt werden, wenn sie möglichst rein vorliegt. Biobasierte Polyole und Carbonsäuren sind interes-sante Bausteine für die Herstellung technischer Kunststoffe wie Polyure-thane, Polyester und Polyamide.

Im Rahmen seiner material- und ver-fahrenstechnischen Forschung beschäf-tigt sich das Fraunhofer ICT mit der Entwicklung von Prozessen, die bio-technologisch hergestellte Produkte und biogene Rohstoffe wie Stärke, Zucker, Cellulose oder Lignin zu Mono-meren und Polymeren umwandeln. Kunststoffe sind nur eine von mehreren Produktgruppen, bei der die Chemie-industrie auf die weiße Biotechnologie setzt. Bereits heute werden mit bio-technologischen Verfahren unter ande-rem Lösungsmittel, Säuren und Spezial-chemikalien wie Vitamine hergestellt (siehe Table 1). Der Anteil der Biotech-nologie an der Chemieproduktion liegt zwischen einem Prozent (Polymere) und 16 Prozent (Feinchemikalien). Die Tendenz ist steigend – und die Chemie-industrie liegt damit ganz im Trend des nachhaltigen Umgangs mit den natür-lichen Ressourcen.

Das IME wird in Zukunft noch einen Schritt weiter gehen und die Schnitt-stelle von der „grünen“ zur „weißen“ Biotechnologie besetzen, um eine ver-besserte Biomasse zur Herstellung von Bioethanol zu nutzen.


Future Technologies – White Biotechnology

Traditional methods for processing raw materials focus on the extraction of single compounds. In order to profit as much as possible from plant materials and recover all the valuable compo-nents, the Fraunhofer Institute for Pro-cess Engineering and Packaging (IVV) has developed a gentle fractionation procedure which allows the extraction of e. g. valuable oils and pure proteins simultaneously. The oils may be used as food, as a precursor for biodiesel production, or for the synthesis of fine chemicals. Similarly, vegetable proteins are not only nutritional, they may also have technical properties that are of interest in the food industry, e. g. as emulsifiers or as substitutes for animal-derived gelling agents. Some plant proteins have pharmaceutical pro-perties, acting e. g. on cholesterol levels or on blood pressure. These applica-tions will require natural rather than chemically modified proteins.

Another technique used to obtain high-quality ingredients is extraction with supercritical fluids such as carbon dioxide and water. Carbon dioxide is already used on a large scale by the food industry to extract caffeine and hops.

Not all plant-derived molecules can be used by industry in their natural form. Many need to be transformed carefully into valuable intermediate products. Again, nature assists by providing enzymes, the molecular catalysts used to transform substances in cells. The products resulting from such reactions can be valuable components in the chemical industry. Examples include lactic acid and various dicarbon acids. Therefore, scientists at the Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology (IGB) are collaborating with those at the IME to look for novel microbial enzymes using high-volume molecular approaches such as meta-genomics. This approach provides a

window onto a world of microbial strains that cannot be cultivated under laboratory conditions and are thus not recognized using conventional strategies.

Fraunhofer IME researchers are study-ing enzymes that may be of interest in the chemical industry. Important intermediates (platform chemicals) may be produced in an environmentally responsible manner using enzymes instead of chemical agents. This has been demonstrated on a laboratory scale for a significant number of substances. The challenge in the future will be to optimize theses processes and translate them to an industrial scale.

Other Fraunhofer Institutes use micro-organisms to process vegetable raw material into platform chemicals such as succinic acid. This molecule is syn-thesized by microorganisms growing on glucose, which in turn is obtained from corn starch by acid extraction. The fermentation stock still contains biomass that must be removed by distillation. The pure succinic acid thus obtained is used as a precursor for green solvents or polymides.

The purity of the intermediate determi-nates its usefulness as a precursor for chemical synthesis. Lactic acid, for example, can only be converted into the biodegradable plastic „polylactic acid” if it is very pure.

Biobased polyoles and carbon acids are components required for the produc-tion of plastics such as polyurethanes, polyesters and polyamides. As part of its research focusing on materials and chemical engineering, the Fraunhofer ICT is working on processes that convert plant-derived raw materials like starch, sugar, cellulose and lignin into monomers and polymers. But plastics are not the only area in which the chemical industry can exploit white biotechnology. Many chemicals, includ-ing solvents, acids and vitamins, are already produced using biotechnology (see Table 1). Biotechnology lies behind a significant and growing proportion of the chemical industry’s output, e. g. 1 % of polymers and 16 % of fine chemicals are biobased products. There-fore, the chemical industry is increasing-ly looking towards the sustainable management of natural resources.

In the future, the IME aims to go even further towards filling the gap bet-ween „green” and „white” biotech-nology. The objective is to find ways to produce smart biomass for the efficient production of bio-ethanol.

Table1:Productsproducedwithwhitebiotechnology

Substancegroup Products Applications

Aminoacids glutamate; lysin flavour enhancer; animal foodstuff additive

Acids citric acid, acetic acid detergents, household, food

Basic chemicals acrylamide

Basic chemicals ethanol intermediate, fuel additive

Pharmaceuticals antibiotics, vitamins, drugs, nutrition

secondary metabolites

Plastics polylactic acid packaging, textile fibres

Source: Biotechnologie – Chancen für Deutschland (DECHEMA e. V., Frankfurt a. M. 2004)


Forschungs- und Dienstleistungsangebot

Auftragsarbeiten

• DNA-Sequenzierung• Hochdurchsatz-Screening transgener

Organismen• Produktion und Analyse von DNA-

und Protein-Microarrays• Genisolierung/-charakterisierung• 2-dimensionale Gelelektrophorese• Massenspektrometrie• Proteinkristallisation und

Strukturaufklärung• Proteinlokalisationsstudien• In vitro- und in vivo-Protein-

charakterisierung• Zellsortierung• Transformation verschiedener

Pflanzenspezies• Fermentation in mikrobiellen, tieri-

schen und pflanzlichen Systemen im Maßstab 1 bis 140 L

• Antikörperherstellung und -modi-fikation

• Produktion und Reinigung rekom-binanter Proteine

Ansprechpartner

DNA-Sequenzierung/ChiptechnologienDr. Jost MuthTel: +49 (0) 2 41/60 85-120 [email protected]

Proteomics Kristallisation und StrukturaufklärungDr. Kurt HoffmannTel: +49 (0) 2 41/60 85-120 [email protected]

ZellsortierungDr. Michael StöckerTel.: +49 (0) 2 41/60 85-111 [email protected]

Pflanzentransformation AntikörpergenerierungDr. Stefan SchillbergTel.: +49 (0) 2 41/60 85-110 [email protected]

Bereich Molekularbiologie Produktion rekombinanter Proteine, biotechnologische ProzessentwicklungDr. Stephan HellwigTel: +49 (0) 2 41/60 85-112 [email protected]

ImmunisierungsstrategienDr. Torsten KlockenbringTel.: +49 (0) 2 41/60 85-114 61torsten.klockenbring@ ime.fraunhofer.de

Downstream ProcessingDr. Jürgen DrossardTel: +49 (0) 2 41/60 85-112 [email protected]

FunktionelleundAngewandteGenomforschung

• Identifikation neuer Wirksubstanzen aus Medizinalpflanzen

• Herstellung neuer Targets für die Wirkstoffforschung (z. B. Fungizide)

• Chip-basierte Nachweisverfahren zur Identifikation ökonomisch interes-santer Strukturgene aus Pro- und Eukaryonten und neuer Kontroll-elemente (Promotoren)

• Etablierung neuer pflanzlicher Zell-kulturen zur Produktion rekom-binanter Pharmazeutika

• Verbesserung von Zellkulturen • Neue Transformationstechnologien

(Mikroinjektion, „in vitro- Agrobak-terium“)

• Neue Selektionsmarker aus Pro- und Eukaryonten

• Tilling-basierte Mutagenese• Automation und „High Throughput

Screeningsysteme“• Nanobiotechnologie

Ansprechpartner

Prof. Dr. Dirk PrüferTel: +49 (0) 2 41/60 85-120 [email protected]


Research and Development for Industrial and Public Partners

ContractServices

• DNA sequencing• High throughput screening of

transgenic organisms• Production and analysis of DNA-

and protein-microarrays• Gene isolation / characterization• Two-dimensional gel electrophoresis• Mass spectrometry• Protein crystallization and structure

determination• Protein localization• In vitro and in vivo characterization

of proteins• Cell sorting• Transformation of different plant

species• Fermentation of microbial, animal

and plant cells (1 – 140 L scales)• Antibody production and modifica-

tion• Production and purification of

recombinant proteins

Contact

DNA sequencing / chip technologiesDr. Jost MuthTel: +49 (0) 2 41/60 85-120 [email protected]

ProteomicsProtein crystallization and structural prediction Dr. Kurt HoffmannTel: +49 (0) 2 41/60 85-120 [email protected]

Cell sortingDr. Michael StöckerTel.: +49 (0) 2 41/60 85-111 [email protected]

Plant transformationAntibody generationDr. Stefan SchillbergTel.: +49 (0) 2 41/60 85-110 50 [email protected]

Production of recombinant proteins,biotech process developmentDr. Stephan HellwigTel: +49 (0) 2 41/60 85-112 [email protected]

Immunization strategiesDr. Torsten KlockenbringTel.: +49 (0) 2 41/60 85-114 [email protected]

Downstream processingDr. Jürgen DrossardTel: +49 (0) 2 41/60 85-112 [email protected]

FunctionalandAppliedGenomics

• Identification of novel active sub-stances from medicinal plants

• Production of novel targets for drug discovery (e. g. fungicides)

• Chip-based identification of valuable structural genes and control elements from prokaryotes and eukaryotes

• Establishment of novel plant-based systems for the production of recombinant pharmaceuticals

• Optimization of cell cultures• Novel transformation techniques

(microinjection, „in vitro agro-bacterium“)

• Novel selectable markers from pro-karyotes and eukaryotes

• Tilling-based mutagenesis• Automated systems for high

throughput screening• Nanobiotechnology

Contact

Prof. Dr. Dirk PrüferTel: +49 (0) 2 41/60 85-120 [email protected]

Molecular Biology Division



PharmazeutischeProdukt-entwicklung

• Entwicklung rekombinanter Proteine zur Diagnose und Therapie

– Entwicklung und Charakterisierung von Antikörper-Phagen-Bibliothe- ken (Mensch, Maus, Huhn)

– Entwicklung mono- und höher- valenter Fusionsproteine (Pro- drogen, Toxine, bispezifische Anti- körper)

– Expression funktioneller rekombinanter Proteine in heterologen Expressionssystemen

• Optimierung selektionierter Bindungsstrukturen

– rekombinante Techniken und molekulare Evolution

– Entwicklung neuer Plattform- technologien

• Entwicklung neuer Strategien zur Diagnose und Behandlung von Tumorerkrankungen, Allergien und Autoimmunkrankheiten

• Assayentwicklung, Optimierung und Qualitätskontrolle

Ansprechpartner

Prof. Dr. Dr. Stefan BarthTel: +49 (0) 2 41/60 85-110 [email protected]

Pflanzenbiotechnologie

• Identifizierung, Klonierung und Ver-besserung von Targetgenen

• Pflanzentransformation (Mono- und Dicots)

• Herstellung pathogen- und stress-resistenter Pflanzen

• Entwicklung transgener Nutzpflanzen (Nutraceuticals)

• Metabolic Engineering• Phytoremediation• Molecular Farming: Produktion

rekombinanter Pharmazeutika und

technischer Proteine in Pflanzen und Pflanzensuspensionszellen

• Neue Strategien zur oralen Vakzi-nierung

• Strategien zur Verbesserung der Expression und Stabilität rekom-binanter Proteine

• Entwicklung neuer Reinigungsstra-tegien

• Produktion rekombinanter Pharma-zeutika in alternativen Expressions-systemen (Bakterien, Hefen, tierische Zellkulturen)

Ansprechpartner

Dr. Stefan SchillbergTel: +49 (0) 2 41/60 85-110 [email protected]

IntegrierteProduktionsplattformen

• Beratung bei Wahl und Herstellung von Expressionsstämmen zur Herstellung rekombinanter Proteine

• Stammentwicklung• Prozessentwicklung und

Machbarkeitsstudien zur Herstellung rekombinanter Proteine

• Produktion von rekombinanten Proteinen unter Non-GMP im Maßstab 1 – 30 L

• GMP-gerechte Herstellung von rekombinanten Wirkstoffen für klinische Prüfungen (Anlage in der Qualifizierung)

• Qualitätskontrolle (QC) und Validie-rung rekombinanter Pharmazeutika

• Beratung bei der Planung und Ent-wicklung von Prozessen zur Produk-tion rekombinanter Wirkstoffe

Ansprechpartner

Dr. Stephan HellwigTel: +49 (0) 2 41/60 85-112 [email protected]

Dr. Jürgen DrossardTel: +49 (0) 2 41/60 85-112 [email protected]

MolecularBiotechnology(USA)

• Transiente Genexpression• Funktionale Genomik anhand

Virus-induziertem Gene Silencing • Real time PCR• Impfstoffentwicklung• Gerichtete Evolution• Entwicklung viraler Vektoren• Entwicklung industrieller

Biokatalysatoren

Ansprechpartner

Dr. Vidadi M. YusibovTel: +1 302 369 37 [email protected]


Research, Development and Services

DevelopmentofPharmaceuticalProducts

• Development of recombinant pro-teins for diagnosis and therapy

– development and characterization of antibody-phage libraries (human, mouse, chicken)

– development of monovalent and multivalent fusion proteins (pro- drugs, toxins, bispecific antibodies)

– expression of functional recombinant proteins in heterologous expression systems

• Optimization of selected binding structures

– recombinant techniques and molecular evolution

– development of novel platform technologies

• Development of novel strategies for the diagnosis and treatment of cancer, allergies and autoimmune diseases

• Assay development, optimization and quality control

Contact

Prof. Dr. Dr. Stefan BarthTel: +49 (0) 2 41/60 85-110 [email protected]

PlantBiotechnology

• Identification, cloning and optimiza-tion of target genes

• Plant transformation (monocots and dicots)

• Production of pathogen- and stress resistant plants

• Development of transgenic crops (nutriceuticals)

• Metabolic engineering• Phytoremediation• Molecular Farming: Production of

recombinant pharmaceuticals and

technical proteins in plants and plant suspension cells

• Novel strategies for oral vaccination• Strategies for improved expression

and stability of recombinant proteins• Development of novel purification

strategies• Production of recombinant pharma-

ceuticals in alternative expression systems (bacteria, yeast, animal cell cultures)

Contact

Dr. Stefan SchillbergTel: +49 (0) 2 41/60 85-110 [email protected]

IntegratedProductionPlatforms

• Consulting in the development & construction of expression strains and choice of expression hosts

• Strain development• Process development and feasibility

studies for the production of recom-binant proteins

• Production of recombinant proteins (non-GMP) in the 1 – 30 L scale

• GMP-compliant production of recombinant API for clinical trials (facility under qualification)

• Quality control (QC) and validation of recombinant pharmaceuticals

• Consulting in the design & develop-ment of processes for the produc-tion of recombinant API

Contact

Dr. Stephan HellwigTel: +49 (0) 2 41/60 85-112 [email protected]

Dr. Jürgen DrossardTel: +49 (0) 2 41/60 85-112 50 [email protected]

MolecularBiotechnology(USA)

• Transient gene expression• VIGS (virus-induced gene expression)

based functional genomics• Real-time PCR• Vaccine development• Directed evolution• Viral vector development• Industrial biocatalyst development

Contact

Dr. Vidadi M. YusibovTel: +1 302 369 37 [email protected]



Bereich Angewandte Oekologie Pflanzenschutz

• Standard-Risk-Assessment: Studien und Berechnungen nach Richtlinien (zumeist OECD) und GLP in den Bereichen physikalisch- chemische Eigenschaften, Verbleib (z. B. Expositionsmodellierung, Lysimeterstudien, Metabolismus in Boden, Wasser/Sediment, Pflanzen, Bioakkumulation), aquatische und terrestrische Ökotoxikologie

• Higher Tier Risk Assessment (HTRA): Entwicklung, Implementierung und Durchführung von z. B. Tests mit Nicht-Standardarten (Art-Empfind-lichkeits-Verteilungen), Fish-Full-Life Cycle-Tests, Mikro-/Mesokosmos-studien; Expositions- und Wirkungs-modellierung (Population, Nahrungsnetze); Auswertung oder Gutachten zu HTRA-Studien anderer Einrichtungen

• Forschungs- und Entwicklungspro-jekte und Gutachten zu generellen und speziellen Bewertungsfragen

Ansprechpartner

ChemieDr. Dieter Hennecke Tel: +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]

ModellierungDr. Michael Klein Tel: +49 (0) 29 72/3 02-3 17 [email protected]

ÖkotoxikologieDr. Christoph SchäfersTel: +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]

Chemikalien-undProduktsicherheit

• Standardstudien für die Registrie-rung und Kennzeichnung von Industriechemikalien: Erfassung von physikalisch-chemi-schen Eigenschaften, Verbleib, Bio-akkumulation und Ökotoxikologie

• Komplexe Studien für spezielle Fragestellungen: modifizierte Standardtests für leicht flüchtige und/oder schwerlösliche Substanzen, Mikrokosmosstudien, Expositionsabschätzung von chemi-schen und biologischen Agenzien in Wasser, Böden, Nahrungsmitteln und Verbraucherprodukten durch Entwicklung bzw. Anpassung von Expositionsszenarien und -modellen

• Verfahrensanpassung zur Risiko-abschätzung: Entwicklung /Anpassung von Test- und Bewertungsstrategien

• Gutachten zur ökologischen Stoff- und Produktbewertung: Umweltverträglichkeit von Produkten, Verfahren oder Produktionsstand-orten, Ökobilanzen

• Unterstützung bei der Registrierung und Zulassung von Chemikalien: Beratung in Zusammenhang mit umweltrelevanten Spezialaspekten zu REACH

Ansprechpartner

Chemische AnalytikDr. Josef Müller Tel: +49 (0) 29 72/3 02-2 16 [email protected]

ÖkotoxikologieDr. Christoph SchäfersTel: +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]



Applied Ecology DivisionPlantProtection

• Standard risk assessment: Studies and calculations acccording to international guidelines (mostly OECD) and GLP in the areas physico-chemical properties, fate (e. g. expo-sure modeling, lysimeter studies, metabolism in soil, water/sediment, plants, bioaccumulation), aquatic and terrestrial ecotoxicology

• Higher Tier Risk Assessment (HTRA): Development, implementation and performance of e. g. tests with non-standard species, fish full life cycle-tests, microcosm and mesocosm studies; exposure modeling and effects modeling (population, food webs), and evaluations or expert reports on HTRA studies of other institutions

• Research and development projects and expert reports on general and specific issues in pesticide assess-ment

Contact

ChemistryDr. Dieter HenneckeTel: +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]

ModelingDr. Michael KleinTel: +49 (0) 29 72/3 02-3 17 [email protected]

EcotoxicologyDr. Christoph SchäfersTel: +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]

ChemicalandProductSafety

• Standard studies for the notification and labelling of industrial chemicals: Determination of physico-chemical properties, fate, bioaccumulation and ecotoxicology

• Complex studies for specific prob-lems: Modified standard tests for slightly volatile and/or poorly soluble sub-stances, microcosm studies, expo-sure assessment for chemical and biological agents in water, soils, food and feed and consumer articles by elaboration and adaptation of exposure scenarios and exposure models

• Improvement of existing procedures for risk assessments: Elaboration and adaptation of test and assessment strategies

• Expert reports concerning ecological substance and product assessments: Assessment of environmental impact of products, procedures or produc-tion sites

• Support for the registration of pesti-cides or notification of chemical substances: Consultation in the context of REACH

Contact

Chemical analyticsDr. Josef MüllerTel: +49 (0) 29 72/3 02-2 16 [email protected]

EcotoxicologyDr. Christoph SchäfersTel: +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]



Boden-undGewässerschutz

• Ableitung von Grenzwerten chemi-scher Belastungen nach Boden-schutzgesetz: z. B. Erfassung von Verhalten und Wirkung anthropogener Kontami-nanten im Rahmen der Boden-sanierung; Schadstoffaufnahme in Nutzpflanzen

• Erfassung und Bewertung des aktu-ellen Bodenzustands: Physikochemische Analysen; boden-biozönotische und ökotoxikologische Untersuchungen; Ermittlung der Be-einträchtigung ökosystemarer Struk-turen und Funktionen (Biodiversität); Umweltmikrobiologie; Identifizierung und Bereitstellung von Referenz-böden

• Erfassung kritischer Stoffe und tole-rierbarer Einträge in Böden

• Monitoring zur Bestimmung der Gewässerqualität: Biomarkeranalysen (Östrogen-Rezep-tortests, UMU-Tests, Vitellogenin-Untersuchungen); Fisch-Embryotests mit Abwasserproben; ökologisches Gewässermonitoring

• Ableitung von Wasserqualitätszielen im Rahmen der europäischen Ge-wässerrahmenrichtlinie: Entwicklung von Expertensystemen zur Identifizierung prioritärer Pro-blemfelder und Problemstoffe

Ansprechpartner

Bodenbiologie Dr. Kerstin Hund-Rinke Tel: +49 (0) 29 72/3 02-2 66 [email protected]

Ökologische ChemieDr. Werner Kördel Tel: +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]

GewässerqualitätDr. Monika Herrchen Tel: +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]

Umweltmonitoring

• Problemorientierte Probennahme von Wasser-, Boden- und Luft-proben

• Schwermetallanalytik im Spuren-bereich in Wasser, Boden, Staub-proben und biologischen Matrices

• Elementspeziesanalytik, z. B. mittels GC-AED- oder HPLC-ICP/MS-Kopplung

• Erfassung von organischen Kontami-nanten in Wasser- und Sediment-phase sowie in Boden, Luft und bio-logischen Matrices

• Analytik ziviler und militärischer Alt-lasten

• Prüfung und Dekontamination belasteter Materialien (z. B. Schutz-kleidung)

• Probenvorbereitung und -lagerung unter Cryobedingungen

• Bewertung der ökologischen Bedeu-tung stofflicher Belastungen in abio-tischen und biotischen Matrices

Ansprechpartner

Organische AnalytikDr. Josef MüllerTel: +49 (0) 29 72/3 02-2 16 [email protected]

Elementanalytik / CryobankingDr. Heinz Rüdel Tel: +49 (0) 29 72/3 02-3 [email protected]

BewertungDr. Monika HerrchenTel: +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]

Lebens-undFuttermittelsicherheit

• Stoffbezogene Lebens- und Futter-mittelanalytik auf Grundlage von internationalen Richtlinien, DIN-Normen bzw. der § 35 LMBG-Metho-den

• Lebensmittelmikrobiologie• Identifikation von Pathogenen• Allergen-, Mykotoxin- und GVO-

Nachweis • Biochemische und molekularbiolo-

gische Detektionsverfahren: z. B. Tierartendifferenzierung in Lebens- und Futtermitteln tierischer Herkunft

• Instrumentelle Spezialanalytik zur Untersuchung von Lebens- und Futtermitteln (einschließlich Trink-wasser) sowie von Bedarfsgegenstän-den komplexer Zusammensetzung und zur Detektion charakteristischer Inhaltsstoffe, von Kontaminanten und Rückständen (z. B. LC/MS, SBSE-GC/MS/O)

• Entwicklung kostengünstiger Screen-ing-Verfahren, die Analysen im Hochdurchsatz ermöglichen, und einfach durchzuführender Schnell-tests

• Beratung in Fragen der Deklaration von Lebensmitteln

Ansprechpartner

Dr. Mark BückingTel: +49 (0) 29 72/3 02-3 [email protected]

Dr. Björn SeidelTel: +49 (0) 29 72/3 02-3 [email protected]



SoilandWaterProtection

• Derivation of threshold values for the impact of chemicals according to the Federal Soil Protection Act: For example, determining the fate and effects of anthropogenic conta-minants in the context of soil re-mediation; pollutant uptake in crops

• Determination and assessment of the current state of soils: Physicochemical analysis; analysis of soil biocoenosis, ecotoxicological investigations; impairment of eco-system structures and functions (biodiversity); environmental micro-biology; identification and supply of reference soils

• Determination of critical substances and tolerable inputs in soils

• Monitoring water quality: Biomarker analysis (estrogen recep-tor tests, UMU tests, vitellogenin analysis); fish embryo assays using waste water samples; ecological monitoring of surface waters

• Derivation of water quality objec-tives according to the European Water Framework Directive: Elaboration of expert systems for the identification of priority emerg-ing issues

Contact

Soil biology Dr. Kerstin Hund-Rinke Tel: +49 (0) 29 72/3 02-2 66 [email protected]

Ecological chemistry Dr. Werner KördelTel: +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]

Water quality Dr. Monika HerrchenTel: +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]

EnvironmentalMonitoring

• Problem-oriented sampling of water, soil and air

• Heavy metal trace analysis in water, soil, filter samples and biological matrices

• Elemental speciation analysis, e. g. using GC-AED or HPLC-ICP/MS- coupling

• Tracking organic contaminants in the water and sediment phase, in soil, air and in biological matrices

• Analytical determination of hazard-ous wastes (industrial and military sites)

• Testing and decontamination of contaminated materials (e. g. pro-tective clothing)

• Sample preparation and storage under cryogenic conditions

• Assessment of the ecological rele-vance of substance impact in biotic and abiotic matrices

Contact

Organic Analysis Dr. Josef MüllerTel: +49 (0) 29 72/3 02-2 16 [email protected]

Elemental Analysis / Cryobanking Dr. Heinz RüdelTel: +49 (0) 29 72/3 02-3 [email protected]

Assessment Dr. Monika HerrchenTel: +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]

FoodandFeedSafety

• Substance-related analysis of food and feed according to international guidelines, DIN-standards and the so-called § 35 methods of the German food law (LMBG)

• Food microbiology• Identification of pathogens• Detection of allergens, mycotoxins,

and GMOs • Detection procedures using bio-

chemistry and molecular biology methods: for example, identification of animal species in food and feed

• Special instrumental analysis for food and feed (including drinking water) as well as consumer products of complex composition, and the detection of characteristic in-gredients, contaminants and resi-dues (e. g. LC/MS, SBSE-GC/MS/O)

• Development of cost-effective screening methods suitable for high throughput, and development of feasible and rapid test methods

• Consulting in problems relating to the declaration and labeling of food

Contact





AusstattungdesInstituts

LiegenschaftundNutzflächen

Das Institut verfügt in Schmallenberg über ein Grundstück von 34 000 m2 mit einer Nutzfläche von ca. 6 600 m2. Ca. ¾ dieser Fläche werden als Labo-ratorien bzw. Umweltsimulationsan-lagen genutzt. Für die Umweltproben-bank des Bundes und Probenbanken für weitere Kunden steht ein spezielles Gebäude mit 350 m2 als Cryolager zur Verfügung. Das Institut in Aachen mit einer Haupt-nutzungsfläche von 5 400 m2 einschließ-lich 1000 m2 Gewächshausfläche und GMP Gebäude wurde auf einem Grund-stück von 32 000 m2 errichtet.In Schmallenberg und Aachen sind Laborräume des Sicherheitsstandards S1 und S2 vorhanden; der Institutsteil in Schmallenberg verfügt zudem über Laboratorien des Sicherheitsstandards L3.

Versuchseinrichtungenund-geräte:

Molekularbiologie

• Vollautomatische DNA-Aufarbei-tungsstationen

• Biomek 2000 Robotic Stationen• Biomek FX 96 Kanal Roboter• Tecan Proteinkristallisationsroboter• ABI 3700 Sequenzier-Station• ABI PRISM 7700 Sequence

Detection System• QPix Colony Picker mit Microarray

Option• ScanArray 5000 Biochip Analyse

System• Fuji Phosphor und Chemilumines-

cent Imaging System• Leica Spektral-konfokales Mikroskop• Evotec Opera System

(Hochdurchsatz konfokales Laserimaging System)

• Evotec Cytocon 300 (Einzelzellklonie-rungssystem)

• Fuji LAS 1000 gekühltes Kamerasystem

• Fuji FLA 2000 Bio Imaging Analyzer Mess-System

• Backilluminiertes Frametransfer CCD Kamera System und Leica Research Mikroskop

• Luigs und Neumann Mikroinjektions-einrichtung

• Beckton Dickenson FACScalibur• Beckton Dickenson FACSvantage• Dade Serocent Waschzentrifuge• Schäfer System Casy Cell Counter• Zellkulturlaboratorien• PALM microbeam laser microdissec-

tion system• Geräte zum ballistischen Gentransfer

(Particle Gun)• Fermenter für pflanzliche, tierische

und mikrobielle Zellkulturen• Nicht-GMP Technikum zur Prozessent-

wicklung und Herstellung rekombi-nanter Proteine im Maßstab 1 – 30 L

• DAS-GIP-fedbatch-pro Anlage (16 ×)• Multi-purpose GMP-Technikum zur

Herstellung von rekombinanten Wirkstoffen im Maßstab bis 350 L

• Carr P6 Powerfuge• Pharmacia Äkta Explorer• Pharmacia Prozesssysteme• Mikro- und Ultra-Filtrationsanlagen• ELISA Reader• SLM Aminco Bowman AB-2 Fluori-

meter• BIAcore 2000, BIAcore T100• Oxford Cryostream• Oxford Xenon Cell zur Erzeugung

von Xenon Schweratomderivativen• Bruker-Nonius FR591 Anoden X-ray

Generator, Osmic konfokale Max-Flux™ blaue Optik X-ray Spiegel, X-Ray Research Mar345 Bildplatte

• Silicon Graphics Workstations ein-schließlich Stereo Device Software zur Proteinstrukturanalyse (M.S.I. Insight II/Discover, Denzo, Scalepack, CCP4, SHEL-X, SHARP, PHASES, X-PLOR, O)

• MS-Suite für Proteomanalysen• Shimadzu GCMS-QP2010S

AngewandteOekologie

• Geräte für anorganische Spuren-analytik (z. B. ICP-MS, HPLC-ICP-MS, ICP-OES, GF-AAS, FIMS, IC)

• Ausstattung für organische Spuren-analytik (z. B. AED, GC-MS/MS, SBSE-GC/MS/O, HPLC-MS/MS)

• Geräte für 14C-Analytik• Hochauflösendes Sektorfeldgerät in

Kopplung mit GC und HPLC• 7 Durchflussanlagen für ökotoxiko-

logische Langzeitstudien• 2 Anlagen für statische Ökotox-

Studien (z. B. Fisch Full Life Cycle)• Durchflusszytophotometer• Modellkläranlagen• Bioinkubatoren

Anlagen zur Umweltsimulation (*inner-halb des Kontrollbereichs)

• Terrestrische Mikrokosmen (Freilandlysimeter)*

• 2 × 16 aquatische Mikrokosmen (Volumen: 1 m3) mit Jahreszeit-Simulation*

• 15 Freiland-Teiche (5 m3); Meso-kosmenanlage, gaiac, RWTH Aachen

• 3 Mesokosmosanlagen (enclosure sys-tems), Mesocosm GmbH, Homberg

• Fließgewässersimulationsanlage*• Anlage zur Simulation von Boden-

und Abfallbehandlung unter umwelt-relevanten Extrembedingungen*

• Versuchsfeld zur gezielten Belastung von Ökosystemausschnitten in Plot-versuchen*

Spezialsoftware / Simulationsmodelle

• Modelle zur Expositionsabschätzung: z. B. PELMO, STEPS 1 – 2 in FOCUS, FOCUSPELMO, ABIWAS, SimpleTreat, PopFate, ASSESS

• Ökologische Modelle: Populationsmodelle, z. B. für Daphnia und Zebrabärbling; Nahrungsnetz-modelle

• Ökologische Statistik: CANOCO, Community Analysis

• QSAR-Software: PropertEst, MOPAC, ClogP, ECOSAR

• Datenbanken: z. B. PropertBase, AQUATOX, COMMPS

• Verschiedene Modellierungsumge-bungen und -tools inklusive GIS (ArcView 8)



InstituteFacilitiesandEquipment

The Fraunhofer IME in Schmallenberg comprises about 34 000 m2 including office and laboratory space of approxi-mately 6 600 m2. About 75 % of the area in Schmallenberg is used for laboratories and environmental simula-tions. The new institute building in Aachen comprises 5 400 m2 office and labora-tory space as well as a greenhouse, and a GMP facility on a 32 000 m2 area. Level 1 and Level 2 containment facili-ties are available in Schmallenberg and Aachen; level 3 laboratories are avail-able in Schmallenberg. In Schmallen-berg a special building with 350 m2 is available as cryostorage facility for the Federal Environmental Specimen Bank and for cryobanks for other customers.

SpecialEquipmentandWorkTools

MolecularBiology

• Automated DNA-isolation station• Biomek 2000 robotic stations• ABI 3700 sequencer• ABI PRISM 7700 Sequence

Detection System• QPix colony picker and micro array

system• ScanArray 5000 biochip analysis

system• Fuji phosphor and chemiluminescent

imaging system• Leica TCS-SP spectral confocal

microscope • Evotec Opera System (high through-

put dual confocal laser imaging system)

• Evotec Cytocon 300 (single cell cloning system)

• Princeton back illuminated frame-transfer cooled CCD camera system, two photometrics cooled CCD cameras and Leica DM-RB research microscopes

• Fuji LAS 1000 cooled camera system

• Fuji FLA 2000 bio imaging analysis system

• Luigs and Neumann microinjection suite

• Beckton Dickenson FACScalibur• Beckton Dickenson FACSvantage• Dade Sercent Wash Centrifuge• Schäfer Casy Cell Counter• Cell culture laboratories• Palm microbeam laser microdis-

section system• Particle gun• Fermentors for plant, animal and

microbial cell cultures• Non-GMP process development &

feasibility studies facility to produce recombinant proteins (1 – 30 L scale)

• DAS-GIP fedbatch-pro system (16 ×)• GMP-compliant multi-purpose pro-

duction suite for the production of API in the 350-L scale

• Carr P6 Powerfuge• Pharmacia Äkta Explorer• Pharmacia Process System• Micro- and ultra filtration systems• ELISA Reader• SLM Aminco Bowman AB-2 fluori-

meter• BIAcore 2000, BIAcore T100• Oxford Cryostream• Oxford Xenon Cell to produce

xenon heavy atom derivatives• Bruker-Nonius FR591 rotating anode

X-ray generator, Osmic Confocal Max-Flux™ blue optic X-ray mirrors, X-Ray Research Mar345 image plate

• Silicon Graphics workstations includ-ing stereo device software for sol-ving protein structure (M.S.I. Insight II/Discover, Denzo, Scalepack, CCP4, SHEL-X, SHARP, PHASES, X-PLOR, O)

• Micromass mass spectrometer-suite for proteom analysis

• Shimadzu GCMS-QP2010S

AppliedEcology

• Equipment for 14C-analysis• Equipment for inorganic trace ana-

lyses (e. g. ICP-MS, HPLC-ICP-MS, ICP-OES, GF-AAS, FIMS, IC)

• Equipment for organic trace analy-ses (e. g. AED, GC-MS/MS, SBSE-GC/MS/O, HPLC-MS/MS)

• Mass spectrometers (including high resolution instruments) coupled with GC and HPLC

• 7 flow-through facilities for eco-toxicological studies

• 2 facilities for large static ecotoxico-logical studies (e. g. fish full life cycle studies)

• Flow-through cytophotometer• Model sewage treatment plants• Bioincubators

Facilities for Environmental Simulations (*isotopically labeled chemicals)

• Terrestrial microcosms (outdoor lysi-meter facilities)*

• 2 × 16 aquatic microcosms (1 m3 vol-ume) including seasonal simulation*

• 15 outdoor ponds (5 m3 volume) at gaiac, RWTH Aachen

• Three enclosure systems for outdoor aquatic studies at Mesocosm GmbH, Homberg, Ohm

• Artificial stream system*• Facilities for simulating soil and

waste treatments under extreme ecological conditions*

• Facility for field studies involving special exposure of ecosystem compartments in plot trials*

Software Tools and Simulation Models

• Exposure assessment models: e. g. PELMO, STEPS 1 – 2 in FOCUS, FOCUSPELMO, ABIWAS, SimpleTreat, PopFate, ASSESS

• Ecological models: population models, e. g. for daphnia and zebra-fish; food web models

• Ecological effect statistics: CANOCO, Community Analysis (CS)

• QSAR-software: PropertEst, MOPAC, ClogP, ECOSAR

• Data bases: e. g. PropertBase, AQUATOX, COMMPS

• Several modeling environments and tools including GIS (ArcView 8)

Haushalt

Der Gesamthaushalt des Instituts betrug in 2006 ca. 14,0 Mio. €. Davon ent-fielen 11,1 Mio. € auf den Betriebshaus-halt. Die eigenen Erträge konnten auf 8,0 Mio. € gesteigert werden (+ 14% im Vergleich zum Vorjahr). 0,66 Mio. € wurden für Normal- und Sonderinvestitionen getätigt.Zusätzlich standen 2,3 Mio. € an Aus-bauinvestitionen zur Verfügung.

Personal

2006 waren im Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie 137 Personen angestellt.

Der Frauenanteil betrug 44,3%.

Wissenschaftliche Mitarbeiter 45

Graduierte Mitarbeiter 13

Technische Mitarbeiter 42

Doktoranden 6

Diplomanden 8

Infrastruktur / Verwaltung 23

137


Das Institut in Zahlen

IMEFinanzierung2006

Mill

ione

n €

GesamthaushaltdesFraunhoferIME

Ausbauinvestitionen * vorläufige Werte Normal- und Sonderinvestitionen Betriebshaushalt

16

14

12

10

8

6

4

2

0 2001 2002 2003 2004 2005 2006*

ExterneErträgedesFraunhoferIME

Industrie und Wirtschaft * vorläufige Werte Öffentliche Auftraggeber EU Sonstige (bis 2002 inkl. EU)

Mill

ione

n €

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 2001 2002 2003 2004 2005 2006*

Sonstige 4%EU

3%

Interne Programme

10%

Industrie und Wirtschaft

30%

Öffentliche Auftraggeber

35%

Regelgrund- finanzierung

20%

Budget

The institute’s total budget for the year under review was approximately 14.0 million Euros. Proceeds towards the institute’s budget originating from contract research amounted to 8.0 million Euros which was around 14 % more than in the year before. Basic and special investments carried out by the two divisions of the institute amounted to 0.66 million Euros. In addition, 2.3 million Euros were allocated to building investments.

Staff

At the end of 2006, the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology had 137 employees.

Approximately 44,3% of the employees are female.

Scientists 45

Graduate employees 13

Technicians 42

PhD students 6

Graduate students 8

Infrastructure /administration 23

137


Institute Data, 2006

Mill

ion

€

TotalbudgetoftheFraunhoferIME

Building investment * preliminary data Basic and special investment Operating budget

16

14

12

10

8

6

4

2

0 2001 2002 2003 2004 2005 2006*

ExternalfinancingoftheFraunhoferIME

Industry * preliminary data Public EU Others (until 2002 incl. EU)

Mill

ion

€

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 2001 2002 2003 2004 2005 2006*

IMEFinancing2006

Internal programs

10%

Basic financing 20%

Others 4%EU

3%

Public 35%

Industry 30%


Die Fraunhofer-Gesellschaft auf einen Blick

DieForschungsorganisation

Forschung für die Praxis ist die zentrale Aufgabe der Fraunhofer-Gesellschaft. Die 1949 gegründete Forschungsorga-nisation betreibt anwendungsorien-tierte Forschung für die Wirtschaft und zum Vorteil der Gesellschaft. Vertrags-partner und Auftraggeber sind Indu-strie- und Dienstleistungsunternehmen sowie die öffentliche Hand. Im Auftrag von Ministerien und Behörden des Bundes und der Länder werden zu-kunftsrelevante Forschungsprojekte durchgeführt, die zu Innovationen im öffentlichen Nachfragebereich und in der Wirtschaft beitragen.

Die Wirkung der angewandten For-schung geht über den direkten Nutzen für die Kunden hinaus: Mit ihrer For-schungs- und Entwicklungsarbeit tragen die Fraunhofer-Institute zur Wettbewerbsfähigkeit der Region, Deutschlands und Europas bei. Sie fördern Innovationen, stärken die tech-nologische Weiterentwicklung, verbes-sern die Akzeptanz moderner Technik und sorgen auch für Information und Weiterbildung des dringend benötig-ten wissenschaftlich-technischen Nach-wuchses.

Ihren Mitarbeiterinnen und Mitarbei-tern bietet die Fraunhofer-Gesellschaft die Möglichkeit zur fachlichen und per-sönlichen Entwicklung für anspruchs-volle Positionen in ihren Instituten, in anderen Bereichen der Wissenschaft, in Wirtschaft und Gesellschaft. Studen-tinnen und Studenten an Fraunhofer-

Instituten eröffnen sich wegen der pra-xisnahen Ausbildung und Erfahrung hervorragende Einstiegs- und Entwick-lungschancen in Unternehmen.

Die Fraunhofer-Gesellschaft betreibt der-zeit mehr als 80 Forschungseinrichtun-gen, davon 56 Institute, an 40 Stand-orten in ganz Deutschland. Rund 12 500 Mitarbeiterinnen und Mitarbei-ter, überwiegend mit natur- oder inge-nieurwissenschaftlicher Ausbildung, bearbeiten das jährliche Forschungs-volumen von 1,2 Milliarden €. Davon fallen mehr als 1 Milliarde € auf den Leistungsbereich Vertragsforschung. Zwei Drittel dieses Leistungsbereichs erwirtschaftet die Fraunhofer-Gesell-schaft mit Aufträgen aus der Industrie und mit öffentlich finanzierten Forschungsprojekten. Nur ein Drittel wird von Bund und Ländern als Grund-finanzierung beigesteuert, damit die Institute Problemlösungen bearbeiten können, die erst in fünf oder zehn Jahren für Wirtschaft und Gesellschaft aktuell werden.

Niederlassungen in Europa, in den USA und in Asien sorgen für Kontakt zu den wichtigsten gegenwärtigen und zukünftigen Wissenschafts- und Wirt-schaftsräumen.

Namensgeber der als gemeinnützig anerkannten Fraunhofer-Gesellschaft ist der Münchner Gelehrte Joseph von Fraunhofer (1787 – 1826), der als Forscher, Erfinder und Unternehmer gleichermaßen erfolgreich war.

DieVerbündederFraunhofer-Gesellschaft

Die Fraunhofer-Institute bündeln ihre Kompetenzen in Kooperationen, um gemeinsam am Markt aufzutreten und ihren Kunden damit ein breiteres Dienstleistungsspektrum anzubieten.Fachlich verwandte Institute arbeiten in derzeit sieben Verbünden zusammen und treten gemeinsam am FuE-Markt auf. Sie wirken in der Unternehmens-politik sowie bei der Umsetzung des Funktions- und Finanzierungsmodells der Fraunhofer-Gesellschaft mit:

• Fraunhofer-Gruppe Informations- und Kommunikationstechnik

• Fraunhofer-Verbund Life Sciences• Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik• Fraunhofer-Verbund Oberflächen-

technik und Photonik• Fraunhofer-Verbund Werkstoffe,

Bauteile• Fraunhofer-Verbund Produktion• Fraunhofer-Verbund Verteidigungs-

und Sicherheitsforschung

Fraunhofer-Allianzen

Die Fraunhofer-Allianzen erleichtern den Kundenzugang zu Ergebnissen und Diensten der Fraunhofer-Gesell-schaft. Institutsübergreifende, fachlich kompetente Ansprechpartner beraten bei komplexen Aufgabenstellungen. Sie vermitteln und koordinieren geeig-nete Lösungsangebote.

• Digital Cinema• eGovernment Zentrum• Grid Computing• Optisch-funktionale Oberflächen• Photokatalyse• Rapid Prototyping• Proteinchips• Vision (Bildverarbeitung)• Reinigungstechnik


The Fraunhofer-Gesellschaft at a Glance

TheFraunhofer-Gesellschaft

Research of practical utility lies at the heart of all activities pursued by the Fraunhofer-Gesellschaft. Founded in 1949, the research organization under-takes applied research that drives eco-nomic development and serves the wider benefit of society. Its services are solicited by customers and contractual partners in industry, the service sector and public administration. The organi-zation also accepts commissions from German federal and Länder ministries and government departments to par-ticipate in future-oriented research projects with the aim of finding inno-vative solutions to issues concerning the industrial economy and society in general.

Applied research has a knock-on effect that extends beyond the direct benefits perceived by the customer: Through their research and development work, the Fraunhofer Institutes help to rein-force the competitive strength of the economy in their local region, and throughout Germany and Europe. They do so by promoting innovation, ac-celerating technological progress, improving the acceptance of new tech-nologies, and not least by disseminat-ing their knowledge and helping to train the urgently needed future gene-ration of scientists and engineers.

As an employer, the Fraunhofer-Gesell-schaft offers its staff the opportunity to develop the professional and perso-nal skills that will allow them to take up positions of responsibility within their institute, in other scientific domains, in industry and in society. Students working at the Fraunhofer Institutes have excellent prospects of starting and developing a career in industry by virtue of the practical training and experience they have acquired.

At present, the Fraunhofer-Gesellschaft maintains more than 80 research units, including 56 Fraunhofer Institutes, at 40 different locations in Germany. The majority of the 12,500 staff are quali-fied scientists and engineers, who work with an annual research budget of € 1.2 billion. Of this sum, more than € 1 billion is generated through contract research. Two thirds of the Fraunhofer-Gesellschaft’s contract research revenue is derived from contracts with industry and from publicly financed research projects. Only one third is contributed by the German federal and Länder govern-ments in the form of institutional funding, enabling the institutes to work ahead on solutions to problems that will not become acutely relevant to industry and society until five or ten years from now.

Affiliated research centers and repre-sentative offices in Europe, the USA and Asia provide contact with the regions of greatest importance to present and future scientific progress and economic development.

The Fraunhofer-Gesellschaft is a recognized non-profit organization which takes its name from Joseph von Fraunhofer (1787 – 1826), the illustrious Munich researcher, inventor and entrepreneur.

TheFraunhoferresearchalliances

The institutes of the Fraunhofer-Gesell-schaft have organized themselves into seven research alliances, each specializ-ing in a specific area of technology, in order to promote collaboration in related disciplines and offer customers a unique source of coordinated joint services:

• Fraunhofer Information and Communication Technology Group

• Fraunhofer Life Sciences Alliance• Fraunhofer Materials and Compo-

nents Alliance• Fraunhofer Microelectronics Alliance• Fraunhofer Production Alliance• Fraunhofer Surface Technology and

Photonics Alliance• Fraunhofer Defense and Security

Alliance

Fraunhofernetworks

The Fraunhofer networks facilitate customer access to the services and research results of the Fraunhofer-Gesellschaft. Common points of contact for groups of institutes active in related fields provide expert advice on complex issues and coordinate the development of appropriate solutions:

• Digital Cinema• eGovernment Center• Grid Computing• Optical-functional Surfaces• Photocatalysis• Rapid Prototyping• Proteinchips• Vision (Image Processing)• Cleaning Technology

Fraunhofer-GesellschaftzurFörderungderangewandtenForschunge.V.

Postfach 20 07 3380007 MünchenHansastraße 27 c80686 München, GermanyTel: +49 (0) 89/12 05-0Fax: +49 (0) 89/12 05-75 [email protected]


Fraunhofer-Verbund Life Sciences

Durch die Bündelung der komplementä-ren Kernkompetenzen der Fraunhofer-Institute für Biomedizinische Technik IBMT, Grenzflächen- und Bioverfahrens-technik IGB, Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME, Toxikolo-gie und Experimentelle Medizin ITEM sowie Zelltherapie und Immunologie IZI im Fraunhofer-Verbund Life Sciences (VLS) ergibt sich ein breites Methoden-spektrum und Dienstleistungsangebot, das durch den Dialog mit unseren Ko-operationspartnern in der Wirtschaft zur Steigerung unserer Innovations-kraft führt. Die internationale Ausrich-tung des Verbundes – dokumentiert durch Niederlassungen in Nordamerika (IME) und China (IBMT) – trägt der Globalisierung des Wirtschaftslebens Rechnung.

Im Kompetenzfeld „Prozessentwicklung für biologische und medizinische An-wendungen“ beschäftigt sich der VLS unter anderem mit Verfahren zur opti-mierten Gewinnung rekombinanter Pharmawirkstoffe und industriell nutz-barer Enzyme aus mikrobiellen, pflanz-lichen, tierischen und humanen Expres-sionssystemen, mit der Entwicklung und Anwendung von Biochips, mit mikrosystembasierten Biohybriden, mit der Kryobiotechnologie und auch mit der Membrantechnologie zur effektiven Trennung von Stoffen.

Für die Indikationen Herzkreislauf- und Stoffwechselerkrankungen, Multiple Sklerose, Allergien sowie Tumor- und Autoimmunerkrankungen wird im Geschäftsfeld „Entwicklung und Prü-fung von Pharmawirkstoffen und Medizinprodukten“ auf der Basis von Genom- und Proteomuntersuchungen nach neuen Targets für Diagnostik und Therapie gesucht. Die Entwicklung von Antikörpern spielt hier eine besondere Rolle. Vielfältige präklinische, pharma-

kologische und klinische (Atemtrakts-) Forschungen und Zulassungsstudien, auch nach GLP/GCP, zählen ebenso zu den Kernkompetenzen dieses Geschäfts-feldes.

Im Kompetenzfeld „Biomaterialien und Tissue Engineering“ bietet der Verbund Innovationen für bioadaptive Materia-lien, biomimetische Grenzflächen, orga-noide Zellsysteme und Implantate. Auch zelltherapeutische Ansätze wer-den entwickelt.

Eine weitere Kompetenz des Verbundes, „Umweltbiotechnologie, Umwelt- und Verbraucherschutz“, hat ihren Schwer-punkt auf toxikologischen und öko-toxikologischen Untersuchungen, Stoffbewertungen und Risikobetrach-tungen, auch was genetisch veränderte Organismen und Lebensmittelsicher-heit betrifft, ebenso auf dem Gebiet der Entwicklung biotechnologischer Möglichkeiten zur Dekontamination von Boden, Wasser und Luft.

Ansprechpartner

Fraunhofer-VerbundLifeSciences

Verbundsvorsitzender:Prof. Dr. Dr. Uwe HeinrichNikolai-Fuchs-Str. 130625 HannoverTel: +49 (0) 5 11/53 50-1 20Fax: +49 (0) 5 11/53 50-1 [email protected]

Leiter der Geschäftsstelle undAssistent des Verbundsvorsitzenden:Dr. Claus-Dieter KroggelTel: +49 (0) 5 11/53 50-1 03Fax: +49 (0) 5 11/53 50-1 [email protected]


Fraunhofer Life Sciences Alliance

BusinessAreas

• Accelerated Drug Development – Individualized Treatment

• Regenerative Medicine – Controlled Self-healing

• Production and Safety of Food and Animal Feed – Functional Food

• Biotechnical Production, Evaluation and Testing of Substances – Environmental and Consumer Protection

The Fraunhofer Life Sciences Alliance (VLS) pools the Fraunhofer Gesell-schaft’s competencies in biology, bio-medicine, pharmacology and toxicol-ogy. Following the common principle of „Research for human health and the environment“, the Fraunhofer Institutes for Biomedical Engineering (IBMT), Interfacial Engineering and Biotechnology (IGB), Molecular Biology and Applied Ecology (IME), Toxicology and Experimental Medicine (ITEM) and Cell Therapy and Immunology ( IZI ) offer concentrated expertise both in the preventive areas of environmental and consumer protection and also in the regenerative areas of medical therapy and ecological recovery.

Due to its extensive dialog with nume-rous collaborative partners in industry, the Alliance can effectively enhance its innovation capabilities. Moreover, the international orientation of the Alliance, which maintains branches in North America (IME) and China (IBMT), is a prerequisite for meeting the globa-lization challenges of today’s business.

The key activities in the field of „Pro-cess Development for Biological and Medical Applications“ include methods for an optimized production of recom-binant pharmaceuticals and enzymes for industrial use with microbial, plant, animal, and human expression systems, and development and use of different biochips. Microsystem-based biohybrids, cryo-biotechnology, and membrane technology for effective substance separation are further important areas of research work.

On the basis of genome and proteome studies, our field of „Development and Testing of Pharmaceuticals and Medical Products“ aims at finding novel targets for diagnostic and therapeutic pur-

poses, including cardiovascular diseases, metabolic disturbances, multiple scle-rosis, allergies, tumor and autoimmune diseases. Within this context, the development of antibodies is of pivotal importance. The expertise of this field also includes numerous preclinical, pharmacological and clinical (airway) research projects and registration studies, which can be carried out in accordance with GLP/GCP.

Within the field of „Biomaterials and Tissue Engineering“, the Alliance develops innovative ideas for bioadap-tive materials, biomimetic interfaces, organoid cell systems, and implants; equally important, this field of research focuses on the development of cell-based therapy approaches.

Our activities in the field of „Environ-mental Biotechnology and Environ-mental and Consumer Protection“, deals primarily with toxicological and ecotoxicological studies as well as sub-stance and risk assessments, including genetically modified organisms (GMOs) and food safety. Finally, emphasis is also placed on the development of biotechnological methods for deconta-mination of soil, water and air.

Contact

FraunhoferLifeSciencesAlliance

Alliance Chairman:Prof. Dr. Dr. Uwe HeinrichNikolai-Fuchs-Str. 130625 Hannover, GermanyTel: +49 (0) 5 11/53 50-1 20Fax: +49 (0) 5 11/53 50-1 [email protected]

Head of the Alliance Office and Assistant to Alliance Chairman:Dr. Claus-Dieter KroggelTel: +49 (0) 5 11/53 50-1 03Fax: +49 (0) 5 11/53 50-1 [email protected]



Forschungsarbeiten und Anwendungen 2006

Research Activities and Applications 2006

Erste komplexe Ansätze zur Manipulation des Isoprenoidstoffwechselweges in Pflanzen


Hintergrund des Vorhabens

In Pflanzen wurden etwa 30 0000 Sub-stanzen aus der Gruppe der Isoprenoide beschrieben, die dem Primär- (z. B. Carotenoide; Tetraterpenoide) und Sekundärmetabolismus (z. B. Artemisi-nin, ein Sesquiterpenoid und das wirk-samste bekannte Anti-Malariamittel) zuzuordnen sind. Am Anfang der Bio-synthese der diversen Seitenzweige der Isoprenoide (Hemi-, Mono-, Di-, Sesqui,- Tri- Tetra- und Polyisoprenoide) steht das Isopentenylpyrophosphat (IPP), welches in Pflanzen über den cytosolischen Mevalonat- (MEV) und den plastidären Methylerythritolphos-phat (MEP)- Biosyntheseweg zur Ver-fügung gestellt wird. Aus dieser Situa-tion ergibt sich ein komplexes biosyn-thetisches Netzwerk, wobei die Auf-klärung der Regulation bestimmter Seitenzweige am Anfang steht und stark von der Regulation der anderen Seitenzweige abhängt.

Für viele Isoprenoide des Sekundär-metabolismus wurden biologische

Aktivitäten mit enormer medizinischer und ernährungsphysiologischer, und damit auch ökonomischer, Bedeutung identifiziert, z. B. das Antitumor-Diter-penoid Taxol und diverse Triterpenoide (Phytosterole/Limonoide als gesundheits-fördernde Nahrungsergänzungsmittel, cytotoxische Saponine). Im Gegensatz zu den anderen Seitenzweigen der Isoprenoidbiosynthese wurden bislang kaum gentechnische Ansätze zur Mani-pulation von Triterpenoiden (triter-penoid metabolic engineering, zur Bio-synthese siehe Fig. 1) in Pflanzen unter-nommen.

Ansätze und Projektbeschreibung

Das Ziel, einen höheren Ertrag ökono-misch relevanter Triterpenoide in Pflan-zen zu generieren, soll auf zwei Wegen erreicht werden: Zum einen werden bekannte biosynthetische Gene aus der Modellpflanze Arabidopsis thaliana in diversen Pflanzen (Arabidopsis, Tabak, Schwarzkümmel) überexpri-miert, um deren Effekt auf die Kon-zentrationen von spezifischen Triter-penoiden hin zu untersuchen. Neben diesem „konservativen“ Ansatz werden zum anderen langfristig Regulatorgene der Triterpenoidbiosynthese identifi-ziert und für das „Triterpenoid Meta-bolic Engineering“ eingesetzt. Hierfür werden spezifische Inhibitoren von Enzymen der Triterpenoidbiosynthese, die z. B. als Cholesterol-Inhibitoren in der Medizin erprobt sind, an Pflanzen getestet. Sofern diese Stoffe einen Effekt auf die Pflanzenentwicklung und den Isoprenoidgehalt zeigen, werden die unter diesen Bedingungen gemeinsam regulierten Gene und vor-geschaltete Regulatorgene zugänglich und im Metabolic Engineering einsetz-bar.

Ergebnisse und Ausblick

Fünf Gene (HMGR, FPS, SQS, SQMO und OSC, vgl. Fig. 1) wurden auf zwei Transformationsvektoren assembliert, und in ersten Experimenten wurden transgene Tabak- und Arabidopsis-Pflanzen generiert, die vier Varianten der HMGR in Kombination mit der SQS stark exprimieren. Parallel dazu wurde ein schnelles Screening-Verfahren der Pflanzen über Dünnschichtchromato-graphie entwickelt, welches zeigt, dass die Kombination der SQS mit der HMGR in Tabak eine noch zu identifi-zierende Substanz produziert, die weder in Wildtyptabak noch durch SQS-Expression alleine produziert wird (Fig. 2 a). Die Addition der anderen Gene zu diesem „Di-Transgen“ und deren metabolische Konsequenz sind im Gange.

Für die langfristige Planung des Triter-penoid Metabolic Engineering wurde ein Inhibitor indentifiziert, der bei nied-rigen Konzentrationen das Pflanzen-wachstum fördert und bei höherer Kon-zentration inhibiert (Fig. 2 b). Dieser duale Effekt verdeutlicht die starke Interdependenz der verschiedenen Seitenzweige des biosynthetischen Netz-werks der Isoprenoidbiosynthese und das Potenzial der gewählten Strategie, z. B. in Arabidopsis neue Regulations-mechanismen der Triterpenoidbiosyn-these aufzuklären und diese in zukünf-tigen Ansätzen des Metabolic Enginee-ring zu nutzen.

Die Arbeiten wurden mit Mitteln des Fraunhofer IME und der WWU Münster durchgeführt.

Figure 1: Schematic overview of triterpenoid biosynthesis


Isoprenoid Metabolic Engineering – First Steps towards Complex Triterpenoid Manipulations in Plants

Background of the Project

In plants, approximately 30,000 isopre-noid compounds have been described that are either primary metabolites (e. g. carotenoids; tetraterpenoids) or secondary metabolites (e.g. Artemisi-nine, a potent anti-malarial sesquiter-penoid). The diverse branches of iso-prenoid biosynthesis (hemi-, mono-, di-, tri-, tetra- and polyisoprenoids) are all synthesized from isopentenylpyro-phosphate (IPP), which in plants is delivered by the cytosolic mevalonate (MVA) and the plastidial methylery-thritol (MEP) pathways. Underlying this is a complex biosynthetic network, whose regulation in the context of the diverse biosynthetic branches is only just beginning to be resolved.

Many isoprenoids have medically or nutritionally relevant properties, and thus have an enormous potential eco-nomic impact. Examples include the anti-tumor diterpenoid Taxol and diverse triterpenoids such as phyto-sterols and limonoids as nutraceuticals, and the cytotoxic Saponins. In contrast to other branches of the isoprenoid network, there has been little interest in triterpenoid metabolic engineering in plants (see Fig. 1).

Approaches and Project Description

The goal to generate plants with higher yields of economically relevant triter-penoids will be achieved via two rou-tes: 1) known biosynthetic genes from the model plant Arabidopsis thaliana will be over-expressed in diverse plants (Arabidopsis, tobacco and black cumin) to analyze their effect on the concen-trations of specific triterpenoids; 2) regulatory factors involved in triter-penoid biosynthesis will be identified and utilized in metabolic engineering

experiments. Therefore, specific inhibi-tors of triterpenoid biosynthesis already used in research as cholesterol-lower-ing drugs will be tested on plants to see if they affect development and iso-prenoid content. Co-regulated isopre-noid biosynthetic genes and their upstream regulators will thus become available for triterpenoid metabolic engineering.

Results and Perspectives

Five genes (HMGR, FPS, SQS, SQMO and OSC, see Fig. 1) were assembled on two transformation vectors and, in an initial series of experiments, transgenic tobacco and Arabidopsis lines were generated that strongly over-expressed four variants of HMGR in combination with SQS. A rapid procedure was developed to screen the plants by thin-layer chromatography (TLC), which demonstrated that a substance yet to be identified is produced in subpopula-tions of such HMGR+SQS lines (Fig. 2 a). The consequences of adding further genes to such plants will be evaluated soon.

For the long-term regulatory experi-ments, an inhibitor was identified that promotes plant growth at low con-centrations but inhibits growth at higher concentrations (Fig. 2 b). This dual effect demonstrates the strong interdependence of different branches within the isoprenoid biosynthetic net-work, and shows how such an approach could help to identify new regulatory mechanisms for use in triter-penoid metabolic engineering.

The project is jointly financed by the Fraunhofer IME and the University of Münster.

Contact / Ansprechpartner

Prof. Dr. Dirk Prüfer Dr. Kai MüllerFraunhofer IMEc /o Institute for Biochemistry and Biotechnology of Plants, WWU MünsterPhone: +49 (0)2 41/8 32 23 02E-mail: [email protected]

Figure 2: TLC analysis of plants overexpressing SQS and MGR

a WT SQS SQS SQS SQS SQS HMGc HMGcm HMG HMGm

Not jet identified

Sterols


Klonales Zellkultursystem

Hintergrund

Transgene Pflanzen bieten in Bezug auf die Produktion pharmazeutischer Pro-teine eine Reihe von Vorteilen gegen-über Säugerzellen und Bakterien. Aller-dings haben sie lange Wachstumszei-ten, wenn nicht die kontrollierten und präzisen Wachstumsbedingungen, wie sie beispielsweise über Fermentations-systeme geboten werden können, zur Verfügung stehen. Pflanzliche Zell-kulturen bieten hier eine ideale Alter-native – es können die Sicherheit und Ökonomie pflanzlicher Systeme mit der Beständigkeit und Geschlossenheit von Fermentationssystemen kombiniert werden. Leider sind transgene Pflanzen aufgrund niedriger Erträge und langer Entwicklungszeiten zur Herstellung von stabilen Zelllinien derzeit nicht ökono-misch einsetzbar.

Das Fraunhofer Center für Molekulare Biotechnologie in Newark, Delaware, USA, hat eine neue Technologie für die Produktion rekombinanter Proteine in einem geschlossenen pflanzlichen Sys-tem entwickelt. Es basiert auf klonalen Zelllinien oder Kulturen, in denen sich ein partikuläres Pflanzenvirus, das die genetische Information für das zu pro-duzierende Zielprotein trägt, repliziert und das rekombinante Protein produ-ziert.

Da sich das Pflanzenvirus in der Pflanzenzelle in hohen Kopienzahlen repliziert und die Zelle dazu bringt, eher die Gene des viralen Genoms zu produzieren, können deutlich höhere und nachhaltigere Proteinexpressions-level erreicht werden.

Ziele

Zielsetzung dieses Projektes war die Entwicklung Virus-tragender klonaler Pflanzenzellkulturen als effizientes Expressionssystem für rekombinante Proteine. Wir haben das System zu-nächst mit grün fluoreszierendem Pro-tein (GFP) als Reporter etabliert und nachfolgend das gleiche System zur Produktion pharmazeutischer humaner Proteine eingesetzt.

Ergebnisse

Auf festem Medium wachsende Pflan-zen wurden mit viralen Vektoren trans-fiziert, die das GFP als Transgen kodier-ten (Fig. 1). Von diesen Platten wurden Klone selektiert, graduell expandiert und zu Suspensionskulturen entwickelt. Diese wurden inzwischen über einen längeren Zeitraum aufrecht erhalten und produzieren nach wie vor rekom-binantes GFP.

Das System wird kontinuierlich weiter-entwickelt und verbessert. Neben GFP, das als Reporter zum Nachweis der Funktionalität der Technologie einge-setzt wurde, wird diese Technik vom CMB ebenfalls genutzt, um pharma-zeutisch relevante Proteine wie huma-nes Wachstumshormon zu exprimieren. Gleichzeitig wird in Kooperation mit dem IME ein Prozess zur großtechni-schen Produktion dieses klonalen Zell-kultursystems vorangetrieben.

Fazit

Klonale Zellkulturen liefern ein nutzba-res und nachhaltiges System zur groß-technischen Produktion rekombinanter Proteine in komplett geschlossenen Systemen und bieten somit eine höhere Sicherheit im Vergleich zu Säugerzell-kulturen oder mikrobiellen Fermenta-tionssystemen.

Figure 1:Cells infected with engineered plant viruses. Panel A shows cell cultures expressing GFP 48 hours after inoculation. The plate on the right contains uninoculated cells. Panel B shows the selection of producer lines. The plates have been illuminated with a long wave hand-held ultraviolet lamp.

A B


Clonal Cell Line Technology (CCLT)

Background

Transgenic plants offer many advan-tages over mammalian cells and bacte-ria for the production of pharmaceuti-cal proteins, but they have long de-velopment times and lack the precise growth conditions that fermenter sys-tems provide. Plant cell cultures offer the ideal compromise, with the safety and economy of plant systems, but also the consistency and containment of the fermenter. Unfortunately, trans-genic plant cells are not yet economi-cally viable because of the low yields and the time taken to produce a stable cell line.

The Fraunhofer Center for Molecular Biotechnology (CMB) in Delaware, USA, has developed a new technology for the contained production of re-combinant proteins. This is based on clonal cell lines or clonal cell cultures in which a plant virus containing a par-ticular transgene replicates and pro-duces the recombinant protein.

Because the plant virus replicates to a high copy number within the plant cell and diverts resources towards the expression of viral genes, much higher and more sustainable recombinant protein expression levels can be achieved.

Aims

The aim of the project was to develop virus-containing clonal plant cell cul-tures as an efficient expression system for recombinant proteins. We initially tested the system with a reporter gene, encoding green fluorescent pro-tein (GFP) and then attempted to use the same system to produce a pharma-ceutical human protein.

Results

Plant cells growing on plates of solid medium were transduced with viral vectors carrying the GFP transgene (Fig. 1). Clones selected from the above plates were then gradually scaled up and developed into suspen-sion cultures. These suspension cul-tures have been maintained for ex-tended periods of time, and continue to express the recombinant GFP.

The system is undergoing further de-velopment and improvement. In addi-tion to GFP, which was used as a reporter to demonstrate the feasibility of this technology, the Center is also using this technology to express pharmaceutically important proteins such as human growth hormone. At the same time, the CMB is establishing procedures for the large-scale cultiva-tion of these clonal cell cultures in an ongoing project with the IME.

Conclusions

Clonal cell cultures provide a useful and sustainable system for the large scale production of recombinant pro-teins in fully contained conditions and offer higher safety compared to mammalian cell cultures or microbial fermentation systems.


Dr. Vidadi YusibovTel: +1 302 369 37 [email protected]


Ausgangssituation

Eine frühzeitige Detektion von Erkran-kungen ist eine der wichtigsten Grund-voraussetzungen zur Verbesserung neuer Therapieansätze. Dies gilt insbe-sondere für die Behandlung maligner Erkrankungen oder auch für Krankhei-ten, wie chronische Erkrankungen, die einer starken Überwachung bedürfen. Ziel der molekularen Bildgebung (mole-cular imaging) ist eine nicht-invasive Detektion spezifischer molekularer Pro-zesse in vivo. Damit stellt sie ein poten-tes Handwerkszeug für neue Diagnose-ansätze dar, das zu einer signifikanten Verbesserung mit hohem Potenzial zur Kostenreduktion im Gesundheitswesen beitragen kann. Aus diesen Gründen hat sich die molekulare Bildgebung in den letzten Jahren sehr schnell und stark entwickelt.

Aufgabe

Grundvoraussetzungen für eine erfolg-reiche molekulare Bildgebung sind starke Signale, hohe Auflösung und vor allem Spezifität. Um mögliche Applika-tionsfelder zu identifizieren und neue, gerichtete Kontrastmittel zu entwi-ckeln, wird ein multidisziplinäres Team von Spezialisten (Chemiker, Molekular-biologen, Immunologen, Physiker, Ingenieure) benötigt. In einer Koopera-tion des Fraunhofer IME mit den Philips Forschungslaboren in Aachen wurde ein Forschungsprojekt initiiert, das sich durch die Kombination des chemischen Know-hows auch im Bereich Nano-partikel von Philips mit der molekular-biologischen Expertise des IME, insbe-sondere auf dem Gebiet der Tumoran-tigen-spezifischen rekombinanten Anti-körperfragmente, auszeichnet. Haupt-zielsetzung war zunächst die Entwick-lung gerichteter Kontrastmittel für die Onkologie, die nachfolgend auf kardio-

vaskuläre Erkrankungen sowie chroni-sche Entzündungen erweitert werden sollten. In einem ersten Teilschritt sollte ein einfaches Verfahren zur Erstellung Antikörper-konjugierter Kontrastmittel unter physiologischen Bedingungen erarbeitet und die resultierenden Nano-partikel auf ihren möglichen Einsatz in entsprechenden Tiermodellen unter-sucht werden.

Projektbeschreibung

Initiale Aufgabe war die Entwicklung biokompatibler optischer Nanopartikel, die eine gerichtete Immobilisierung rekombinanter Antikörper an der Ober-fläche erlauben sollten. Als zu verwen-dendes Format eines Bindeliganden wurde ein einzelsträngiges Antikörper-fragment (scFv) gewählt, da dies mit der hohen Spezifität eines monoklona-len Antikörpers ausgestattet und den-noch von geringer Größe ist. Da die optische Detektion ein relativ einfaches System für diese frühe Entwicklung darstellt, wurden als optisch-detektier-bare Signalgeber Halbleiterpartikel, sog. quantum dots (QD), eingesetzt. Diese Nanopartikel (10 – 30 nm) zeich-nen sich durch eine hohe Quantenaus-beute aus und dadurch, dass die emit-tierte Wellenlänge über eine Einstellung der Teilchengröße justierbar ist. Auf-grund der am IME verfügbaren Model-le (Zell-basierte Assays bis Tiermodelle) wurde das Tumor-assoziierte Antigen MUC-1 und sein korrespondierendes scFv M12 zum Aufbau des Nachweis-systems eingesetzt. Die aberrante und

erhöhte Expression von MUC-1 ist ein Charakteristikum verschiedener Tumore einschließlich Mammakarzinomen.

Ergebnisse

Eine gerichtete und kovalente Immobi-lisierung des scFv auf den QD gewähr-leistet eine maximale Verfügbarkeit seiner Antigenbindungsstelle. Die Kon-strukte waren in humanem Serum über mehrere Wochen stabil. Durch konfo-kale Mikroskopie konnte die spezifische Bindung an MUC-1-positive Zelllinien im Vergleich zur Negativkontrolle ein-deutig nachgewiesen werden. Durch die anschließende Konjugation weite-rer scFv an die funktionalisierten QD konnte die universelle Verwendung des gerichteten Immobilisierungsverfahrens bestätigt werden.

Fazit

Derzeit werden die beschriebenen Kon-jugate zur Mikroskopie eingesetzt. Im nächsten Schritt soll ihr Einsatz in der optischen Bildgebung an Mäusen ver-tiefend evaluiert werden. Dazu wurden am IME bereits sowohl verschiedene Tumormodelle als auch chronische Ent-zündungsmodelle etabliert.

Partner

Dr. Helga Hummel Philips Forschungslabore, Aachen

Figure 1: Schematic representation of a scFv conjugated to a QD

Antikörper-konjugierte Kontrastmittel zur optischen Bildgebung


Background

Early disease detection remains one of the most effective means for improving the outcome of therapy. This holds true especially for cancer treatment, but also for other chronic diseases that require frequent monitoring. Molecular imaging is a non invasive method for the in vivo detection of molecular processes, and as such could be use-fully deployed for early disease detec-tion. Accordingly, molecular imaging could contribute significantly to the improvement of healthcare and, very importantly, could also help to reduce costs. Therefore, interest in molecular imaging has grown rapidly over the last few years.

Aims

Successful molecular imaging requires a strong signal, high resolution, and most importantly, specificity. A multi-disciplinary team of chemists, molecular biologists, immunologists, physicians and engineers is therefore needed to develop new targeted contrast agents and potential applications in molecular medicine. The Fraunhofer IME and Philips Research Aachen have initiated a joint project combining Philips nano-particle and chemistry know-how with IME expertise in the molecular biology of disease targets and recombinant antibody fragments. The aim is to develop targeted contrast agents applicable in oncology, cardiovascular disease and chronic inflammation. The initial goal is to develop optical cont-rast agents ready for in vivo testing in suitable mouse models.

Approach

The primary task is to develop methods to conjugate biological molecules and non-biological particles that need to be made biocompatible. A single chain antibody fragment (scFv) was chosen as the biological targeting component because of its high specificity and small size. Semiconductor particles, also known as quantum dots (QDs), were selected as the detection component because they are small (10 – 30 nm), have strong emission profiles, can be adapted to emit at different wave-lengths, and optical detection is a rela-tively easy method for initial testing. Based on the available range of models we chose MUC-1 as the target (using M12 as the scFv for detection). Aber-rant and/or increased expression of MUC-1 is a marker for several types of cancer including mammary carcinoma.

Results

The scFv and QD were conjugated in an oriented and covalent fashion to provide maximum access to the anti-body’s binding site. The constructs were stable in human serum for several weeks. Using confocal microscopy, we were able to demonstrate specific bind-ing to cell lines expressing the MUC-1 antigen, whereas there was no binding to non-expressing cell lines. We have also conjugated other scFvs to QDs, and these experiments confirmed the universal applicability of the linking technology developed.

Outlook

Currently, we can use the conjugates for microscopy. The next steps will involve testing whether the constructs can be used for in vivo optical imaging in mice. To that end we have several animal models available representing several types of cancer as well as chronic inflammation.

This project was a collaboration between Philips Research Laboratory Aachen (PFA) and Fraunhofer IME and partially financed by PFA.


Dr. Theo ThepenTel: +49 (0) 2 41/60 85-1 11 [email protected]

Dr. Michael HuhnTel: +49 (0) 2 41/60 85-1 31 [email protected]

Figure 2: Optical sections through a cell that binds a scFv conjugated to a red fluorescent QD. The nucleus is stained blue.

Antibody-based Targeted Contrast Agents for Optical Imaging

Ch1 + Ch2 + Ch3 Ch1 + Ch2 + Ch3 Ch1 + Ch2 + Ch3

Figure 1: The cultivation of tobacco plants allows the safe and cost-effective production of pharmaceutical proteins.

Ausgangssituation

Der Bedarf an rekombinanten Protei-nen für diagnostische und pharmazeu-tische Anwendungen steigt aufgrund des rasanten Wissenszuwachses in der biomedizinischen Forschung ständig. Ein besonderes Augenmerk wird auf rekombinante Antikörper gelegt: Auf-grund ihrer einzigartigen Spezifität und der Möglichkeit zur Kopplung an andere Stoffklassen ergibt sich eine immense Bandbreite an diagnostischen und therapeutischen Anwendungsbe-reichen (Fig. 3). Die Produktion von Antikörpern erfolgt standardmäßig in tierischen Zell-kulturen, deren Kapazitäten allerdings limitiert sind, so dass der steigende Bedarf an Antikörpern in den nächsten Jahren nicht mehr gedeckt werden kann. Folglich besteht großes Interesse an der Etablierung innovativer Produk-tionssysteme.Pflanzen stellen eine besonders attrak-tive Alternative zum konventionellen Produktionssystem dar, da komplexe Proteine synthetisiert werden können und sich das System leicht auf einen großen Produktionsmaßstab erweitern lässt (Fig. 1).

Aufgabe

Am Beispiel des humanen Antikörpers M12 wurde eine Machbarkeitsstudie zur Produktion in pflanzlichen Systemen sowie der Überprüfung seines Poten-zials in der Diagnostik von Adenokarzi-nomen durchgeführt.

Projektbeschreibung

Der Antikörper M12 erkennt die unter-glykosylierte Form des Oberflächen-membranproteins Mucin-1, das einen charakteristischen Tumormarker für Adenokarzinome darstellt. Da der Anti-körper humanen Ursprungs ist, sind die besten Voraussetzungen für eine hohe Verträglichkeit bei therapeutischen Anwendungen gewährleistet. Das Auftreten von abweisenden Immun-antworten (HAMA = Humane-Anti-Maus-Antikörper-Antworten), die eine rasche Neutralisierung des Proteins herbeiführen, ist nicht gegeben. Für die Produktion wurde Tabak als Wirtspflanze gewählt, da er keine Nahrungsmittelpflanze ist und als biolo-gisch sicher bewertet wird.

Ergebnisse

Die Gene für die schwere und leichte Kette des Volllängenantikörpers M12 wurden in pflanzliche Expressionsvek-toren kloniert, die zur Transformation von Tabakpflanzen genutzt wurden. Nach der stabilen Integration der Expressionskassette in das Pflanzen-genom wurden die Antikörperketten in den transgenen Tabakpflanzen produ-ziert und assemblierten zu intakten IgG Molekülen. Der Antikörper konnte aus Blattmaterial isoliert und effizient gereinigt werden (Fig. 2).

Die biologische Funktionalität des rekombinanten Proteins wurde durch spezifische Bindung an Adenokarzino-mazellen belegt (Fig. 4). Da die Menge an gebildetem M12 Antikörper – im Vergleich zu anderen in Tabak expri-mierten Antikörpern – außerordentlich hoch ist, ist eine ausgezeichnete Prote-inausbeute nach Vergrößerung des Produktionsmaßstabes zu erwarten.

Fazit

Im Rahmen des Projektes konnte bereits gezeigt werden, dass der gegen einen Tumormarker gerichtete Antikörper M12 von Tabakpflanzen funktional und in großen Mengen produziert wird. Im weiteren Verlauf soll die Eig-nung des Antikörpers für diagnostische Anwendungen durch Nachweis der gerichteten Bindung an Tumoren im Mausmodell belegt werden.

Das Projekt wird vom Bundesministe-rium für Bildung und Forschung finan-ziert.

Figure 2: The plant-derived antibody M12 was purified by affinity chromatography. The protein gel shows the intact heavy and light antibody chains. M: protein marker.


Molekulares Farming – Produktion und Charakterisierung des Tumor- spezifischen Antikörpers M12 in Pflanzen

M M12

kDa

55

35

25

Background

The demand for diagnostic and thera-peutic recombinant proteins is increas-ing due to advances in biomedical research. Antibodies remain a major focus of this research. Their binding specificity, and ability to conjugate with different biochemical effectors, underlies an enormous range of diag-nostic and therapeutic applications (Fig. 3). Mammalian cell culture is the standard system for antibody production but capacity is limited, suggesting we may face shortfalls in the production of new antibodies within the next few years. As a consequence, there is much interest in the establishment of innovative new production systems to meet the anticipated capacity crunch.Plants may provide a much needed alternative to mammalian systems, since they are also able to synthesize complex proteins but are much more scalable and offer economic incentives in large-scale production (Fig. 1).

Aims

We chose human antibody M12 as a model protein to conduct a feasibility study on the production of therapeutic antibodies in plants. We also evaluated the potential of this plant-derived anti-body as a diagnostic reagent for ade-nocarcinoma.

Approach

Antibody M12 recognises the under-glycosylated version of the membrane-bound surface protein mucin-1, a char-acteristic marker of adenocarcinomas. The antibody is of human origin, thus ensuring a high degree of therapeutic compatibility and the absence of nega-tive consequences such as the HAMA (human anti-mouse antibody) res-ponse, which accelerates clearance from the body. Tobacco was chosen as the host plant because of its high biomass yield and status as a non-food/non-feed species, making it attractive in terms of bio-safety requirements.

Results

Genes encoding the heavy and light chains of the full-size M12 antibody were inserted into plant expression vectors and introduced into tobacco. After stable integration into the plant genome, the expression cassettes pro-duced intact antibody chains in the tobacco plants, which assembled cor-rectly into IgG molecules. The antibody was isolated from leaf material and purified (Fig. 2). Its bio-logical activity was demonstrated by specific binding to adenocarcinoma cells (Fig. 4).Since the amount of M12 antibody

produced in the plants is remarkably high in comparison to other antibodies produced in tobacco, very high protein recovery rates can be expected after upscaling.

Conclusions

We have been able to produce large amounts of a functional tumour- specific antibody in tobacco plants.The next goal is to prove that the anti-body can be used as a diagnostic tool by demonstrating in vivo binding to tumours in a mouse model.


Dr. Stefan SchillbergTel: +49 (0) 2 41/60 85-1 10 [email protected]

Dr. Nicole RavenTel: +49 (0) 2 41/60 85-1 24 [email protected]

Figure 4:Binding of antibody M1 to the breast cancer cell line MCF-7 has been demonstrated by FACS.

Figure 3: The 3 D structure of a monoclonal antibody (mAb). As of this year, 29 mAb-based products have been approved in the US and Europe, but the mAb market has grown rapidly in recent years, reaching sales of $14 billion in 2006.


Molecular Farming – Production and Characterization of the Tumour-specific Antibody M12 in Plants

MFC-7 cells without addition of antibody

MFC-7 cells incubated with antibody

Figure 1: The early phase of research involved a vast number of parallel media design and additive experiments carried out in shake-flasks.

Hintergrund

Pflanzensuspensionskulturen sind in der Lage, komplexe humane Proteine mit pharmazeutischer Relevanz, wie z. B. Volllängenantikörper, in hoher Qualität (Fig. 2) und unter Anwendung kontrol-lierter, reproduzierbarer Kultivierungs-techniken zu synthetisieren. Gegenüber tierischen Zellkulturen würden auf Pflanzensuspensionskultur basierende Expressionssysteme erhebliche ökono-mische Vorteile bieten, insbesondere bei den Kosten der GMP-gerechten Reinigung – Stichwort „Virusvalidie-rung“. Die kommerzielle Anwendung scheitert derzeit lediglich an der noch nicht einhellig geklärten Frage der Im-munogenität von pflanzenspezifischen Glykosylierungsmustern und den im Vergleich zu den „Jackpot“-Klonen der tierischen Zellkultur reduzierten Produk-tivitätsraten.

Projektziel

Die Produktivität von Expressionssyste-men für rekombinante Proteine kann – systemübergreifend – einerseits durch Zelllinienentwicklung (Promotoren, gezielte Integration im Genom, Stoff-wechselengineering, effektive Selektion guter Produzenten), andererseits durch Methoden der Medien- und Prozess-entwicklung (Zusammensetzung, Induk-tion, Kultivierungsdauer, Zelldichte, Reinigungseffizienz) verbessert werden. Am IME wurden in mehrjähriger For-schung Kultivierungsmedien und -strategien entwickelt, die – wie hier am Beispiel des humanen Volllängen-antikörpers 2G12 gezeigt – eine 10 – 20 fache Verbesserung der Produk-tivität von Prozessen zur Herstellung von rekombinanten Proteinen in Pflan-zensuspensionskultur ermöglichen.

Stand des Projekts

Wachstum und Produktivität von Pflan-zensuspensionskulturen wurden we-sentlich mit Hilfe strategischer Eigen-mittel untersucht. Zu den wesentlichen Parametern gehörten die Zusammen-setzung der Nährmedien in Bezug auf verschiedene Makroelemente und Addi-tive, die die Balance zwischen Synthese- und Abbaurate des Produkts beinflussen (im Schüttelkolben, Fig. 1), sowie die Anwendung komplexerer Kultivierungs-strategien bis hin zu kontinuierlichen, kaskadierten Bioreaktoren mit Wachs-tums- und Produktionsphasen.

Mittlerweile haben sich einige Schlüs-selfaktoren herauskristallisiert, die im Expressionssystem Nicotiana tabacum cv BY-2 mit verschiedenen Proteinen Steigerungen der Produktivität um den Faktor 10-20 zulassen und das System damit in Bereiche bringen, in dem industrielle Prozesse ökonomisch inte-

ressant werden. Daneben wurde das System der Ko-Expression von DsRed etabliert, das eine effiziente, automati-sierte Selektion von hoch exprimieren-den Klonen ermöglicht.Die Supplementierung mit zusätzlichen Stickstoffquellen zu bestimmten Zeit-punkten erwies sich dabei als ein Schlüsselfaktor – obwohl der in Stan-dardmedien vorhandene Stickstoff im Rahmen einer Standardkultivierung nicht völlig aufgebraucht wird. In Kombination mit der Verwendung von Additiven, die dazu führen, dass ein höherer Anteil des relativ großen Pro-duktmoleküls zum Erntezeitpunkt im Rahmen der initialen Isolierungsschritte nicht Zellmasse-assoziiert vorliegt, konnten Ausbeuten im mg/L-Bereich realisiert werden.

Fazit

Die Etablierung von Pflanzensuspensions-kulturen als Alternative zu tierischen Zellkulturen erfordert eine Steigerung der typischen Produktivitäten um den Faktor 100, um in den Bereich öko-nomisch interessanter Zahlen zu kom-men. Wie bei tierischen Zellkulturen müssen dabei Möglichkeiten genutzt werden, die auf molekulargenetischen, systemischen und verfahrenstechni-schen Ebenen zur Verfügung stehen. Mit der kontinuierlichen verfahrens-technischen Verbesserung sowie der Etablierung eines automatisierbaren Selektionssystems für hoch exprimie-rende Klone ist das IME diesem Ziel in den letzten Jahren ein gutes Stück näher gekommen.

Das Projekt wird aus strategischen Eigenmitteln der Fraunhofer-Gesell-schaft finanziert.


Mediendesign zur Produktion von Full-size-Antikörpern in Pflanzensuspensionskultur

Figure 2: Quality control of full-length 2G12 produced in plant suspension culture

Background

Plant cell suspension cultures can pro-duce complex human pharmaceutical proteins – such as full-size antibodies – of outstanding quality (Fig. 2). The cultivation techniques are controlled, reproducible and compliant with regu-latory demands. Plant cells offer enor-mous advantages compared to animal cells, especially taking into account the costs of downstream processing under GMP conditions and validating the efficient removal of pathogens. Their commercial development is being held back by issues concerning the poten-tial immunogenicity of plant-specific glycosylation patterns in drugs for injection, and by the relatively low productivity of plant cells compared to highly developed „jackpot” clones from animal cell cultures.

Project aim

In all expression systems, two basic approaches are used to boost the pro-duction of recombinant proteins: cell line development (efficient promoter and vector design, targeted integra-tion, metabolic engineering, efficient selection) and biochemical engineering (media design, cultivation strategies, purification approaches). At the IME, research into clone selection, vector design, media composition and cultiva-tion strategies has resulted in a 10-20-fold increase in the production of a number of recombinant proteins, such as the human full-length antibody 2G12 (Fig. 2) which is discussed here.

Status quo

Internal funding was used to investigate and rank the growth and productivity of

plant suspension cultures. We focused on media components and additives, which shifted the balance between product synthesis, degradation and recovery (carried out in shake-flasks, see Fig. 1), as well as the use of more sophisticated cultivation strategies, such as fed-batch, repeated-batch, continu-ous fermentation and continuously operated bioreactor cascades. Thus far, several key factors have been identified that improve the productivity of tobacco BY-2 cells by a factor of 10 – 20 for a number of different pro-teins, making plant cell suspension cultures economically viable for the first time. We have also established the use of DsRed, a fluorescent protein, as a co-expressed marker to facilitate the efficient and automated selection of high producer clones.

One key strategy was to supplement cultures with additional nitrogen sour-ces at certain time points during culti-vation, although nitrogen appeared not to be depleted during this time. In combination with additives promoting the secretion of 2G12 into the medium (in standard processes, high-molecular-weight products tend to remain associ-ated with the biomass in early recovery steps), we achieved a yield of secreted, functional protein in the mg / L range.

Conclusions

In order to establish plant cell suspen-sion cultures as a commercially viable alternative to animal cells for certain products, the typical productivity must be increased by a factor of about 100. As for animal cell culture, all available instruments at the levels of molecular, systemic and biochemical engineering must be exploited to achieve this goal. At the IME, our continued efforts have moved plant suspension cultures a good way towards commercial viability.


Dr. Stephan HellwigTel: +49 (0) 2 41/60 85-1 12 [email protected]

Dr. Jürgen DrossardTel. +49 (0) 2 41/60 85-1 12 [email protected]


Media Design to Improve the Production of Monoclonal Antibodies in Plant Suspension Cultures


Gewässerüberwachung – Monitoring in alternativen Kompartimenten

Ausgangssituation

In der europäischen Wasserrahmenricht-linie (WRRL) ist vorgesehen, Umwelt-qualitätsnormen für „prioritäre Stoffe“ in Oberflächengewässern, Schweb-stoffen, Sedimenten und Biota festzu-legen und deren Einhaltung zu über-wachen. Bislang geschieht dies durch die Überwachung der Konzentrationen nur in der Wasserphase, da es für viele Stoffe Korrelationen zwischen den Konzentrationen im Wasser und in Organismen gibt (Umrechnung mittels Biokonzentrationsfaktoren). Entspre-chendes gilt für die Korrelation mit den Gehalten in Schwebstoffen und Sedi-menten (Umrechnung auf Basis der Ver-teilungskoeffizienten Feststoff-Wasser).

Einige der stark an Schwebstoffe bzw. Sedimente sorbierenden oder in Orga-nismen bioakkumulierenden Stoffe sind in der Wasserphase allerdings nicht ausreichend nachweisbar. Es ist daher schwierig, solche Stoffe allein durch chemische Messungen in der Wasser-phase zu überwachen, wie es für viele andere Substanzen etabliert und auch kosteneffizient ist. Hinzu kommt, dass es für einige Stoffe keine eindeutige Korrelation zwischen den Konzentra-tionen in der Wasserphase und in Orga-nismen gibt. Stoffe, auf die diese Krite-rien zutreffen, sind dann sowohl im Wasser als auch in ausgewählten Biota sowie in Schwebstoffen bzw. Sedimen-ten zu überwachen.

Aufgabe

Im Auftrag des österreichischen Bundes-ministeriums für Land- und Forstwirt-schaft, Umwelt und Wasserwirtschaft sollte eine Machbarkeitsstudie für die Einrichtung eines in sich konsistenten und mit den Vorgaben der Wasser-rahmenrichtlinie kompatiblen Über-

wachungssystems in den Kompartimen-ten Biota und Schwebstoffe bzw. Sedi-ment erstellt werden. Es war zu prüfen, ob, und wenn ja, für welche Stoffe, ein Monitoring in diesen alternativen Kompartimenten notwendig bzw. infor-mativer, kosteneffizienter oder zuver-lässiger ist als die Untersuchung der Wasserphase. Basis der Arbeit waren die Vorgaben sowie die Stofflisten gemäß des EU-Kommissionsentwurfs KOM (2006) 397, einer Tochterrichtlinie der WRRL, sowie der österreichischen Qualitätszielverordnung.

Projektbeschreibung

Die Arbeiten für die rund 80 zu betrach- tenden Stoffe und Stoffgruppen glie-derten sich in drei Schritte. Zunächst wurden Stoffe ausgewählt, für die auf-grund ihrer Eigenschaften eine Über-wachung in Biota und/oder Sediment /Schwebstoff notwendig oder aus ana-lytischer Sicht bzw. Gründen der Kosteneffizienz sinnvoll ist. Dann wur-den rechtlich unverbindliche Qualitäts-normen (so genannte Bewertungs-kriterien) abgeleitet, sofern noch keine europäischen Normen vorlagen. Im letzten Schritt wurden konkrete Vor-schläge erarbeitet, wie ein Monitoring in alternativen Kompartimenten in Österreich durchgeführt werden könnte.

Ergebnis / Empfehlungen

Aufgrund ihrer Eigenschaften wurden eine Reihe chlorierter Verbindungen (u. a. POPs) und Organometallverbindun-gen identifiziert, für die eine Überwa-chung der Umweltqualitätsnormen in Biota sinnvoll ist (Table 1). Für Bisphe-nol A, polycyclische aromatische Kohlen-wasserstoffe (PAK) und Metalle wird eine Überwachung in Schwebstoffen empfohlen (Table 2). Die wichtigsten

Empfehlungen für die Umsetzung des Biotamonitoring sind: Fische sind die für Österreich am besten geeigneten Monitoring-Organismen (Wildfänge, n > 10 pro Messstelle). Dabei sollte zunächst eine Probenahme pro Jahr und Messstelle erfolgen. Es sollten keine einzelnen Organe, sondern ganze Fische und diese möglichst als Einzelproben analysiert werden. Eine Lagerung von Rückstellproben für zukünftige Untersuchungen wird emp-fohlen. Die Empfehlungen für ein Schwebstoffmonitoring lauten: Für die Probenahme sollten Sedimentations-fallen eingesetzt werden, da diese zeit-integrierte Proben liefern und darüber hinaus aus Kosten- und Praktikabilitäts-gründen geeigneter sind als Durchfluss-zentrifugen. Die Probenahmen sollten monatlich oder zweimonatlich erfolgen.

Table 1: Substances requiring EQS compliance monitoring and the derivation of assessment criteria in biota.

# Additional monitoring in the water phase is recommended for these substances.

Pentabromodiphenylether (PBDE)

alpha- and beta-Endosulfan

Pentachlorobenzene

Hexachlorocyclohexane (3 isomers)

Endrin

Dieldrin

Dibutyltin compounds

Tributyltin compounds

Triphenyltin compounds

Tetrabutyltin

Methylmercury

Hexachlorobutadiene #

Hexachlorobenzene #

Aldrin #

Isodrin #

total DDT (sum of p,p‘-DDT, o,p‘-DDT,

p,p‘-DDD, p,p‘-DDE) #

cis- and trans-Chlordan #

Heptachlor #

Pentachloronitrobenzene #


Water Monitoring – Surveillance in Alternative Compartments

Bisphenol A

Anthracene (PAH)

Fluoranthene (PAH)

Benzo(b)fluoranthene (PAH)

Benzo(k)fluoranthene (PAH)

Benzo(a)pyrene (PAH)

Benzo(g,h,i)perylene (PAH)

Indeno(1,2,3-cd)pyrene (PAH)

Mercury

Lead

Cadmium

Nickel

Chromium

Copper

Selenium

Silver

Zinc

Arsenic

Table 2: Substances requiring EQS compliance monitoring and the derivation of assessment criteria in SPM.

Background

The European Water Framework Direc-tive (WFD) requires environmental qual-ity standards (EQS) to be derived and monitored for the so-called priority substances in water, suspended par-ticulate matter (SPM), sediment and biota. Regular monitoring should ensure compliance with these standards. Thus far, monitoring has been accom-plished by measuring the concentra-tions of the priority substances in water only, reflecting the fact that biota and sediment EQS can be converted to water concentrations using appropriate bioconcentration factors or partitioning coefficients. This is only feasible when correlations exist between the concen-trations in the water phase and in biota, SPM, and sediments. However, problems arise when specific binding mechanisms are involved in bioaccu-mulation processes, resulting in the absence of correlation. Furthermore, for substances with strong adsorption or bioaccumulation properties, water concentrations may be too low for reliable and cost-effective analyses. These substances will have to be moni-tored not only in water, but also in biota and SPM or sediments.

Aims

On behalf of the Austrian Federal Ministry of Agriculture, Forestry, Environ-ment and Water Management, a feasi-bility study was carried out to develop a WFD-compatible strategy for biota and SPM / sediment monitoring. Sub-stances addressed in the EU draft COM(2006) 397, a daughter directive of the WFD, as well as substances listed in the Austrian Ordinance on Quality Objectives, were checked to determine whether monitoring them in alternative compartments was necessary, because

water monitoring could not be per-formed, would be more expensive, or would yield unreliable data.

Approach

The study was performed in three suc-cessive steps: 1) Property-based identification of sub-stances that need to be monitored in biota and SPM/sediments either because water monitoring is not practicable, or due to analytical or cost considerations;2) Derivation of non-mandatory quality standards (so-called assessment criteria) for the protection objectives „predators/ secondary poisoning” and „benthic communities” for substances for which no EU-EQS exist so far (if adequate data were available); 3) Elaboration of specific recommenda-tions for a monitoring strategy in alter-native media in Austria.

Results / recommendations

A number of organochlorine com-pounds (e. g. POPs) and organometal compounds were identified whose properties make them appropriate for monitoring in biota (Table 1). Moni-toring in SPM is recommended for Bisphenol A, polycyclic aromatic hydro-carbons (PAH), and metals (Table 2). Specific recommendations for biota monitoring include the following: 1) Fish are the most suitable organisms for monitoring in Austria (catches, n > 10 per site). 2) Monitoring should start with one sampling per year and site. 3) Whole fish should be analyzed, rather than individual organs. 4) Sam-ples should be stored for future analysis. Accordingly, recommendations for SPM sampling can be summarized as follows: 1) Sampling should be perform-ed using SPM traps rather than centri-

fugation because the former yield time-integrated samples and are more cost-effective and practicable than the latter. 2) Sampling should be perform-ed every 1 – 2 months.


Dr. Heinz Rüdel [email protected]. +49 (0) 29 72/3 02-3 01

Dr. Annette [email protected]. +49 (0) 29 72/3 02-1 71

Dr. Monika [email protected]. +49 (0) 29 72/3 02-2 15

Sponsor / Auftraggeber

Austrian Federal Ministry of Agriculture, Forestry, Environment and Water Management, Dr. Martin WimmerTel: +43 (0) 1 711 00 71 [email protected]

DataFunction95%-CL

Concentration [µg as/L]10 100

% In

hibi

tion

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Ausgangssituation

Für die Registrierung von Herbiziden wird neben zwei Algentests standard-mäßig auch ein Test mit einer höheren Wasserpflanze verlangt. Meistens wird dabei eine Wasserlinsenart (Lemna spec.) eingesetzt, da hierzu auch eine OECD-Testrichtlinie vorliegt. Wasser-linsen haben einige versuchstechnische Vorteile, als kleine Schwimmpflanzen repräsentieren sie aber nur einge-schränkt die Vielfalt der im Sediment wachsenden Pflanzen. Besteht nach Ergebnissen von Labortests mit Lemna ein mögliches Risiko für höhere Wasser-pflanzen, kann durch höherstufige Tests (Higher Tier Tests) die Risikobe-wertung verfeinert werden. Studien mit verschiedenen Makrophytenarten verringern beispielsweise die Unsicher-heit, von der Wirkung auf eine Art im Labor auf andere Pflanzen im Freiland zu extrapolieren. Mesokosmen erlauben zwar die Testung komplexer Lebensgemeinschaften unter Freiland-bedingungen, sind aber entsprechend aufwändig. Alternativ dazu kann von zusätzlich im Labor getesteten Arten statistisch auf die Empfindlichkeit aller Arten im Freiland geschlossen werden (SSD, Species Sensitivity Distribution). Für Algen, Wirbellose und Fische ist dieser Ansatz schon häufig verfolgt worden, für Makrophyten bisher jedoch eher selten.

Aufgabe

Ziel der Studien war es, am IME Tests für mehrere Makrophytenarten (zu-sätzlich zu Lemna) zu etablieren. Die Ergebnisse der Tests sollten sich in einer SSD zusammenführen lassen, um die Unsicherheit bei der Risikobewer-tung für Makrophyten zu verringern.

Projektbeschreibung

Für zwei Herbizide (Projekt 1 & 2) wur-den Tests mit jeweils sieben Makrophy-tenarten durchgeführt. Die in beiden Projekten eingesetzten Arten sind in Table 1 aufgelistet. Es handelt sich bei allen um submerse (untergetaucht) lebende Arten, da sie im Vergleich zu solchen, die über die Wasseroberfläche hinaus wachsen (z. B. Froschlöffel, Schilf), sowohl durch ihre Morphologie (keine Wachsschicht) als auch ihre Phy-siologie (z. B. Nährstoffaufnahme nicht aus dem Sediment, sondern aus dem freien Wasser) in der Regel als empfind-licher zu betrachten sind.Als Testendpunkte dienten die Länge der Sprosse (inklusive der Seitentriebe), die Längenzunahme und – bei Ver-suchsende – die Biomasse. Das Wachs-tum der eingesetzten Sprosse wurde wöchentlich kontrolliert. 30 % Längen-zuwachs in den Kontrollen wurde als ausreichend angesehen, um mögliche Effekte feststellen zu können.

Ergebnisse

Das Längenwachstum der Sprosse stellte sich als sensitivster Parameter heraus. Problematisch war zum Teil die hohe Variabilität im Wachstum der einzelnen Sprosse. So konnte manch-mal im unteren Konzentrationsbereich keine so klare Dosis-Wirkungsbezie-hung wie in Fig. 2 beobachtet werden. Daher waren berechnete Dosis-Wir-kungskurven dann sehr flach und die EC10-Werte unrealistisch niedrig. Deut-lich aussagekräftiger waren EC50-Werte, die folglich für die SSDs verwendet wurden. Die Standardtestart Lemna war jeweils eine der sensitivsten Arten. Für beide Herbizide konnte eine Nor-malverteilung gut an die gemessenen EC50-Werte angepasst werden (Fig. 3).

Fazit

• Der Lemna-Test führte bei beiden Substanzen zu einer konservativen Abschätzung des Risikos für Makro-phyten.

• EC50-Werte für das Längenwachstum der Sprosse stellten sich als der sen-sitivste und robusteste Endpunkt für die Erstellung von SSDs dar.

• Tests mit zusätzlichen Arten erlauben es, die Unsicherheit in Bezug auf die Empfindlichkeit verschiedener Arten zu verringern.

Figure 1: Macrophyte single species test design

Table 1: List of test species used for the SSDs

Figure 2: Example dose response curve in a single species test


Risikoanalyse für aquatische Makrophyten – Was kommt nach dem Lemna-Test ?

Species Used in project Ceratophyllum demersum 1 & 2 Chara intermedia 1 & 2 Elodea canadensis 1 Egeria (Elodea) densa 2 Heteranthera zosterifolia 1 & 2 Hygrophila polysperma 1 & 2 Myriophyllum spicatum 1 & 2 Potamogeton natans 2 Vallisneria spiralis 1 Lemna minor 1 & 2

Background

The registration of herbicides usually requires tests with two species of algae and one species of macrophyte. In most cases, the duck weed (Lemna spec.) is used because OECD test guidelines are available and the species is relatively easy to handle. However, as a small species floating at the water surface, Lemna may not accurately represent the diverse community of macrophytes growing in the sediment. If the Lemna test indicates a possible risk, it is therefore appropriate to con-duct additional tests in order to reduce the uncertainty in the extrapolation from one species tested in the labora-tory to the species community in the field. Mesocosms allow the testing of complex communities under field situ-ations, but the method is relatively expensive. As an alternative, additional species can be tested in the laboratory allowing statistical extrapolation to the sensitivity of the community of species in the field (SSD, species sensitivity- distribution approach). This is often applied for algae, invertebrates and fish, but rarely to macrophytes.

Aims

We aimed to establish tests for several macrophyte species (in addition to Lemna) in the IME laboratory. The test endpoints should be appropriate for combination in an SSD, which reduces uncertainty in the risk assessment for macrophytes.

Approach

Two herbicides were tested on Lemna and seven other macrophyte species. Two of the species were exchanged between the projects due to the avail-ability of the plants and results from the first study (Table 1). All plants we studied were submersed species, because macrophytes growing above the water surface are likely to be less sensitive due to their morphology (thick cuticula) and physiology (uptake of nutrients predominantly from the sediment). We used apical shoot length, increase in length, and the wet and dry weight at the end of the test as measurement endpoints. Shoot length was measured weekly and 30 % increase in the con-trol shoots was used as validity criterion.

Results

The increase in length of the apical shoots proved to be the most sensitive endpoint. The variability between indi-vidual plants was occasionally high, making dose-response relations at lower test concentrations difficult to determine, as shown in Fig. 2. In such cases, the fitted dose-response curve would have been too flat, resulting in unreliably low EC10 values. Therefore, slow growth at low concentrations was judged to be an outlier if growth was considerably higher at higher con-centrations, and the more robust EC50 value was used for SSD calculation.For both herbicides, the standard test species Lemna was one of the two most sensitive species. The log-normal distribution fitted the data quite well (Fig. 3).

Conclusions

• The Lemna test alone resulted in a conservative risk assessment for macrophytes.

• EC50 values for the increase in shoot length proved to be the most sensi-tive and robust endpoint in macro-phyte tests.

• Additional tests with several macro-phyte species reduce the uncertainty surrounding species sensitivity and produce a lower trigger value in the risk assessment.

Both studies were financed by industry and have been applied for registration purposes.


Dr. Christoph SchäfersTel: +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]

Dr. Udo HommenTel: +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]

Figure 3: SSDs with macrophytes for two herbicides.


Risk Assessment for Aquatic Macrophytes – Refinement of Assessments Based on the Lemna Test


Nachweis von Arsenspezies in biologischen Proben – ein wichtiges Werkzeug im Umweltmonitoring

Ausgangssituation

Anorganische Arsenspezies (Arsenit, As(III); Arsenat, As(V)) besitzen eine hohe Toxizität und Kanzerogenität. Dagegen sind in der Natur vorkom-mende organische Arsenverbindungen im Allgemeinen als toxikologisch unbe-denklich anzusehen. Das gilt z. B. für Arsenobetain (AsB) als häufigste arsen-organische Verbindung in marinen Fischen und Muscheln sowie für Arse-nozucker, die den Hauptteil des Arsens in marinen Algen stellen. Anorganische Arsenspezies sind in marinen Biota unter natürlichen Bedingungen nur in geringen Mengen nachzuweisen.Laut einer vorläufigen Empfehlung der WHO beträgt die maximal duldbare wöchentliche Aufnahme von anorgani-schen Arsenspezies für Erwachsene 15 µg / kg Körpergewicht. Für eine ent-sprechende Bewertung mariner Pro-ben, die vielerorts die Hauptquelle für Arsen in der menschlichen Ernährung darstellen, ist es somit essenziell, die vorliegenden Arsenspezies zu identifi-zieren und nach Möglichkeit zu quan-tifizieren. Die Betrachtung des Arsenge-samtgehaltes ist hierzu unzureichend.

Aufgabe

Im Rahmen des Umweltprobenbank-Programms werden auch Miesmuscheln und Blasentang aus Nord- und Ostsee

beprobt (Fig. 1). Um zu klären, ob das üblicherweise in der Natur gefundene Muster arsenorganischer Verbindungen auch in diesen Proben vorliegt, sollten analytische Methoden etabliert werden, mit denen eine derartige Differenzierung verschiedener Arsenspezies möglich ist.

Projektbeschreibung

Zusätzlich zur routinemäßigen Bestim-mung des Gesamtarsengehalts wurden Miesmuschel- und Blasentangproben des Jahrgangs 2004 auf anorganische und organische Arsenverbindungen untersucht. Für die Untersuchungen wurde die Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC) mit einem Massenspektrometer mit induktiv ge-koppeltem Plasma (ICP-MS) kombiniert, das sich durch eine hohe elementspe-zifische Nachweisstärke auszeichnet. Die Anwendung dieser Kopplungsme-thode hatte die Trennung und Erfas-sung der verschiedenen As-Spezies mit ausreichender Empfindlichkeit zum Ziel.

Ergebnisse

Mit Hilfe der entwickelten Methoden konnte erfolgreich eine speziesspezifi-sche Analytik der untersuchten Arsen-verbindungen durchgeführt werden (Fig. 2). Das als Standardsubstanz ver-fügbare Arsenobetain konnte beispiels-weise mit einer Nachweisgrenze bis zu 20 ng / g quantifiziert werden. In den Muschelproben konnte es als Haupt-arsenkomponente identifiziert werden. Auch die Arsenozucker, die als kom-plexe Naturprodukte nicht als syntheti-sche Standards zur Verfügung stehen, konnten in den Extrakten mit Bezug auf den Arsengesamtgehalt indirekt quantifiziert werden. Die Identifikation eines Arsenzuckers als Hauptarsenkom-ponente im Blasentang (Fig. 3) gelang

durch Einbindung eines Massenspektro-meters mit molekülspezifischer Elektro-spray-Ionisation (ESI-MS) nach HPLC-Trennung.

Fazit

Die eingesetzten spezies-spezifischen Techniken und entwickelten Methoden konnten verifizieren, dass die unter-suchten marinen Proben nur geringe Mengen anorganischer Arsenverbindun-gen (hier: Arsenat, As (V)) aufweisen und somit keine bedenkliche Kontami-nation mit toxikologisch relevanten Arsenspezies vorlag. Die Messungen belegen auch die Bedeu-tung der Differenzierung von Element-spezies (Speziation) hinsichtlich einer präzisen und zielgerichteten Bewer-tung im Rahmen des Umweltmonito-rings. Die Speziation stellt somit eine sinnvolle und notwendige Ergänzung zur bisherigen Ermittlung von Gesamt-gehalten als Summenparameter dar.

Die Umweltprobenbank des Bundes wird vom Bundesministerium für Um-welt, Naturschutz und Reaktorsicher-heit finanziert und vom Umweltbundes-amt koordiniert. Umfangreiche Infor-mationen sind verfügbar unter: www.umweltprobenbank.de.

Figure 2: Arsenic species detected using HPLC separation followed by ICP-MS (m/z 75)

Figure 1: Marine biota accumulating arsenic: bladder wrack (Fucus vesicolosus) and blue mussel (Mytilus edulis)

AsB

As-sugar1

As (V)


Detection of Arsenic Species in Biological Samples – An Important Tool in Environmental Monitoring

Background

Inorganic arsenic species (arsenite, As(III); arsenate, As(V)) are toxic and carcinogenic. In contrast, natural organoarsenic compounds are in most cases toxicologically harmless. This applies to arsenobetaine (AsB) the most common organoarsenic compound in marine fish and mussels and also to arsenosugars which represent the bulk of arsenic compounds in marine algae. Under natural conditions, inorganic arsenic species are present at only low concentrations in marine biota.

According to a preliminary recommen-dation of the WHO, the maximum acceptable uptake for inorganic arsenic species is 15 µg per kg bodyweight and week (for adults). Most dietary arsenic is derived from marine biota. It is there-fore necessary to determine the iden-tity and quantity of each arsenic spe-cies in such organisms, since the total arsenic concentration is toxicologically misleading.

Aims

Bladder wrack and blue mussel samples are collected annually from the North and Baltic Seas as part of the German Environmental Specimen Bank pro-gram (Fig. 1). We developed analytical methods to distinguish different arse-nic species, allowing arsenic profiles in pristine and sampled biota to be com-pared.

Approach

The analytical method combines high performance liquid chromatography (HPLC) with inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS). This hyphenated technique has sufficient element-specific sensitivity to facilitate the separation and acquisition of different arsenic species with very low detection thresholds.This allowed bladder wrack and blue mussel samples collected in 2004 to be tested not only for total arsenic content using the routine program, but also individually for the content of inorganic and organic arsenic com-pounds.

Results

The strategy discussed above made it possible to quantify different arsenic species in the marine samples (Fig. 2). Arsenobetaine could be detected with a lower detection limit of 20 ng /g because it is available as a reference standard. It was therefore possible to identify this compound as the main arsenic species in the mussel samples. The arsenosugars were quantified indirectly with proportional reference to the total arsenic content determin-ed in the extracts. These compounds

are complex natural products and are not available as synthetic standard substances. This means they cannot be quantified directly. One particular arsenosugar was identi-fied as the main arsenic compound in bladder wrack (Fig. 3). This was achieved by using the mass spectro-meter with molecule-specific electro spray ionisation (ESI-MS) after HPLC separation.

Conclusions

The methods discussed above demon-strated that inorganic arsenic (i. e. arse-nate, As(V)) was present at only trace levels in the investigated marine sam-ples. Consequently, we conclude there is no critical contamination with toxico-logically relevant species. Furthermore, the measurements prove the relevance of differentiation be-tween element species (speciation) in the context of a precise and focussed assessment for environmental monito-ring. Therefore, speciation represents a rea-sonable and necessary complement to the determination of total arsenic con-centrations.


Dr. Jan Kö[email protected]. +49 (0) 29 72/3 02-2 08

Dr. Heinz Rüdel [email protected]. +49 (0) 29 72/3 02-3 01

Dr. Christa Schröter-KermaniUmweltbundesamt DessauTel. +49 (0) 3 40/21 03 32 17

Figure 3:Arsenosugar 1 (3-[5’-deoxy-5’-(dimethyl-arsenoyl)-ß-ribofuranosyloxyl]-2-hydroxy-propyleneglycol) identified in bladder wrack extract by HPLC/ESI-MS (M+H = 329)


Figure 1: Application of liquid manure

Ausgangssituation

Im Rahmen der aktuell diskutierten landwirtschaftlichen Verwertung von tierischen Abfällen, Klärschlamm und Komposten als Dünger spielen schutz-gutorientierte Anforderungen eine wesentliche Rolle. Aufgrund der Nut-zung landwirtschaftlicher Böden zur Produktion gesunder Nahrungsmittel ist zu gewährleisten, dass es durch Bewirtschaftungsmaßnahmen zu kei-ner langfristigen Anreicherung von Schadstoffen im Boden kommt. Dazu liegen sowohl Anforderungen des vor-sorgenden Bodenschutzes als auch abfallrechtliche Anforderungen vor. Als Beispiel ist die Klärschlamm-Richtlinie zu nennen, die derzeit überarbeitet wird.

Aufgabe

Daten zu den in Deutschland vorliegen-den Gehalten (an)organischer Schad-stoffe in Sekundärrohstoffdüngern (z. B. Kärschlämmen) und landwirtschaft-lichen Böden sollten mit bestehenden Grenz- und Richtwerten verglichen werden. Daraus sollten Hinweise auf eine mögliche Notwendigkeit zur Be-schränkung dieser Schadstofffrachten abgeleitet sowie organische Leitsub-stanzen in Böden identifiziert werden, die auf Klärschlamm-Anwendung hin-deuten.

Projektbeschreibung

Es wurden Literaturdaten zur Belastung von Sekundärrohstoffdüngern sowie von gedüngten Böden und Vergleichs-flächen recherchiert. Darauf aufbauend wurden experimentelle Untersuchungen zu Gehalten ausgewählter Schadstoffe in gedüngten Flächen und Vergleichs-flächen durchgeführt.

Ergebnisse

Besonders für die organischen Schad-stoffe LAS, Nonylphenol, Organozinn-verbindungen, Benzo(a)pyren, PCBs, Phthalate und Moschusverbindungen, die unterschiedliche Persistenz aufwei-sen, konnten erstmalig umfangreiche Datensätze zu Konzentrationen in Klär-schlamm-beaufschlagten Böden und Vergleichsflächen gewonnen werden. Bei der Identifizierung kritischer Konta-minanten muss die Persistenz in der Umwelt und das damit verbundene Anreicherungspotential in Böden berück-sichtigt werden. Auch bedarf es eines mengenmäßig signifikanten Eintrags über die Kläranlage in die Umwelt, um Schadstoffe analytisch noch nachweisen zu können. Table 1 zeigt den Vergleich von Gehal-ten organischer Schadstoffe in Klär-schlamm mit Vorsorgewerten bzw. PNEC-Werten (Predicted No Effect Con-centrations) für Böden und den Vor-schlägen für EU-einheitliche Werte. Es wird deutlich, dass insbesondere die Gehalte für Tenside, Moschus- und Organozinnverbindungen in Klärschläm-men signifikant über den PNEC-Werten liegen. Als kritisch einzustufen sind weiterhin Stoffe mit hohem Wirkpotential, zum Beispiel Stoffe mit krebserzeugenden, erbgutverändernden oder fortpflan-zungsgefährdenden-Eigenschaften (CMR), Biozide und (Tier)Arzneimittel.

Bodenschutz bedeutet aber auch im-mer die Einbeziehung des Stofftrans-fers vom Boden hin zu anderen Schutz-gütern. Dabei bedarf es der zusätz-lichen Betrachtung von Pflanzenauf-nahme und Transport zu Grund- und Oberflächenwässern.

Fazit

Für eine Bewertung ist zu berücksichti-gen, dass die im organischen Dünger in hohen Mengen vorliegenden organi-schen Schadstoffe (LAS, NP + NPEOs, Phthalate) im Boden abbaubar sind und allenfalls in sehr geringen Mengen in landwirtschaftlichen Böden nachge-wiesen werden. Organozinnverbindun-gen, aber auch polycyclische Moschus-verbindungen sind in Böden so stabil, dass sie als „Fingerprint“-Chemikalien für Klärschlamm-applizierte Böden und für Bioabfall-applizierte Böden geeignet sind. Fig. 2 zeigt, dass – wenn auch auf niedrigem Niveau – eine eindeutige Anreicherung in mit Klärschlamm ge-düngten Flächen beobachtet wird.

Die Untersuchungen wurden vom Um-weltbundesamt finanziert.

Figure 2:Concentration of Tonalid® in agricultural soils before and after the application of sewage sludge

Begrenzung von Schadstoffeinträgen bei Bewirtschaftungsmaßnahmen in der Landwirtschaft bei Düngung und Abfallverwertung

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

Kontrollflächen Klärschlammarea

AH

TN

µg

/kg

dm

control area sewage sludge


Background

Agricultural soils must produce food that is safe for consumption. The ac-cumulation of contaminants introduced during fertilizer application should therefore be prevented. This is required both by the precautionary German Soil Protection Act and the EU Sewage Sludge Directive, which is currently under revision. The use of animal waste, sewage sludge and composts to fertilize and improve agricultural soils is therefore extremely important in the context of closed substance cycle man-agement.

Aims

Data on concentrations of organic and inorganic contaminants in secondary raw material fertilizers such as sewage sludge and agricultural soils in Ger-many should be compared with appro-priate trigger and limit-values. The comparison should give indications on a possible need to reduce the contami-nant loading. Furthermore, indicator substances for sewage sludge applica-tion should be identified.

Approach

Data from the literature were compiled on the occurrence of pollutants in sec-ondary raw material fertilizers, in ferti-lized soils and in reference soils. On this basis, experimental investigations were carried out to determine concentrations of environmentally relevant substances in fertilized soils and reference soils.

Results

In particular for the organic pollutants LAS, nonylphenol, organotin com-pounds, benzo(a)pyrene, PCBs, phtha-lates and musk compounds, which persist to varying degrees in the envi-ronment, comprehensive data sets could be compiled including their con-centrations in agricultural soils to which sewage sludges had been applied and in control areas.

In order to identify the most environ-mentally relevant contaminants, the environmental persistence of the con-taminants, as well as their potential to accumulate in soils has to be taken into account. Significant amounts of these substances must enter the environment via sewage treatment plants in order to be detected.

Table 1 lists the concentrations of se-lected organic chemicals in sewage sludge together with their precau-tionary values, PNEC values and sug-gested EU-wide harmonized values. Notably, the concentrations of tensides, musk and organotin compounds signi-ficantly exceed the PNEC values.Substances such as CMR compounds, biocides and pharmaceuticals may be a particular cause for concern because of their potentially harmful properties. Soil protection requires that the environ-mental persistence of contaminants is taken into account, so uptake by plants and transport to ground and surface waters has to be considered.

Conclusions

For complete evaluation, the degrada-tion of most organic contaminants (LAS, NP + NPEOs, phthalate) and the low concentrations found in agricul-tural soils must be considered. How-ever, organotin compounds (and poly-cyclic musk compounds, which were not analyzed in the fertilizers) are fairly stable in soils and can be used as „fin-gerprint chemicals” for agricultural soils treated with sewage sludge and compost.Figure 2 shows that the accumulation of such substances can be observed in soils treated with sludge albeit at a low level.


Dr. Werner Kö[email protected]. +49 (0) 29 72/3 02-2 17

Dr. Monika [email protected]. +49 (0) 29 72/3 02-2 15

Table 1: Concentrations of contaminants in sewage sludge, compared with reference values

Parameter Mean (mg / kg mT)

Precaution valuesoil (mg / kg mT)

PNECsoil (mg / kg mT)

EU-proposal for trigger in soil (mg / kg mT)

PCBs 0.05 0.05 0.8

PAK (EPA) 5.5 3.0 6.0

NP/NPEO 17.0 0.43

LAS 1390 4.6 2600

Galaxolid Tonalid

12.8 4.0

0.310.31

-

DEHP 27.0 10.0; 2.6 (ECB 2001)

100

DBP 0.25 2.0 -

OZV 0.70 0.008 (TBT) -

Limiting the Accumulation of Hazardous Substances in Agricultural Soils through Fertilizer Application

Figure 1: Lysimeter experiments to study the natural retention and degradation of explosives

Ausgangssituation

Ziel des Verbundvorhabens im BMBF-Förderschwerpunkt KORA war, den natürlichen Rückhalt und den Abbau sprengstofftypischer Verbindungen (STV) an Rüstungsaltlastenstandorten zu bewerten. An den Standorten Clausthal-Zellerfeld, Stadtallendorf /Hessen und Elsnig / Sachsen sollte der Einfluss wesentlicher Parameter auf die Reaktions- und Transportwege von STV und Metaboliten in Böden und Grund-wässern ermittelt werden. Hierzu wurden aufeinander aufbauend Batch-, Säulen- und Lysimeterunteruntersuchun- gen (Fig. 1) durchgeführt.Um den bioverfügbaren, toxischen Schadstoffanteil in Böden zu beurteilen, werden neben chemischer Analytik auch ökotoxikologische Testsysteme he-rangezogen. Diese Testsysteme stam-men schwerpunktmäßig aus der Chemi-kalien- und Pflanzenschutzmitteltes-tung und wurden für die Medienbeur-teilung adaptiert. Zur Erfassung der Lebensraumfunktion von Böden werden terrestrische Testsysteme eingesetzt, beispielsweise Testverfahren mit boden-eigenen Mikroorganismen oder mit Regenwürmern, Collembolen und Pflanzen. Toxische Substanzen, die aus Böden in Grund- und Oberflächenwas-ser verlagert werden können, werden über aquatische Verfahren mit Bodene-luat nachgewiesen, etwa in Tests mit Leuchtbakterien, Algen oder Daphnien.

Aufgabe

Neben der Aufklärung des Metabolis-mus von STV sollten die Abbauwege aus ökotoxikologischer Sicht beurteilt werden.

Projektbeschreibung

18 sprengstofftypische Verbindungen, die sich bei den im Rahmen des KORA-Projekts durchgeführten Säulen- und Lysimeteruntersuchungen als relevant erwiesen hatten, wurden ökotoxikolo-gisch untersucht. Hierzu wurden in Tests mit Leuchtbakterien, Algen und Daphnien die EC50-Werte bestimmt.

Ergebnisse

Table 1 zeigt in vereinfachter Form die Ergebnisse im Leuchtbakterientest. Im EC50-Bereich von 1 – 10 mg / L befin-den sich schwerpunktmäßig Spreng-stoffe (z. B. TNT, Hexogen) bzw. Aus-gangsprodukte für deren Produktion (z. B. 3-NT, 2,6-DNT). Abbauprodukte weisen in der Regel höhere EC50-Werte auf, was bedeutet, dass eine geringere Toxizität vorliegt. So sind beispielsweise 4-A-2,6-DNT oder 3-NBS durch einen EC50 im Bereich von 10 – 100 mg / L charakterisiert. 1,3,5-TNB weist jedoch mit einem EC50 von 0,16 mg / L eine vergleichsweise hohe Toxizität auf.Die EC50-Werte wurden dem Metabo-lismusschema für TNT bzw. DNT zuge-ordnet, das sich anhand der im IME durchgeführten Freilandlysimeterstudien ableiten lässt (Fig. 2, Fig. 3). Für TNT kann eine Detoxifizierung fest-gestellt werden. Dabei ergeben sich jedoch Unterschiede in Abhängigkeit des Abbauweges. Für den Abbau von DNT dagegen zeigt sich, dass auf Basis des Leuchtbakterientestes eine Steige-

rung der Toxizität im Vergleich zur Aus-gangssubstanz möglich ist.

Fazit

Aus den Ergebnissen lassen sich folgen-de Schlussfolgerungen ziehen:

• Die Transformation von STV (oxida-tiv und reduktiv) führt in der Regel zur Detoxifizierung. Es treten jedoch auch toxischere Metabolite auf.

• Der Abbauweg bestimmt den Grad der Detoxifizierung.

• Die EC50-Werte der Einzelsubstanzen liegen überwiegend im mg/L-Bereich. Bei Umweltproben, die zahlreiche STV enthalten, ist zu berücksichtigen, dass sich niedrige Konzentrationen und damit geringe Toxizitäten bei Einzelsubstanzen summieren und zu einer messbaren Gesamttoxizität einer Probe führen können.

• Zur Risikoabschätzung auf Basis von EC50-Werten in akuten Tests wird ein Sicherheitsfaktor von 1000 auf den niedrigsten EC50 berücksichtigt. Liegt der EC50 der Einzelsubstanzen im mg / L-Bereich, können auch Konzentrationen von einzelnen STV in Umweltproben im µg/L-Bereich relevant sein.

Die Arbeiten wurden mit Mitteln des BMBF (FKZ 02WN0314) durchgeführt.

Table 1: Classification of EC50 values for explosives determined in the Vibrio fischeri luminescence inhibition test


Ökotoxizität von sprengstofftypischen Verbindungen und deren Metaboliten

< 1 mg / L 1–10 mg/ L 10 – 100 mg / L

> highest test concentration

1,3,5-

TNB

Hexogen

2,4,6-TNT

2,6-DNT

4-A-2NT

2-NT

3-NT

4-NT

4-A-2,6-

DNT

2,4-DNT

2,4-DNBS

2,4-DNP

3-NBS

4-NBS

2,4,6-TNP

(> 100 mg / L)

2-A-4,6-DNT

(> 100 mg / L)

Octogen

(> 19,8 mg / L)

2-A-4,6-DNBS

(> 400 mg / L)

Background

The aim of this joint project, supported by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) within the scope of KORA, was to assess the natural containment function of soils at three military sites and study the degradation pathways of typical explo-sives. Various parameters relevant to the reaction and transport of explosive residues in soils and groundwater were identified at Clausthal-Zellerfeld, Stadtallendorf/Hessen and Elsnig / Sachsen. For this purpose, we carried out stepwise batch, column and lysi-meter experiments (Fig. 1). In addition to chemical analyses, we used ecotoxicological test systems to evaluate the bioavailable portion of toxic pollutants. Most of the methods were originally developed to test chemicals and pesticides, and were then adapted to assess environmental compartments. Terrestrial tests with soil microflora, earthworms, collembola and plants, are often used to deter-mine the habitat function of soils. Soluble toxic contaminants, which may reach surface water or groundwater, are identified using aqueous soil elu-ates. Test subjects include luminescent bacteria (Vibrio fischeri), algae and daphnia.

Aims

After investigating the breakdown of explosive materials in the soil, we in-tended to study the relevant metabolic pathways from an ecotoxicological perspective.

Approach

We tested 18 typical explosives found to be of environmental relevance in the earlier column and lysimeter studies within the scope of the KORA project, for potential ecotoxicological effects. Tests were carried out using lumines-cent bacteria, algae or daphnia.

Results

Table 1 summarizes the results obtained using luminescent bacteria. Explosives such as TNT and hexogen, as well as precursors such as 3-NT and 2,6-DNT, generally fall within the concentration range 1 – 10 mg / L. Degradation prod-ucts tend to have higher EC50 values, i. e. they are less toxic. For example, 4-A-2,6-DNT and 3-NBS have an EC50 range of 10 – 100 mg / L. However, the toxicity of 1,3,5-TNB is higher, with an EC50 value of 0.16 mg / L.The EC50 values were mapped onto the metabolic scheme for TNT and DNT, using the field lysimeter studies carried out at the Fraunhofer IME (Figs 2 and 3). TNT is detoxified as it degrades. The extent of detoxification depends on the particular degradation pathway, whereas DNT can increase in toxicity as it degrades (test parameter: lumines-cence test).

Conclusions

The following conclusions can be drawn from our results:• The metabolic degradation of explo-

sives (oxidative / reductive) usually results in detoxification, but metab-olites of greater toxicity may be formed.

• The degradation pathway deter-mines the extent of detoxification.

• EC50 values of single substances are mostly in the mg / L range. Environmental samples can contain low concentrations of several explo-sives. Their toxicities may behave in an additive manner resulting in a significant overall toxicity.

• For risk assessments based on acute tests the lowest determined EC50 value and a safety factor of 1000 are considered. Therefore, environ-mental concentrations of single explosives in the µg/L range may be relevant in cases where the EC50 values of individual substances are in the mg / L range.

Contact / Ansprechpartnerin

Dr. Kerstin Hund-RinkeTel: +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]

Figure 2: TNT metabolic scheme resulting from the lysimeter experiments, supplemented by the EC50 values for luminescent bacteria

Figure 3: Metabolic scheme for DNT determined from the lysimeter experiments supplemented by the EC50 values for luminescent bacteria


Ecotoxicity of Explosives and Their Metabolites

2-A-4,6-DNT

NO2

NO2

O2N

NO2

NH2O2N

NH2

NO2O2NNH2

NO2

O2N

COOH

NO2

NH2

O2N

COOH

NO2

NO2

O2N

COOH

2,4,6-TNT

2-A-4,6-DNBA 4-A-2,6-DNT 4-A-2,6-DNBA

2,4,6-TNBA

diamino compounds diamino compounds

immobilization immobilization

230 mg/L

2.6 mg/L

> 403 mg/L 24 mg/L

4-A-2-NBA

2,4-DNBA

diamino compounds

immobilization

NO2

NO2

COOH

NO2

NH2

NO2

NH2

COOH

43 mg/L2,4-DNT

2-A-4-NT 2-A-4-NBA

diamino compounds

immobilization

NO2

NO2

NH2

NO2

NH2

NO2

COOH

47 mg/L

6 mg/L4-A-2-NT


Nachweis der Verfälschung von Produkten aus Kaschmirwolle – Authentizitätsprüfung

Figure 1: Cashmere wool has become a sought-after raw material because of its luxurious characteristics

Ausgangssituation

Kaschmirwolle ist die bekannteste Edel-wolle und stammt von der Kaschmir-ziege, die ursprünglich aus den Hoch-gebirgsgebieten der gleichnamigen Region stammt. Aufgrund der Eigen-schaften von Kaschmirwolle, wie z. B. Weichheit und Wärme, findet die Wolle steigende Beliebtheit bei der Herstel-lung von Bekleidungsgegenständen (Fig. 1). Echte Kaschmirwolle wird nur aus den unteren Flaumhaaren der Kaschmirziege gewonnen und muss über eine spezielle Haarstruktur mit einer genau festgelegten Länge und Dicke verfügen. Aufgrund der geringen Menge, die von einem Tier gewonnen werden kann, stellt die echte Kaschmir-wolle einen teuren Rohstoff in der Textil-industrie dar und ist daher vermehrt Gegenstand von Verfälschungen. Dazu wird statt der teuren Kaschmirwolle gewöhnliche und billige Schafswolle verwendet und dann mit 100 % Kasch-mir falsch deklariert. Oder Produkte enthalten nur geringe Anteile von Kaschmirwolle, und Wolle anderer Tier-arten wird ohne Kenntlichmachung mit-verarbeitet.

Aufgabe

Textilindustrie und Überwachungslabo-ratorien benötigen Nachweismethoden, die eine sichere Überprüfung von Pro-dukten aus Kaschmirwolle gewährleis-ten. In Zusammenarbeit mit einem chinesischen Forschungsinstitut (BCPCA) sollte daher ein Verfahren entwickelt werden, das einen sicheren Nachweis der Verfälschung derartiger Produkte ermöglicht.

Projektbeschreibung

Grundlage des Verfahrens war die vom IME entwickelte Methode zur Tierarten-differenzierung, die seit 2002 erfolg-reich zur Analyse von Lebens- und Futtermitteln eingesetzt wird. Aufgrund der charakteristischen Eigenschaften des Ausgangsmaterials und der gerin-gen Menge vorhandener intakter DNA in den Wollfasern wurden die Metho-den, die zur Extraktion von genomi-scher DNA aus Lebens- und Futter-mitteln eingesetzt werden, optimiert. Durch die verbesserte DNA-Extraktion sollte ein universeller Nachweis auf Basis der IME-Methode zur Tierarten-differenzierung ermöglicht werden.

Ergebnisse

Durch Anwendung der Methode mit verbesserter DNA-Extraktion (Fig. 2) konnten verschiedene Wollproben ana-lysiert werden. Die Ergebnisse belegen, dass der gleichzeitige Nachweis aller in einem Wollerzeugnis verarbeiteten tierischen Rohstoffe möglich ist (Fig. 3). Gezeigt wird die Analyse einer Probe, die zu 100 % aus Kaschmir besteht (A). Es ist deutlich zu erkennen, dass neben Kaschmirwolle auch Schafswolle ver-arbeitet wurde (B). Chromatogramm C

zeigt die Analyse eines Pullovers, der laut Kennzeichnung zu 100 % aus Kaschmirwolle hergestellt sein sollte. Die Ergebnisse zeigen jedoch, dass 100 % Schafswolle verwendet wurde.

Ausblick

Durch die erfolgreiche Erweiterung der ursprünglich im IME entwickelten Methode auf die Analyse von Wollpro-dukten steht neben der Untersuchung von Lebens- und Futtermitteln ein neuer Anwendungsbereich zur Ver-fügung. Die Erweiterung auf andere Fragestellungen wird weiter vorange-trieben.

Durch enge Zusammenarbeit mit dem chemischen und Veterinärunter-suchungsamt Stuttgart (CVUA) konnte die IME-Datenbank genomischer Tier-arten-DNA erheblich ausgebaut wer-den. Insbesondere in der Detektion und Analyse exotischer Tierarten wur-den Fortschritte erzielt. Eine Anwen-dung auf die Analyse von geschützten Tierarten im Rahmen des Handels mit gefährdeten Tierarten und der Über-prüfung des Artenschutzes im Rahmen zollamtlicher Aufgaben ist geplant.

Die Arbeiten wurden als Vorlauffor-schung für ein Industrieprojekt aus eigenen Mitteln finanziert.

Figure 2: Sample preparation for DNA extraction


Detection of Fake Products Made of Cashmere Wool – Authenticity Check

Background

Cashmere is the finest type of wool in the world. It is derived from the cashmere goat, which is found only in the high mountains of the Kashmir region. Because of its luxurious soft-ness and warmth, cashmere wool is becoming more and more popular in the clothing industry (Fig. 1).

Genuine cashmere wool is derived solely from the down hairs of the cashmere goat. It has a particular structure with a defined length and thickness. Due to the small amount obtained from each animal, cashmere wool is an expensive raw material and is often counterfeited by substituting cheaper wool, although the goods are labelled as 100 % cashmere. Alterna-tively, clothing containing only a small proportion of cashmere wool is mixed with wool from other animals and labelled as cashmere without detailed declaration.

Aims

Due to the increase in wrongly or in-sufficiently labeled clothing and raw material, both the textile industry and testing laboratories need an analytical method that allows the definite identi-fication of cashmere wool in clothing, raw material and consumer products. Therefore, the IME aimed to establish a method for the identification of fake wool products and consumer goods in cooperation with a Chinese research institute (BCPCA).

Approach

The new procedure is based on the method for animal species differentia-tion in food and feed developed by the IME in 2002. Because of the characte-ristics of the sample material and the small amount of intact DNA in wool fibres it was important to optimize the genomic DNA extraction method used for analyzing food and feed. By improving DNA extraction, a universal method for analyzing wool products – based on the original IME method – should be deliverable.

Results

After improving DNA extraction and adapting the IME method (Fig. 2), it was possible to analyze several wool samples successfully. The results demonstrate with striking clarity that the simultaneous detection of raw material from several animal species is possible on one processed wool sample (Fig. 3). The sample in Fig 3A comprises 100 % cashmere wool, whereas Fig. 3 B clearly shows that the sample contains cashmere as well as sheep wool. Fig. 3 C demonstrates that a pull-

over labelled 100 % cashmere in fact consists of 100 % sheep wool.

Conclusion

After the successful improvement of the IME method for analyzing animal food and feed products, a further application is now available – determin-ing the origin of fibers in wool goods. In the future, we will aim to extend this method for use in other applica-tions.Through cooperation with the „Chemi-schen und Veterinäruntersuchungsamt Stuttgart” (CVUA), it was possible to expand the IME DNA animal data base considerably, particularly regarding the analysis of exotic animals. Therefore, one likely future application of the IME method is customs surveillance and the analysis of products suspected to contain endangered species.

Contact


Gisela BöhleTel: +49 (0) 29 72/3 02-1 [email protected]

Figure 3: Results obtained from different wool samples

Figure 4: Computer-based analysis of animal species differentiation

A

Result100 % cashmere

B

Resultcashmere / sheep

C

Result100 % sheep

goat

sheep goat sheep

sheep


Perfluorierte Tenside in Lebensmitteln

Figure 1: Molecular structure of PFOS

Was sind PFT ?

Perfluorierte organische Tenside (PFT) kommen infolge ihrer besonderen Eigenschaften in einer Vielzahl von industriellen und kommerziellen Anwendungen zum Einsatz. Dazu gehören die Verwendung in Kühlmit-teln, Tensiden, Polymeren sowie als Komponenten von Pharmazeutika, Feuerschutzmitteln, Schmierstoffen und Insektiziden. Besonders die PFT-Carboxylate (z. B. PFOA: Perfluoroctansäure) und PFT- Sulfonate (z. B. PFOS: Perfluoroctansul-fonsäure, Fig. 1) haben ausgezeichnete Oberflächenspannungs-senkende Wir-kungen, so dass sie zu den wirkungs-vollsten Tensiden zählen und zur Imprägnierung der Oberflächen von Textilien und Teppichen verwendet werden. Zu weiteren Anwendungen zählt ihr Einsatz in Schaumlöschmitteln und in der Papierindustrie.PFT werden seit mehr als 50 Jahren produziert und gehören mittlerweile zu den ubiquitären (weltweit verbreiteten) Stoffen. Während nicht vollständig fluorierte Verbindungen zumindest teil-weise abbaubar sind, gelten PFT als weitgehend resistent gegenüber abioti-schen und biotischen Abbauprozessen. Diese Persistenz, zusammen mit ihrer Tendenz zur Bioakkumulation und ihren teilweise ungeklärten toxikologi-schen Eigenschaften, führte dazu, dass die Gruppe der PFT in letzter Zeit

verstärkt als Lebensmittel- bzw. Umwelt-schadstoffe diskutiert wurde.

Aktuell

Aufgrund der PFT-Befunde in der Ruhr und in der Möhne wurde festgestellt, dass eine mögliche Ursache hierfür die Beaufschlagung landwirtschaftlicher Flächen mit einem aus Bioabfällen her-gestellten Bodendünger sein könnte. Im Hochsauerlandkreis wurde auf einer Fläche bis zu 600 µg je kg Boden die-ser Chemikaliengruppe festgestellt. Auch im Trinkwasser der im Einzugsge-biet dieser Fläche liegenden Wasserge-winnungsanlage wurden entsprechende Belastungen mit der Chemikalie vor-gefunden. Mittlerweile liegen Berichte über PFT-kontaminierte Flächen aus sieben Bundesländern vor.PFT sind nach derzeitigem Kenntnis-stand als persistent und mobil einzu-stufen. Dies bedeutet, PFT werden im Boden nicht schnell abgebaut. Aus der-artig belasteten Böden wird PFT durch Niederschläge in das Grundwasser aus-getragen, ein Prozess, der über viele Jahre verläuft und u. a. zu Problemen bei der Trinkwassergewinnung / aufbe-reitung führt.

Projekte

Das Fraunhofer IME führt bereits seit dem Jahr 1999 Projekte zur Bestim-mung von PFT (insbesondere von PFT-Carboxylaten und PFT-Sulfonaten) für die Industrie durch (Fig. 2). Des Weiteren erfolgten Untersuchungen für das Mo-nitoring-Programm des Umweltbundes-amtes bzw. der Umweltprobenbank, die auch Analysen von Blutproben ein-schlossen. 2005 wurde in Zusammen-arbeit mit dem Niedersächsischen Landesgesundheitsamt die Pilotstudie ‚PFT in Muttermilch‘ durchgeführt.

In Berichtsjahr war das Fraunhofer IME an zahlreichen regionalen und natio-nalen Untersuchungen beteiligt. Dabei wurden u. a. verschiedene Milchpro-dukte, Obst und Gemüse untersucht. Insbesondere die Untersuchungen des Gehaltes von PFOS und PFOA in Pom-mes Frites fanden großes öffentliches Interesse. Dabei wurden Gehalte von bis zu 2,8 µg / kg PFOA und bis zu 0,9 µg / kg PFOS nachgewiesen (Fig. 3).

Ausblick

Viele Aspekte der PFT-Problematik sind noch ungeklärt. Das IME sieht vor allem in folgenden Bereichen Möglich-keiten tätig zu werden:

• Erweiterung des Analytenspektrums – bereits jetzt berücksichtigen wir kürzer- und längerkettige PFT

• Warenkorbuntersuchungen bei Lebensmitteln

• Aufklärung der Herkunft von PFT-Belastungen

• Studien zum Verbleib und zu mögli-chen (PFT) Metaboliten in verschie-denen Böden

• Erstellung von Konzepten zur Sanierung belasteter Flächen

• Ökotoxikologische Bewertung von PFT.

Figure 2: LC / MS / MS unit for the identification of PFTs


Perfluorinated Tensides in Food

Perfluorinated tensides

The unique properties of perfluorinated tensides (PFTs) make them useful in a range of industrial and commercial products, such as cooling fluids, poly-mers and as components in pharma-ceuticals and pesticides.In particular, perfluorinated carboxy-lates (e. g. PFOA: perfluoro-octanoic acid) and perfluorinated sulfonates (e. g. perfluoroctanesulfonate, Fig. 1) are used as surfactants, e. g. to impreg-nate textiles and carpets, in fire-fight-ing foams and for grease-proofing treatments in the paper industry.

Background

PFT have been produced for over 50 years, and are now distributed all over the world. If C-H bonds are not fully replaced by C-F bonds, one of the strongest chemical bonds known, degradation is still possible; otherwise PFTs persist in the environment.

Their persistence, tendency to bioac-cumulate and unclear toxicological potential means they are discussed as a possible chemical contaminant in food and the environment.

Current developments

The discovery of high levels of PFT con-tamination in two German rivers sug-gested the pollution may have origi-nated from organic sludge applied as a fertilizer for agricultural purposes. It was shown that soil contains up to 600 µg PFT / kg, causing the contamina-tion of drinking water and supply plants. So far, seven German federal states have reported PFT contamina-tion. Because PFTs are both persistent (i. e. non-degradable) and mobile (i. e. can leach from contaminated soils into the groundwater), this represents a permanent threat in the context of drinking water abstraction and / or con-ditioning.

Projects

The Fraunhofer IME has carried out projects to measure PFT contamination in various matrices since 1999 (Fig. 2). This work has been conducted on behalf of industrial partners, and has focused particularly on PFT-carboxy-lates and PFT-sulfonates. Further in-vestigations were carried out on behalf of the Monitoring Program of the Ger-man Federal Environmental Specimen Bank, which also includes human blood samples.

In 2005, a pilot study was carried out in co-operation with the German state health authorities of Lower Saxony to investigate the presence of PFTs in breast milk.

In 2006, further studies were carried out on food, including milk products, fruit and vegetables, which were tested for PFOS, PFOA and other PFTs. The presence of PFTs in French fries was of particular interest to the public and was reported in a number of news-papers all over Germany. Up to 2.8 µg PFOA / kg and up to 0.9 µg PFOS / kg were detected in these products (Fig. 3).

Future investigations

The Fraunhofer IME has significant expertise and experience in PFT analy-sis, which could be applied to the many areas of environmental PFT contamina-tion that have yet to be investigated. Important areas for future PFT research may include:

• Increasing the number of analytes –many short- and long-chain PFTs are already included in our study pro-gram, but our analytical capability could be upgraded by including additional PFTs

• Evaluation of more foods • Studying the origin and mobility of

PFT in the environment• Fate studies of possible PFT metabo-

lites in different soils • Strategies for the decontamination

of PFT-polluted sites• Ecotoxicological assessment of PFTs



Dr. Josef MüllerTel: +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]

Figure 3: LC / MS / MS chromatogram of the PFOS and PFOA target ions in a sample of French fries compared to the two 13C labelled standards


Namen, Daten, Ereignisse

Das Fraunhofer Center for Molecular Biotechnology (CMB), Delaware

Das Fraunhofer Center für Molekulare Biotechnologie (CMB) hat im Jahr 2006 sein Forschungs- und Entwick-lungsprogramm erweitert, über 20 Mio USD zusätzliche Mittel akquiriert und seine Errungenschaften in Form von Publikationen in wissenschaftlichen Fachzeitschriften und Präsentationen bei wissenschaftlichen Veranstaltungen vorgestellt. Diese Aktivitäten haben den Ruf des CMB als internationales Center of Excellence im Bereich Angewandte Biotechnologie deutlich erhöht.

Technologien

Schlüsselentwicklungen, speziell in der Herstellung von Impfstoffen, waren die Fusion von Zielpeptiden in das Hüllpro-tein des Alfalfa-Mosaik-Virus zur Verbes-serung der Präsentation an das Immun-system sowie die Fusion von Impfstoff-Peptiden an Lichenase von Clostridium thermocellum zur gesteigerten Stabilität und Produktgewinnung. Außerdem hat das CMB seine proprietäre ,Launch Vec-tor’-Technologie ausgebaut, insbeson-dere durch Gentransfer in Pflanzen über Agrobacterium tumefaciens sowie die Expression über virale Vektoren, die eine rasche Anwort auf pandemische Erkran-kungen inkl. Hühnergrippe erleichtern.

Kooperationen und geschäftliche Partnerschaften, Fördergelder

Die Fraunhofer-Gesellschaft hat die Unterstützung des CMB durch die Be-willigung von 10 Mio USD Grundfinan-zierung für die nächsten 5 Jahre er-neuert – eine Zusage, die durch eine Grundfinanzierung des Staates Dela-ware in Höhe von 5 Mio USD flankiert wird. Zusätzliche Unterstützung erhielt das CMB von der Bill and Melinda Gates Foundation, die 2.7 Mio USD für die Entwicklung eines Impfstoffs gegen

die Hühnergrippe und 3.5 Mio USD für einen Transmissions-blockierenden Impfstoff gegen Malaria spendete. Das letztgenannte Projekt wird in Koopera-tion mit dem Malariaimpfstoff-Ent-wicklungszweig des National Institute of Health an der Radboud-Universität Nijmegen, Niederlande, dem Imperial College, Großbritannien, und der Ehime-Universität, Japan, durchgeführt. Die Partnerschaft mit Integrated Bio-Pharma Inc. ist von maßgeblicher Bedeu-tung für die kommerzielle Entwicklung der Technologien und Produkte des CMB. Im Jahr 2006 setzte Integrated BioPharma seine Unterstützung für die Entwicklung einiger CMB Schlüsseltech-nologien und -produkte fort und gab strategische Unterstützung in den Berei-chen Intellectual Property, Regulatory Affairs, Geschäftsentwicklung und Mar-keting. Zusätzlich hat das CMB seine mikrobielle ,Quorum sensing’-Technolo-gie im Unterauftrag mit Athena Bio-technologies Inc., Delaware, erweitert. In 2006 verstärkte das CMB auch den wissenschaftlichen Austausch mit dem IME. So wurde dem IME die Teilnahme an verschiedenen wissenschaftlichen Treffen erleichtert, andererseits präsen-tierte sich das CMB auf der Kuratoriums-sitzung des IME. Zwei Abteilungsleiter des IME wurden eingeladen, um poten-zielle Synergien zu diskutieren und eine Kooperation zur großtechnischen Pro-duktion humaner Wachstumshormone in Pflanzenzellkulturen aufzubauen. Das CMB hat darüber hinaus eine Koopera-tion mit dem Fraunhofer Center for Ma-nufacturing Innovation (CMI) in Boston initiiert. Ziel ist, ein prototypisches Modul für eine schnelle und preiswerte Produktion von Biopharmazeutika in Pflanzen zu entwickeln und herzustellen.

Wissenschaftliche Veranstaltungen und Veröffentlichungen

Das CMB unterstützte die „Internatio-nal Association for Biologicals“ bei der Durchführung des Workshops ,New

Cells for New Vaccines’, in Coral Gables, Florida, im September 2006. Bei dem Meeting, das von etwa 100 Wissen-schaftlern aus aller Welt besucht wurde, wurden die Forschungsaktivitäten des CMB dargestellt. Schwerpunkte waren neue Pflanzen- und Insekten-basierte Expressionstechnologien, Manufaktur-Plattformen für Impfstoffe, Ergebnisse aus klinischen Studien und regulatori-sche Maßnahmen zur Zulassung dieser neuen Produktionssysteme. Durch die Veranstaltung wurde das Profil des CMB führenden Wissenschaftlern und maß-geblichen Pharmaunternehmen im Be- reich der Grippeimpfstoffe vorgestellt.In 2006 wurden sechs Manuskripte bei wissenschaftlichen Fachzeitschriften eingereicht; fünf davon sowie ein Review über virale Expressionssysteme wurden zur Veröffentlichung ange-nommen. Zusätzlich haben Wissen-schaftler des CMB regionale und inter-nationale Meetings besucht und dort Poster und Präsentationen zur For-schung am CMB vorgestellt.

Ausbildungsaktivitäten

Von dem in 2005 vom CMB gegründeten „Governor Minner Scholarship Fund“ für College-Studenten in Delaware wurden für das akademische Jahr 2006 – 2007 drei Stipendien bewilligt. Das CMB un-terstützt den Fund gemeinsam mit der lokalen Industrie. Zusätzlich wurden Ko-operationen mit verschiedenen interna-tionalen Universitäten etabliert, so dass inzwischen graduierte Studenten einen substanziellen Anteil ihrer Forschungs-arbeiten in Delaware durchführen. 2006 hat Sylvia Massa von der ENEA, Italien, ihre Doktorarbeit abgeschlossen und eine Publikation für eine wissenschaft-liche Fachzeitschrift vorbereitet. Zwei graduierte Studenten der Kalmar-Univer-sität in Schweden führen derzeit ihre Forschung am CMB durch. Zudem bietet das CMB Sommerpraktika für Studenten der Region an; hier wurden in 2006 drei Forschungsprojekte abgeschlossen.


Names, Dates, Events

Fraunhofer Center for Molecular Biotechnology (CMB), Delaware

The Fraunhofer Center for Molecular Biotechnology (CMB) expanded its ma-jor R & D programs in 2006, attracting over $20M in additional funding and publicizing its achievements through publications in peer-reviewed journals and presentations at scientific meetings. These activities enhanced the CMB’s reputation as an international center for excellence in applied biotechnology.

Technologies

Key developments in the CMB’ s core vaccine-production technologies includ-ed the fusion of target vaccine peptides to the coat protein of alfalfa mosaic virus for enhanced presentation to the im-mune system, and the fusion of vaccine peptides to Clostridium thermocellum lichenase to improve target stability and recovery. The CMB also developed its proprietary ,Launch Vector’ techno-logy, which integrates gene transfer to plants using Agrobacterium tumefaciens and expression using viral vectors, faci-litating a rapid response to pandemic diseases such as avian influenza.

Collaborations, Business Partnerships and Grants

The Fraunhofer-Gesellschaft renewed its long-term support for the CMB by committing $10M in basic funds over the next 5 years, a commitment

matched by $5M in basic funds from the State of Delaware. Further support was obtained from the Bill and Melinda Gates Foundation, which committed $2.7M to the CMB to help develop a vaccine against pandemic strains of avian influenza, and another $3.5M to help develop a transmission-blocking vaccine against malaria. The latter pro-ject will be conducted in collaboration with the Malaria Vaccine Development Branch of the National Institute of Health, Radboud University Nijmegen, The Netherlands, Imperial College, UK and Ehime University, Japan. The CMB’ s partnership with Integrated BioPharma Inc. is pivotal to the com-mercial development of its technologies and products. During 2006, Integrated BioPharma continued to fund the deve-lopment of some of the CMB’s core technologies and lead products, and also provided strategic support in the areas of intellectual property, regulatory affairs, business development and mar-keting. In addition, the CMB extended its microbial quorum sensing technolo-gy under subcontract with Athena Bio-technologies Inc. of Delaware. The CMB also increased its interactions with the IME in 2006, facilitating the IME’s participation at several scientific meetings and presenting CMB at the 2006 Scientific Advisory Board Meeting of the IME. The CMB invited two senior IME scientists to discuss potential syn-ergies, resulting in a collaboration to de-velop procedures for the large-scale pro-duction of human growth hormone in plant cell cultures. The CMB also initiated collaboration with the Fraunhofer USA Center for Manufacturing Innovation to design and construct a prototype mod-ule for the rapid and inexpensive pro-duction of biopharmaceuticals in plants.

Scientific Meetings and Publications

The CMB helped to organize an „Inter-national Association for Biologicals” Workshop entitled ‘New Cells for New

Vaccines’, which was held in Coral Gables, Florida, in September 2006. The meeting was attended by about 100 scientists from around the world and showcased CMB research. Sessions at the conference focused on new plant- and insect-based expression technolo-gies and manufacturing platforms for vaccines, on recent results from clinical studies, and on regulatory issues asso-ciated with these new production sys-tems. The meeting raised the CMB’s profile among prominent academics and major pharmaceutical companies in the field of influenza vaccines.During 2006 CMB scientists submitted six research manuscripts for publication in peer-reviewed journals, five of which have already been accepted, as well as a review article on viral expression systems in plants. In addition to these publica-tions, CMB scientists attended domestic and international meetings, where they gave presentations and displayed posters to publicize CMB research.

Educational Outreach

In 2005, the CMB initiated the Governor Minner Scholarship fund for students attending colleges in Delaware, and three such scholarships were awarded for the academic year 2006 –2007. The CMB continues to support this fund in collaboration with local businesses. The CMB has also established collaborations with various international universities so that graduate students conduct a sub-stantial part of their research work in Delaware. In 2006, graduate student Sylvia Massa from ENEA, Italy, completed her program at the Center and success-fully defended her Ph.D. thesis, followed by a peer-reviewed publication. Two graduate students from Kalmar Univer-sity in Sweden are currently performing their research at the Center. In addi-tion, the CMB offers opportunities for college undergraduates in the region to conduct summer internships. Three students completed projects in 2006.


Presseschau


Press Review



Qualitätssicherung

Laboratorien des Bereichs Angewandte Oekologie arbeiten gemäß GLP (Good Laboratory Practice) bzw. sind akkre-ditiert gemäß DIN EN ISO / IEC 17025. Regelmäßige Überprüfungen durch GLP-Inspektoren des Landes NRW bzw. die Deutsche Akkreditierungsstelle Chemie (DACH) garantieren die hohe Qualität unserer Arbeit.

Das GLP-Zertifikat wurde 2006 für folgende Prüfkategorien erneut bestä-tigt:– Prüfungen zur Bestimmung der phy-

sikalisch-chemischen Eigenschaften und Gehaltsbestimmungen

– Ökotoxikologische Prüfungen zur Bestimmung der Auswirkungen auf aquatische und terrestrische Organismen

– Prüfungen zum Verhalten im Boden, im Wasser und in der Luft; Prüfun-gen zur Bioakkumulation und zur Metabolisierung

– Prüfungen zur Bestimmung von Rückständen

– Prüfungen zur Bestimmung der Aus-wirkungen auf Mesokosmen und natürliche Ökosysteme.

Die Akkreditierung bescheinigt die Kompetenz, Prüfungen im Prüfbereich „Chemische und chemisch-physika-lische Analytik“ für Wasser, Boden, Klärschlamm, Bedarfsgegenstände, Reizstoffgeräte, Umweltproben und biologische Materialien zu folgenden Prüfarten durchzuführen:– Gaschromatographie– Hochleistungsflüssigkeitschromato-

graphie– Atomspektrometrie– Probenvorbereitung sowie einzelne Prüfverfahren der Prüf-arten Photometrie, elektrochemische Verfahren, physikalische Kennzahlen, Gravimetrie, Summenparameter und Probennahme. Im Berichtsjahr wurde

das Zertifikat für die Reakkreditierung des IME erteilt.

Im Bereich Molekularbiologie leiten sich die Anforderungen an die Qualitäts-sicherung aus den nationalen und internationalen Regelwerken zur Sicher-stellung der „Guten Herstellungspraxis“ für Arzneimittel und Wirkstoffe (z. B. AMWHV, EU GMP-Leitfaden, ICH Q7) ab. Parallel zur baulichen und tech-nischen Fertigstellung der Pilotproduk-tionsanlage für pharmazeutische Wirk-stoffe im Institutsneubau Aachen schafft die Qualitätssicherungseinheit die strukturellen und organisatorischen Voraussetzungen für einen regelkon-formen Betrieb der Anlage. In 2006 standen Planung, Durchführung und Dokumentation von Qualifizierungs-maßnahmen (IQ / OQ Räume, Medien, Prozessanlagen) sowie die Erstellung von Hygiene-, Monitoring- und Schu-lungsplänen im Vordergrund, die für das 2. Quartal 2007 geplanten Muster-prozess-Validierungsläufe zur Erlan-gung einer Herstellungserlaubnis sind in Vorbereitung.Die Einheit beteiligt sich außerdem an den Bestrebungen zur Koordination der Qualitätssicherungsaktivitäten im Fraunhofer-Verbund Life Science (VLS).

Total E-Quality

Das Fraunhofer IME verfolgt mit seiner Personalpolitik seit vielen Jahren das Ziel, ihren Mitarbeiterinnen und Mitar-beitern eine bessere Vereinbarkeit von Beruf und Familie zu ermöglichen. Für seine Erfolge, diese Politik umzusetzen, erhielt das IME im Jahre 1999 das Grundzertifikat zum Audit „Beruf & Familie“ und stellte sich in 2002 erfolg-reich der Reauditierung. Auch die Aus-zeichnung durch das Total E-Quality Prädikat im Jahr 2006 unterstreicht die Bemühungen auf dem Gebiet der Chancengleichheit, sowie die erfolg-reiche Umsetzung von Maßnahmen zur Vereinbarkeit von Familie und Beruf.

Bestenehrung für Auszubildende

Katharina Justus hat in 2006 ihre Aus-bildung zur Bürokauffrau am Fraun-hofer IME in Schmallenberg mit einem sehr guten Ergebnis abgeschlossen. Sie gehörte zu den besten Prüflingen der IHK für das südöstliche Westfalen. An der Winter- und Sommerprüfung 2006 hatten insgesamt 2087 Prüflinge teilgenommen, die besten unter ihnen wurden am 13. September 2006 in einer Feierstunde in der IHK Arnsberg mit einer Urkunde für ihre sehr guten Prüfungsleistungen geehrt.

Equal opportunities for women and menin business, science, politics and administration

Katharina Justus finished the training as an industrial clerc at Fraunhofer IME very success-fully and was honoured for this in a ceremony at the Chamber of Commerce and Industry in Arnsberg



Quality assurance

Most laboratories of the division Applied Ecology work in compliance with the Principles of Good Laboratory Practice (GLP). Moreover, the institute is accredited according to DIN EN ISO / IEC 17025. The regular supervisions by GLP Inspectors of the state of North-Rhine Westphalia (NRW) and the „Deutsche Akkreditierungsstelle Che-mie” (DACH), resp., guarantee the high quality of test performance, especially of tests required for the registration of pesticides and the notification of other chemical products.

In 2006, the IME passed its re-certi-fication for the following studies:– Physical-chemical testing– Environmental toxicity studies on

aquatic and terrestrial organisms– Studies on behavior in water, soil,

air; bioaccumulation– Residue studies– Studies of effects on mesocosms

and natural ecosystems.

The accreditation certifies the compe-tence of performing studies in the area of „chemical and chemical-physical analytics”. For the investigation of water, soil, sewage sludge, consumer products, irritant sprayers, environ-mental samples and biological matrices the following tests are certified:– Gas chromatography– High performance liquid chromato-

graphy– Atomic spectrometry– Sample preparationand some test procedures relating to the categories „Photometry”, „Electro-chemical proceeding”, „Physical indi-ces”, „Gravimetry”, „Sum parameters” and „Sampling“. In the reported year, the IME successfully passed the re- certification.


Dr. Gerd Wasmus, Applied EcologyTel: +49 (0) 29 72/3 02-2 [email protected]

In the Molecular Biology Division of the IME, tasks and activities of the quality assurance unit are based on the natio-nal and international regulatory frame-work for the manufacturing of active pharmaceutical ingredients (e. g. Ger-man Law on Medicinal Products, EU GMP-Guideline, ICH Q7). Further to the completion of the GMP pilot produc-tion plant of the new institute building in Aachen, the quality assurance unit ensures the fulfilment of the organisa-tional and structural prerequisites for GMP compliance. In 2006, planning, performance and documentation of qualification activities (IQ/OQ of facili-ties, media, process equipment) as well as preparation of hygiene-, monitoring- and training-schedules were the central tasks. Currently, validation runs of model processes as a basis for obtain-ing a manufacturing license are being prepared. The unit participates in the efforts to co-ordinate and harmonize the quality assurance activities between the five Fraunhofer Institutes organized in the Fraunhofer Life Science Alliance.


Dr. Juergen Drossard / Molecular BiologyPhone: +49 (0) 2 41/60 85-11 [email protected]

Total E-Quality

For many years, the institute’s person-nel policy has aspired to a high stan-dard of family orientation and equal opportunities. The extent to which these targets have been met was con-firmed in 1999 when the institute gained initial certification under the „Beruf & Familie” audit, and re-affirm-ed in 2002 following a successful re-audit. In 2006, the IME was assigned the Total E-Quality award, which under-lines the institute’s successful efforts to establish and maintain sustainable equal opportunities for women and men in science and administration.

Certificate for excellent examination

In 2006, Katharina Justus very success-fully finished 3 years of training as an industrial clerk at the Fraunhofer IME. In a ceremony held on September 13, 2006, at the Chamber of Commerce and Industry in Arnsberg, Westphalia, she was honoured, together with 182 „best candidates” out of 2087 exami-nees, for excellent results and was awarded a certificate for her achieve-ments.

Claudia Cramer, Fraunhofer IME commissioner for equal opportunities for women and men (2nd from right), was presented with the award at the Commerzbank in Frankfurt on October 12, 2006



Wissenschaftliche Zusammenarbeit und Kooperationen

Internationale Aktivitäten des Fraunhofer IME

Das Fraunhofer IME hat zahlreiche inter-nationale Kooperationen und Projekt-partner und führt auf den verschiedenen Forschungs- und Entwicklungsfeldern des Instituts einen regen wissenschaft-lichen Austausch mit Hochschulen und anderen Forschungseinrichtungen. Ziel der Zusammenarbeit ist es, Trends und Entwicklungen frühzeitig zu erkennen, ein breiteres Know-how zu erwerben und neue Forschungsansätze und Tech-nologien zu entwickeln und umzusetzen. Das so erworbene Wissen kommt den Auftraggebern des IME direkt zugute.

EU-Projekte

CellPROM: Cell programming by nano-scaled devices. Contract No. NMP4-CT-2004-500039

EUFRAM: Probabilistic approaches for assessing environmental risks of pesti-cides. Contract number QLK5 – CT 2002 01346

NORMAN: Network of reference labo-ratories and related organisations for monitoring and bio-monitoring of emerging environmental pollutants. Contract No. 018 486

PHARMA-PLANTA: Recombinant phar-maceuticals from plants for humans. Contract No. LSHB-CT-2003-503465

ProBenBt: Protecting the benefits of Bt-toxins from insect resistance development by monitoring and management. Contract no. QLK3-T-2002-01969

Zusammenarbeit mit der Industrie

Im Berichtsjahr bestanden Kooperatio-nen mit mehr als 80 nationalen und in-ternationalen Kunden aus der Industrie

sowie mit mehreren internationalen Industrieverbünden, für die vertrauliche Projekte durchgeführt wurden. 2006 wurden insbesondere die Geschäftsbe-ziehungen zu Firmen in Japan weiter ausgebaut. Es konnten darüber hinaus Kunden in den neuen EU-Beitrittslän-dern gewonnen werden.

Fraunhofer Forschung in Zukunftsfeldern

Im Jahr 2006 führte das IME folgende, von der Fraunhofer-Gesellschaft geför-derte Projekte durch, um Grundlagen für die Erweiterung des FuE Angebotes zu schaffen:

BioProChem: „Entwicklung einer Tech-nologieplattform für die integrierte Her-stellung von biobasierten chemischen Produkten durch biotechnologische Ver-fahren“, marktorientierte Strategische Vorlaufforschung (MAVO) von acht Fraunhofer-Instituten

„Entwicklung und Applikation neuer Photokatalysatoren“, WISA (Wirtschafts-orientierte Strategische Allianz)-Projekt in Kooperation mit acht Instituten der Fraunhofer-Allianz für Photokatalyse

IMHOTEP: „Immunotherapie von obstruktiven Atemwegserkrankungen durch ein Antikörperkonstrukt“, MAVO-Projekt mit zwei Fraunhofer-Instituten

LOCOCHROM: „Low Cost Gaschroma-tographie mittels Sensorarrays für Lebensmittelschnelltests”, MEF (Mittel-standsorientierte Eigenforschungs-projekte)-Projekt mit zwei Fraunhofer- Instituten

„Technische Nutzung von Forisomen“, MAVO-Projekt mit drei Fraunhofer- Instituten

Smart Plastics: „Entwicklung der Grund-lagen für eine polymere Low-Cost Elektronik“, marktorientierte Strategi-sche Vorlaufforschung (MAVO) von neun Fraunhofer-Instituten

Kooperation mit der RWTH Aachen

Durch die Anbindung des Institutsleiters an die RWTH Aachen mit dem Institut für Biologie VII (Molekulare Biotechno-logie) besteht eine enge Verflechtung nicht nur personeller Art, sondern auch hinsichtlich der Arbeitsfelder und der Zukunftsentwicklung. Neben Prof. Fischer als Lehrstuhlinhaber beteiligen sich mehrere Mitarbeiter des IME an Vorlesungen, Seminaren und Praktika an der RWTH. Diplom-, Master- und Doktorarbeiten werden ebenfalls am IME durchgeführt.Im Berichtsjahr erhielt Prof. Stefan Barth an der Medizinischen Fakultät der RWTH Aachen einen Lehr- und For-schungsauftrag für „Experimentelle Medizin und Immuntherapie“.Eine Kooperation besteht mit gaiac, dem Forschungsinstitut für Öko-systemanalyse und -bewertung e. V. Mit diesem Aninstitut der RWTH führt das IME u. a. im Auftrag der Industrie Mesokosmosstudien für die Zulassung von Pflanzenschutzmitteln durch.

Lehr- und Hochschultätigkeit außer-halb der RWTH

Prof. Rainer Fischer hält am Mediter-ranean Agronomic Institute of Chania, Griechenland sowie am CICY in Merida (Mexico) Vorlesungen und Kurse zur Molekularen Biotechnologie, und an der Universität Münster Veranstaltungen zur Pflanzenbiotechnologie ab.Prof. Dr. Dirk Prüfer hat den C3-Lehr-stuhl für pflanzliche Biotechnologie an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster inne.



Network in Science and Industry

International activities of the IME

The Fraunhofer IME co-operates with many international research and project partners, and remains in close contact with universities and other research establishments. The aim of these co-operative activities is to recognize trends and developments as they emerge, to broaden the know-how of the staff and to develop and implement novel research approaches and technologies.

EU projects

– CellPROM: Cell programming by nanoscaled devices. Contract No. NMP4-CT-2004-500039

– EUFRAM: Probabilistic approaches for assessing environmental risks of pesticides. Contract number QLK5 – CT 2002 01346

– NORMAN: Network of reference laboratories and related organisa-tions for monitoring and bio-monito-ring of emerging environmental pollutants. Contract No. 018 486

– PHARMA-PLANTA: Recombinant phar-maceuticals from plants for humans. Contract No. LSHB-CT-2003-503465

– ProBenBt: Protecting the benefits of Bt-toxins from insect resistance development by monitoring and management. Contract no. QLK3-T-2002-01969

Cooperation with the industry

This year, the institute co-operated with over 80 national and international clients in industry and several interna-tional industrial associations, for whom confidential projects were conducted. In particular, our business connections with Japan were intensified further. Moreover, new clients could be won in the new EU accession countries.

Participation in Fraunhofer research projects in future technologies

– BioProChem: Development of a tech-nological platform for the integrated production of bio-based chemical products through biotechnological pro-cedures. Market-oriented strategic research (MAVO) in co-operation with eight Fraunhofer Institutes– Development and Application of New Photocatalysts. In co-operation with eight institutes of the Fraunhofer Photocatalysis Network– IMHOTEP: Immunotherapy of obstruc-tive respiratory diseases using an anti-body construct. MAVO research in co-operation with 2 Fraunhofer Institutes– LOCOCHROM: Low Cost Gaschro-matography using sensor arrays for rapid test methods for food. MEF (Small and Medium Sized Enterprises)-oriented project with two Fraunhofer Institutes– Smart Plastics: Development of the basics for polymeric low-cost elec-tronics. MAVO research in co-operation with nine Fraunhofer Institutes– Technical use of Forisomes. MAVO research project in co-operation with three Fraunhofer Institutes

Cooperation with the University of Technology (RWTH) Aachen

The Institute has close ties with the RWTH Aachen in terms of personnel

and areas of research. Professor Rainer Fischer is chair and director of the Institute for Molecular Biotechnology, and further IME scientists are involved in lectures, courses and seminars of the university. In 2006, Professor Stefan Barth obtain-ed a lectureship and research assign-ment for „Experimental Medicine and Immunotherapy” at the medical faculty. Diploma, bachelor and master degrees as well as PhDs are also conducted at the IME. In addition, there is a co-operation with the research institute for ecosystem analysis and assessment of the RWTH, gaiac. The performance of mesocosm studies for industrial clients, as required for the registration of pesticides, is one example of a joint project involving Fraunhofer IME and gaiac.

Additional lecturing assignments

Prof. Rainer Fischer holds lectures and courses on Biotechnology at the Medi-terranean Agronomic Institute of Chania, MAICh, Greece, the CIMbios in Merida (Mexico) and on Plant Biotech-nology at the University of Münster. Prof. Dirk Prüfer is chair of the Institute of Plant Biochemistry and Biotech-nology at the University of Münster.


Mitarbeit in Fachorganisationen und Gremien Memberships of Editorial Boards and Committees

Zeitschriften Scientific Journals

„Bodenschutz“, Erich Schmidt Verlag; Redaktionsbeirat: Dr. Werner Kördel

„Ecotoxicology and Environmental Safety“, Academic Press; Editorial Board: Dr. Monika Herrchen

„Journal of Soils and Sediments“, Ecomed, Editorial Board: Dr. Werner Kördel, Dr. Kerstin Hund-Rinke

„Transgenic Research”, Kluwer Academic Publishers; Associate Editors: Prof. Dr. Rainer Fischer, Dr. Stefan Schillberg

„Umweltwissenschaften und Schad-stoff-Forschung”, Ecomed; Heraus-gebergremium: Dr. Kerstin Hund-Rinke, Dr. Werner Kördel

Gremientätigkeit Committees

BMBF (Sicherheitsforschung und Monitoring); Mitglied des Wissenschaft-lichen Beirates: Prof. Dr. Dirk Prüfer

BUA (Beratergremium für Altstoffe); Mitglied: Dr. Werner Kördel

DECHEMA, Interdisziplinäre Arbeits-gruppe „Umweltbiotechnologie – Boden“; Mitglied: Dr. Kerstin Hund-Rinke

DFG, Steering Group Systembiologie; Mitglied: Prof. Dr. Rainer Fischer

DFG, Arbeitsgruppe „Fortschritte in der Analytik von Pflanzenschutz-mitteln“; Mitglied: Dr. Josef Müller

DIN, Normenausschuss Wasserwesen (NAW), Arbeitsausschuss I 1 „Boden-schutz, Altlastensanierung und Ent-sorgung“, UA 2 „Entsorgung“; Mitglied: Karlheinz Weinfurtner

DIN, Normenausschuss Wasserwesen (NAW), Arbeitsausschuss I 2 „Boden- und Abfalluntersuchung“, UA 1 „Probenahme“; Mitglied: Karlheinz WeinfurtnerUA 2 „Chemische Verfahren“; Mitglied: Dr. Heinz RüdelUA 4 „Biologische Verfahren“; Mitglied: Dr. Kerstin Hund-Rinke

DIN, Normenausschuss Wasserwesen (NAW) VI 1 „Boden – Bodenbeschaf-fenheit“; Mitglied: Dr. Werner Kördel

EU, High Level Expert Group, 7th Framework Programme; Mitglied: Prof. Dr. Rainer Fischer

EU, Expert Evaluator, 6th Framework Programme, Gutachterin: Dr. Monika Herrchen

European Food Safety Authority, Scientific Panel on Plant Protection Products and Their Residues (PPR Panel); Mitglied: Prof. Dr. Andreas Schäffer

FBU, Fachbeirat für Bodenunter-suchungen, Mitglied: Dr. Werner Kördel

Fachbereit Verbraucherschutz; Mitglied: Dr. Michael Klein

Fachbeirat Bodenwissenschaften der Fachhochschule Osnabrück, FB Agrar-wissenschaften; Mitglied: Dr. Kerstin Hund-Rinke

FOCUS (Forum for international coor-dination of pesticide fate models and their use); Arbeitsgruppe „Version Control of Scenarios“; Mitglied: Dr. Michael KleinArbeitsgruppe „Ground water”; Mitglied: Dr. Michael Klein

GDCh, Fachgruppe „Umweltchemie und Ökotoxikologie“; Vorstandsmit-glied: Dr. Werner Kördel

GDCh, Fachgruppe „Umweltchemie und Ökotoxikologie“, Arbeitskreis „Bodenchemie und Bodenökologie“; Mitglieder: Dr. Michael Klein, Dr. Werner Kördel, Prof. Dr. Andreas SchäfferArbeitskreis „Umweltmonitoring“; kommissarischer Leiter: Dr. Heinz Rüdel

Handbuch der Bodenuntersuchung; Mitglied des Beirats: Dr. Werner Kördel

IUPAC, Subcommittee on Chemistry of Environmental Compartments; Mitglied: Dr. Werner Kördel

KGITTC, Korean-German Industrial Technology Cooperation Committee;Mitglied: Prof. Dr. Rainer Fischer

Kommission Bodenschutz des Umwelt-bundesamtes; Mitglied: Dr. Kerstin Hund-Rinke

Kommission zur Bewertung wasser-gefährdender Stoffe (KBwS) des BMU; Mitglied: Dr. Christoph Schäfers

OECD Drafting Group for Fish Tests (FDG); Mitglied: Dr. Christoph Schäfers

OECD Advisory Group „Freshwater Lentic Field Tests; Mitglied: Dr. Chris-toph Schäfers

Sachverständigenausschuss für die Zulassung von Pflanzenschutzmitteln, BVL; Mitglieder: Prof. Dr. Andreas Schäffer, Dr. Chistoph Schäfers



SETAC German Language Branch; Stellv. Präsident: Dr. Udo Hommen

UBA, Arbeitskreis „Fortentwicklung von Prüfmethoden im Rahmen des Stoffrechts: AK Ökotoxikologie, Akkumulation und Abbau in der Umwelt“; Mitglied: Dr. Christoph Schäfers

VAAM (Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie), Arbeitskreis „Umweltmikrobiologie“; Mitglied: Dr. Kerstin Hund-Rinke

Wissenschaftlicher Beirat des Life Science-Center der Universität Hohenheim; Mitglied: Prof. Dr. Rainer Fischer

Wissenschaftlicher Beirat für Düngungsfragen des BMELV; Mitglied: Dr. Kerstin Hund-Rinke

Ausrichtung von Veranstaltungen Organization of Scientific Meetings

EPSO Workshop – Molecular farming: The path towards commercialization.Fraunhofer IME, Aachen, Germany, 31. 1. – 1. 2. 2006, organized by IME in co-operation with the European PlantScience Organisation

vIBHT Workshop – Neurobiology,Fraunhofer IME, Aachen, Germany, 28. 8. 2006, organized by IME

Workshop: Life Sciences Today: Biomedicals from Accelerated Drug Development to System Biotechnology of Biomarkers and Expression Hosts, Seoul, Korea, within BMBF Campaign: „Deutschland und Korea: Partner in Forschung und Entwicklung”, Seoul, Korea, 3. 11. 2006, organized by IME

Präsentation auf Messen und Ausstellungen Presentations at Fairs and Exhibitions

BIO 2006, Annual International Con-vention, Chicago, 9. – 12. 4. 2006

ACHEMA 2006, Frankfurt am Main, 15. – 19. 5. 2006

Auftaktveranstaltung zur BMBF- Initiative „Deutschland und Korea: Partner in Forschung und Entwick-lung”, Seoul, Korea, 1. 11. 2006


Veröffentlichungen Publications

Amlinger, F., Dreher, P., Geszti, J., Peyr, S., Nortcliff, S., Weinfurtner, K.: Evaluierung der nachhaltig positiven Wirkung von Kompost auf die Fruchtbarkeit und Produktivität von Böden. Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasser-wirtschaft (ed.), Wien. 245 S.

Barel-Cohen, K., Shore, L. S., Shemesh, M., Wenzel, A., Mueller, J., Kronfeld-Schor, N.:Monitoring of natural and synthetic hormones in a polluted river.Journal of Environmental Management, Volume 78, Issue 1 (2006) 16 – 23

Barié, N., Bücking, M., Rapp, M.:A novel electronic nose based on miniaturized SAW sensor arrays coupled with SPME enhanced head-space-analysis and its use for rapid determination of volatile organic compounds in food quality monitor-ing.Sensors and Actuators B: Chemical, Vol.114 (1) 2006: 482 – 488

Bücking, M., Jürling, H., Suchenwirth, R., Huppmann, R.:Analysis of perfluorinated compounds in breast milk samples.Proceedings of the 9th International Symposium on Hyphenated Techniques in Chromatography and Hyphenated Chromatographic Analyzers (HTC-9) 2006, York, CD-ROM

Cirja, M., Zuehlke, S., Ivashechkin, P., Schaeffer, A., Corvini, P. F. X.:Fate of a 14C-labeled nonylphenol isomer in a laboratory scale membrane bioreactor. Environ. Sci. Technol. 40 (2006) 6131– 6136

Corvini, P.F.X., Hollender, J., Ji, R., Schumacher, S., Prell, J., Hommes, G., Priefer, U., Vinken, R., Schäffer, A.:The degradation of nonylphenol isomers by Sphingomonas sp. strain TTNP3 involves a type II ipso- substitution mechanism. Appl. Microbiol. Biotechnol. 70 (2006) 114 – 122

Corvini, P.F.X., Schäffer, A., Schlosser, D.:Microbial degradation of nonylphe-nol and other alkylphenols – our evolving view. Appl. Microbiol. Biotechnol. 72 (2006) 223 – 243

Degelmann, P., Egger, S., Jürling, H., Müller, J., Niessner, R., Knopp, D.:Determination of Sulfonylurea Herbicides in Water and Food Samples Using Sol-Gel Glass Based Immunoaffinity Extraction and LC-UV/DAD or LC-MS/MS. J. Agric. Food Chem. 54 (2006) 2003 – 2011

Drakakaki, G., Marcel, S., Arcalis, E., Altmann, F., Gonzalez-Melendi, P., Fischer, R., Christou, P., Stoger, E.:The intracellular fate of a recom-binant protein is tissue-depending.Plant Physiology 141 No. 2 (2006) 578 – 586

Evangelou, M.W.H., Ebel, M., Schäffer, A.:Evaluation of the effect of small organic acids on phytoextraction of Cu and Pb from soil with tobacco Nicotiana tabacum. Chemosphere 63 (2006) 996 – 1004

Fliedner, A., Schäfers, C.: Wassergefährdungspotenzial nativer Öle und Fette: Berücksichtigung physikalischer Effekte. UWSF - Z Umwelchem Ökotox, Online-First (DOI: http://dx.doi.org/10.1065/uwsf2006.12.156)

Helsper, J.P.F.G., Bücking, M., Muresan, S., Blaas, J., Wietsma, W. A.:Identification of the Volatile Component(s) Causing the Characteristic Foxy Odor in Various Cultivars of Fritillaria imperialis L. (Liliaceae).J. Agric. Food Chem. 54 (14) 2006: 5087 – 5091

Hennecke, D., Singh, N., Hörner, J., Hund-Rinke, K., Kördel, W.: Source strength of explosives on munitions contaminated sites and risk assessment.In: Starrett, S.K., Hong, J.J., Lyon W.G. (eds.) Science and Technology, Vol. II, American Science Press, Houston (2006), ISBN: 0-9768853-7-9

Hommen, U.:Simulation models for population level risk assessment.In: Klein, A.-W., Umweltbundesamt -UBA-, Berlin, Industrieverband Agrar -IVA-, Frankfurt/Main (eds.): UBA/IVA/BVL-Workshop on Probabilistic Assess-ment Methods for Risk Analysis in the Framework of Plant Protection Products Authorization, Proceedings, Berlin, 25. – 28. November 2003, Frankfurt/Main, IVA (2006) 15

Hund-Rinke, K., Simon, M.:Ecotoxic effect of photocatalytic active nanoparticles (TiO2) on algae and daphnids.Environmental Science and Pollution Research International ESPR 13, No. 4 (2006) 225 – 232

Karbe, L., Ternes, T., Wenzel, A., Hecker, M.:Estrogens, Xenoestrogens, and Effects on Fish in German Waters. In: Vethaak AD, Schrap SM, de Voogt P (eds.) Estrogens and xenoestrogens in the aquatic environment: An integrat-ed approach for field monitoring and effect assessment, SETAC Press, Pensacola, Florida (2006) 365 – 406


Wissenschaftliche Veröffentlichungen Scientific Publications

Kördel, W., Klein, M.:Prediction of leaching and ground-water contamination by pesticides.PAC, Pure and Applied Chemistry, Vol. 78, No. 5 (2006) 1081 – 1090

Lan, P., Li, W., Fischer, R.:Arabidopsis thaliana wild type, pho1, and pho2 mutant plants show different responses to exogenous cytokinins.Plant Physiology and Biochemistry 44, No. 5 – 6 (2006) 343 – 350

Moeder, M., Martin, C., Harynuk, J., Górecki, T., Vinken, R., Corvini, P.F.X.:Identification of isomeric 4-nonyl-phenol structures by gas chromato-graphy-tandem mass spectrometry combined with cluster analysis. J. Chromatogr. A 1102 (2006) 245 – 255

Müller, K.J., He, X., Fischer, R., Prüfer, D.:Constitutive knox1 gene expression in dandelion (Taraxacum officinale, Web.) changes leaf morphology from simple to compound.Planta 224, No. 5 (2006) 1023 – 1027

Müller, K.J., Lin, J., Fischer, R., Prüfer, D.:How repeated epiphylly correlates with gene expression of resident knox1 in the leaves of tobacco epiphyllous shoots.Central European Journal of Biology 1, No. 2 (2006) 263 – 274

Müller, J., Böhmer, W., Litz, N.Th.:Occurrence of Polycyclic Musks in Sewage Sludge and their Behaviour in Soils and Plants, Part 1: Behaviour of Polycyclic Musks in Sewage Sludge of Different Treatment Plants in Summer and Winter.J. Soils Sediments 6, No. 4 (2006) 231 – 235

Nendza, M., Wenzel, A.:Discriminating toxicant classes by mode of action – 1. (Eco)toxicity profiles.Environmental Science and Pollution Research International ESPR 13, No. 3 (2006) 192 – 203

Nölke, G., Fischer, R., Schillberg, S.:Antibody-based metabolic engineering in plants.Journal of Biotechnology 124, No. 1 (2006) 271 – 283

Piepenbreier, K., Renn, J., Fischer, R., Goerlich, R.:Influence of space flight conditions on phenotypes and function of nephritic immune cells of swordtail fish (Xiphophorus helleri).Advances in Space Research 38 (6) (2006) 1016 – 1024

Renn, J., Winkler, C., Schartl, M., Fischer, R., Goerlich, R.:Zebrafish and medaka as models for bone research including implications regarding space- related issues.Protoplasma 229 (2006) 209 – 214

Rüdel, H., Schröter-Kermani, C.:Die Umweltprobenbank des Bundes als Instrument zur Untersuchung der Relevanz „Neuer Schadstoffe“ in Gewässern.Mitt. Umweltchem. Ökotox. 12, No 1 (2006) 8 – 11

Rüdel, H., Böhmer, W., Schröter-Ker-mani, C.:Retrospective monitoring of synthetic musk compounds in aquatic biota from German rivers and coastal areas.Journal of Environmental Monitoring 8, No. 8 (2006) 812 – 823

Schäfers, C., Hommen, U., Dembinski, M., Gonzalez-Valero, J. F.:Aquatic macroinvertebrates in the Altes Land, an intensely used orchard region in Germany: Correlation between community structure and potential for pesticide exposure.Environmental Toxicology and Chemistry, No. 25 (2006) 3275 – 3288

Schmale, K., Rademacher, T., Fischer, R., Hellwig, S.:Towards industrial usefulness – cryo-cell-banking of transgenic BY-2 cell lines.Journal of Biotechnology 124, Nr. 1 (2006) 302 – 311

Seidel, B., Alm, M., Peters, R., Kördel, W., Schäffer, A.:Safety evaluation for a biodiesel process using prion-contaminated animal fat as a source.Environmental Science and Pollution Research International ESPR 13, No. 2 (2006) 125 – 130

Suchenwirth, R.H.R., Jürling, H., Huppmann, R., Bücking, M.:Perfluorierte Alkyl-Substanzen (PFAS) in der Muttermilch – Ergeb-nisse und vorläufige Bewertungen einer Pilotstudie des Nds. Landes-gesundheitsamtes. Niedersächsisches Landesgesundheits-amt, Umwelt und Gesundheit – Report 3 (2006) 11 pp

van Vuuren, A.J., van Roon, J.A., Walraven, V., Stuij, I., Harmsen, M.C., McLaughlin, P.M., van de Winkel, J.G., Thepen, T.:CD64-directed immunotoxin inhibits arthritis in a novel CD64 transgenic rat model. Journal of Immunology 176, No. 10 (2006) 5833 – 5838



Wicklein, D., Stöcker, M., Klockenbring, T., Huhn, M., Wodrich, M., Haas, H., Becker, W.M., Barth, S., Petersen, A.:In contrast to specific B cells, human basophils are unaffected by the toxic activity of an allergen toxin due to lack of internalization of immunoglobulin E-bound allergen.Clinical and Exp. Allergy 36, No. 4 (2006) 531 – 542

Yusibov, V., Rabindran, S., Commandeur, U., Twyman, R.M., Fischer, R.:The potential of plant virus vectors for vaccine production.Drugs in R & D 7, No. 4 (2006) 203 – 217

Zimmermann, S., Emans, N., Fischer, R., Schillberg, S.:Plantibody-based disease resistance in plants.In: Tuzun, S. (ed.): Multigenic and induced systemic resistance in plants, New York, Springer (2006) 456 – 476

In 2006 erteilte Patente Patents issued in 2006

Christou, P., Mehlo, L.:Pesticidal fusions. Chinese Patent No. ZL00809697.X (12. 4. 2006)

Fischer, R., Schillberg, S., Nähring, J., Sack, M., Monecke, M., Liao, Y.C., Spiegel, H., Zimmermann, S., Holzem, A., Emans, N.:Molecular pathogenicide mediated plant disease resistance. Canadian Patent No. 2,345,903 (26. 9. 2006)

Müller, K.:Mikrotiterplatten mit Begasung. German Patent No. DE 100 36 159 B4

Dissertationen Doctoral Theses

Betz, Katja:Strukturbiologie der humanen PIM-1 Kinase. RWTH Aachen

Fontanellaz, Maria Eugenia:Cloning and molecular characteri-zation of vff1 gene encoding Forisomes of Vicia faba.RWTH Aachen

Foucu, Florence: Taraxacum officinale as an expres-sion system for recombinant proteins: Molecular cloning and functional analysis of genes encoding the major latex proteins.RWTH Aachen

Gargiulo, Grazia: Bacteria transport under unsaturated conditions.RWTH Aachen

Ivashechkin, Pavel: Elimination organischer Spuren-stoffe aus kommunalem Abwasser.RWTH Aachen

Kleebank, Sebastian:Nutzung eines 16-fach parallelen Bioreaktorsystems zur Entwicklung von Prozessen für die Herstellung von rekombinanten Proteinen in Mikroorganismen. RWTH Aachen

Schumacher, Petra:Establishment of a systematised approach for the development of novel diagnostics and therapeutics in the field of biotechnology.RWTH Aachen



von der Decken, Victoria:Studies on the molecular structure of Uteroglobin suggesting a functional ligand.RWTH Aachen

Zakri, Adel:Towards an Antibody-mediated Resistance against Geminiviruses. RWTH Aachen

Diplom-, Bachelor- und Master-Arbeiten Diploma, Bachelor and Master Theses

Balzer, Simone:Subcellular localization and analysis of a recombinant HIV antibody in different plant species and tissues.RWTH Aachen

Boes, Alexander:Etablierung innovativer Techniken zur Herstellung klonaler Pflanzen-zelllinien.RWTH Aachen

Bruch, Hannah: Generierung von monoklonalen Antikörpern gegen die G-Protein gekoppelten Rezeptoren RAI3 und GPR30.RWTH Aachen

Buyel, Johannes Felix:Interaktion von rekombinanten 2F5-Antikörpern mit rekombinan-ten und synthetischen Liganden.RWTH Aachen

Dieterich, Burkart:Entwicklung und Erprobung eines ökotoxikologischen Tests mit Makrophyten in 270 L-Aquarien. FH Bingen

Frechen, Christiane:Proteinbasierte Diagnostik von Hepatitis C – Entwicklung monoklo-naler Antikörper zur Detektion von Hepatitis C-Virus-Strukturproteinen.RWTH Aachen

Göhrig, Andreas:Expression, Reinigung und funktionelle Charakterisierung eines Streptavidin-Pseudomonas- Exotoxin-Fusionsproteins.RWTH Aachen

Helmhart, Martin:Untersuchung der Mobilität von Schadstoffen in Referenzböden mit Hilfe von Batch- und Säulen-versuchen.FU Berlin

Jacq, Karine:Method development for the analysis of boar taint by dynamic headspace and GC/MS.École Nationale Supérieure de Chimie de Lille, France

Jung, Meike:Präsentation von antigenen Bereichen des Hepatitis C Virus E2-Proteins auf Virus-ähnlichen Partikeln der Hefe.RWTH Aachen

Kolvenbach, Boris: The Metabolism of Nonylphenol by Sphingomonas sp. Strain TTNP3.RWTH Aachen

Kutschinski-Klöss, Sandra: Einsatz verschiedener Wildpflanzen zur Phytoremediation von Schwer-metallen aus Böden.RWTH Aachen

Mertens, Marianne:Produktion, Reinigung und Charakterisierung des Pollenallergens Phl p 1.RWTH Aachen

Pardo, Alessa: Herstellung und Aufreinigung humaner Granzym-B-basierter Immuntoxine.RWTH Aachen

Ranft, Katharina:Entwicklung und Charakterisierung rekombinanter bispezifischer Therapeutika.RWTH Aachen



Schürholz, Britta:DNA-Extraktion aus Futtermitteln und Entwicklung einer PCR- Analytik zum Nachweis der zur Herstellung verwendeten Tierarten.Universität Osnabrück

Zoheir, Raoui: Untersuchungen zur Molekular-biologie des Nonylphenolmetabo-lismus bei Sphingomonas sp. Stamm TTNP3.RWTH Aachen

Vorträge und Poster Presentations and Posters

Barth S.:Targeting activated macrophages.Presentation, Fabisch-Symposium „Targeted Tumor Therapies“, Berlin, 30. 4. 2006

Barth S.:Cell surface-targeted delivery of siRNA: Immuno-RNA-constructs.Presentation, Qiagen, Hilden, 25. 7. 2006; Presentation, CMB, Newark, USA, 7. 8. 2006

Barth S.:Recombinant immunotoxins: preclinical data.Presentation, CMB, Newark, USA, 4. 8. 2006

Barth S.:Biotechnologie und rechtliche Zusammenhänge.Presentation, Wirtschaftsclub der RWTH, Aachen, 8. 11. 2006

Barth S.:Molekulare Biotechnologie im vIBHT: Plan und Wirklichkeit.Presentation, vIBHT-Workshop, Monschau, 18. 11. 2006

Barth S.:Biomolekulare Systeme – Kompetenzfeld medizinische Molekularbiologie.Presentation, Adlantis Pressekonferenz, Dortmund, 14. 12. 2006

Barth S.:Recombinant immunotoxins for the treatment of malignant diseases. Presentation, Euregional Pact, Maastricht, The Netherlands, 19. 12. 2006

Belanger, S.E., Sanderson H., Fisk, P.A., Schäfers, C., Mudge, S.M., Willing, A., Kasai, Y., Dyer, S.D., Toy, R.:Assessment of the Environmental Risk of Long Chain Aliphatic Alcohols. Presentation, SETAC North America 27th Annual Meeting, Montreal, Canada, 5. – 9. 11. 2006

Corvini, P.F.X., Schäffer, A., Schlosser, D.:Microbial degradation of nonylphenol – our evolving view.Presentation, International Workshop on Environmental Health and Pollution Control, Nanjing, China, 22. – 25. 10. 2006

Dieterich, B., Schäfers, C.:Makrophytentests in der angewandten Forschung: Design, Spezies, Endpunkte. Presentation, 11. Jahrestagung der SETAC GLB, Landau, 3. – 5. 9. 2006

Ebel, M., Evangelou, M.W.H., Schaeffer, A.:Cyanide phytoremediation with water hyacinths (Eichhornia crassipes).Poster, 4th International Conference „Interfaces Against Pollution”, Granada, Spain, 4. – 7. 6. 2006

Ebke, K.-P., Farrelly, E., Hommen, U., Mendel-Kreusel, R., Neugebaur- Büchler, K., Schäfers, C.:Determining recovery of phyto-plankton communities from pesticide impacts in outdoor meso-cosms using functional assessments, population density and taxonomic identification. Platform presentation, 16th SETAC Europe Annual Meeting, The Hague, The Netherlands, 7. – 11. 5. 2006



Evangelou, M.W.H., Ebel, M., Schaeffer, A.:Chelate-assisted phytoextraction of Cu and Pb with the aid of organic acids: Toxicity, enhanced uptake and biodegradation.Presentation, 4th International Confe-rence „Interfaces Against Pollution”, Granada, Spain, 4. – 7. 6. 2006

Evangelou, M., Ebel, M., Schaeffer, A.:Wool: A Novel Chelating Agent for Heavy Metal Chelate-assisted Phytoextraction from Soil.Poster, 2nd International Conference on Environmental Science and Techno-logy, Houston, USA, 19. – 22. 8. 2006

Evangelou, M., Ebel, M., Körner, A., Schaeffer, A.:Einsatz von Wolle als Biochelator zur Phytoextraktion von Schwer-metallen aus belastetem Erdreich.Presentation, 23. Textilsymposium, Aachen, 15. 9. 2006

Fischer, R.:Challenges and opportunities in Molecular Farming.Presentation, EPSO Workshop Molecular Farming: The path towards commercialization, Aachen, 31. 1. – 1. 2. 2006

Fischer, R.:Plant suspension cells; a new production platform.Presentation, EPSO Workshop Molecular Farming: The path towards commercialization, Aachen, 31. 1. – 1. 2. 2006

Fischer, R.:Opportunities and challenges for production of recombinant pharma-ceuticals in plant expression systems. Presentation, Expert Meeting on Harnessing Biotechnology and Genetic Engineering for Agricultural Develop-ment in the Near East and North Africa (NENA), Cairo, Egypt, 12. – 14. 2. 2006

Fischer, R.:Using Plants and Plant Cells for the Manufacturing of Protein-based Biopharmaceuticals.Presentation, NVPW Symposium, Wageningen, The Netherlands, 17. 3. 2006; Presentation, Science Conference: Innovations in Bioscience for Animal and Human Health, Brussels, Belgium, 7. 6. 2006

Fischer, R.:Current trends in manufacturing and downstream processing of biopharmaceuticals with a focus on molecular farming.Presentation, FINMED 2006, Saariselka, Finland, 27. – 31. 3. 2006; Presentation, 5th Annual Biological Production Forum, Edinburgh, EICC, Scotland, 24. – 25. 4. 2006

Fischer, R.:How Science Turns into Products: What global markets demand from science when you want to be suc-cessful – experiences and solutions from Fraunhofer Institutes.Presentation, FINMED 2006, Saariselka, Finland, 27. – 31. 3. 2006; Presentation, BMBF Campaign: Korea and Germany: Partners in Research and Development, Seoul, Korea, 30. 10. – 3. 11. 2006

Fischer, R.:LifeSciences-based innovation driven solutions from Fraunhofer Institutes to meet today’s market needs and demands.Presentation, EU Meeting, Brussels, Belgium, 7. 4. 2006

Fischer, R.:Innovation-driven solutions from Fraunhofer Institutes to meet today’s market needs and demands in a timely fashion.Presentation, Bioclub Aachen, Aachen, 2. 5. 2006

Fischer, R.:Chancen und Risiken der Grünen Gentechnik.Presentation, Studium Generale, Universität Marburg, 10. 5. 2006

Fischer, R.:Integrated Platform for Industrial Biotechnology, Biorenewables, Processes and Products.Presentation, Ministry of Science and Education, Kuala Lumpur, Malaysia, 24. – 27. 5. 2006

Fischer, R.:Opportunities and Challenges for the Production of Recombinant Pharmaceuticals in Plants.Presentation, EPSO Conference, Visgrád, Hungary, 28. 5. 2006; Presentation, Universität Münster, 4. 7. 2006; Presentation, 11th International Congress of Plant Tissue Culture & Biotechnology, Peking, China, 13. – 18. 8. 2006

Fischer, R.:A Perspective on Bioprocess Cost for Plant-derived Proteins.Presentation, Texas A&M University, USA, 22. 6. 2006

Fischer, R.:Target Identification, Antibody Development, and Integrated Production Technologies. Presentation, 1st Molecular Farming Conference Asia, Kuala Lumpur, Malaysia, 15. – 23. 7. 2006

Fischer, R.:Global Issues for the Manufacturing of Protein-based Biopharma-ceuticals in Plant Based Systems.Presentation, 1st Molecular Farming Conference Asia, Kuala Lumpur, Malaysia, 15. – 23. 7. 2006



Fischer, R.:Production of recombinant vaccines in plant suspension cells.Presentation, Indianapolis, USA, 25. – 28. 7. 2006

Fischer, R.:Imaging based drug discovery.Presentation, Osaka, Japan, 1. – 5. 8. 2006

Fischer, R.:Opportunities and Challenges for the Production of Recombinant Pharmaceuticals in Heterologous Systems.Presentation, Wuhan University, China, 18. 8. 2006

Fischer, R.: Qualitative and quantitative com-parison of protein expression systems for the manufacturing of biopharmaceuticals.Presentation, 6th European Symposium on Biochemical Engineering Science (ESBES), Salzburg, Austria, 27. – 29. 8. 2006; BioPharm Upscale Conference, Geneva, Switzerland, 27. – 29. 8. 2006

Fischer, R.:Protein production in animal and plant systems.Presentation, 4th Recombinant Protein Production Meeting, Barcelona, Spain, 21. – 23. 9. 2006

Fischer, R.:High-throughput technologies to accelerate discovery cycles and shorten time to market for innova-tive biopharmaceuticals.Presentation, BMBF Campaign: Korea and Germany: Partners in Research and Development, Seoul, Korea, 30. 10. – 3. 11. 2006

Fischer, R.: Current R & D status for biopharma-ceuticals – how to accelerate discovery cycles and shorten time to market: Experiences and solutions from Fraunhofer. Presentation, The 3rd Korea-Germany Industrial Technology Committee Activity, Seoul, Korea, 31. 10. 2006

Fischer, R.:Current trends and developments in biopharmaceutical research and industrial biotechnology.Presentation, BMBF Campaign: Korea and Germany: Partners in Research and Development, Seoul, Korea, 30. 10. – 3. 11. 2006

Fischer, R.:Post-translational modification in plant cell cultures for production of recombinant antibodies.Presentation, 5th International Post Translational Modifications, Basle, Switzerland, 7. – 8. 11. 2006

Fischer, R.:Perspectives in Plant Molecular Biotechnology. Presentation, Early Discovery Symposium, Monheim, 7. 12. 2006

Fischer, R.:Plant derived biopharmaceuticals and vaccines. Presentation, Veterinary Vaccines, Workshop on Scientific Advances and Regulatory Developments, Hamburg, 4. – 6. 12. 2006

Hennecke, D., Singh, N., Hörner, J., Hund-Rinke, K., Kördel, W.:Source strength of explosives on munitions contaminated sites and risk assessment.Platform presentation, 2nd International Conference on Environmental Science and Technology, Houston, Texas, USA, 19. – 22. 8. 2006

Hennecke, D., Hörner, J., Mooshake, R., Kördel, W.:Säulenversuche zur Bestimmung des Leachingverhaltens von Stoffen in Böden.Presentation, GDCh-Jahrestagung der Fachgruppe Umweltchemie und Öko-toxikologie, Halle (Saale), 4. – 6. 10. 2006

Hommen, U.:Ecological Models in Pesticide Risk Assessment – from Populations to Ecosystems.Presentation, Workshop Ecological Modelling: Coupling Exposure Models with Population Models, Bayer Crop-Science, Monheim, 23. 1. 2006

Hommen, U.:Ökologische Modelle in der Risiko-analyse von Chemikalien.Poster, SETAC GLB Tagung Landau, 3. – 5. 9. 2006

Hommen, U.:Probabilistic risk assessment – Modelling exposure and effects.Presentation, AQUABASE Workshop, Aachen, 28. – 29. 10. 2006

Hommen, U., Schriever, C.:Anwendung des SPEAR-Konzepts auf die Daten des Monitorings im Alten Land.Presentation, Industrieverband Agrar, Frankfurt, 7. 4. 2006



Hörner, J., Kördel, W., Hennecke, D., Hund-Rinke, K.:Übergreifende Versuche mit Modellsubstanzen, Untersuchung der in Böden und Grundwasser ablaufenden Prozesse bei unter-schiedlichen Milieubedingungen.Poster, BMBF-Statusseminar des Verbundvorhabens KORA TV5- Rüstungsaltlasten, Marburg, 25. – 26. 10. 2006

Hörner, J., Kördel, W., Bauer, A., Hennecke, D., Geuecke, E.:Modifizierte Säulenversuche zur Beurteilung natürlicher Schadstoff-minderungsprozesse in belasteten Böden.Poster, GDCh-Jahrestagung der Fachgruppe Umweltchemie und Ökotoxikologie, Halle (Saale), 4. – 6. 10. 2006

Hund-Rinke, K.: Envrionmental impact of photo-catalytic active nanoparticles and coatings. Presentation, Nano for the Environ-ment, Innovative Symposium for Science and Use, Stuttgart, 11. 10. 2006

Hund-Rinke, K.: Leistungsfähigkeit ökotoxikolo-gischer Testsysteme bei der Sanierungsbeurteilung – Möglichkeiten und Grenzen. Presentation, KORA – Statusseminar des Verbundes 5 „Rüstungsaltlasten“, Marburg, 25. – 26. 10. 2006

Hund-Rinke, K., Simon, M.: Ecotoxicity of photoactive nanoparticles (TiO2). Presentation, SETAC Europe 16th Annual Meeting, Den Haag, 7. – 11. 5. 2006

Klein, M.:STEPS 1234 – A new model for the estimation of PEC-surface water. Presentation, Conference on Pesticide Behaviour in Soils, Water and Air, Warwick University (UK), 27. – 29. 3. 2006Presentation and Poster, 11th IUPAC International Congress of Pesticide Chemistry, Kobe, Japan, 6. – 11. 8. 2006

Kördel, W.:Selection Criteria for Reference Matrices for Testing Fate and Effects of Chemicals in Soils.Poster, GDCh-Jahrestagung der Fach-gruppe Umweltchemie und Ökotoxiko-logie, Halle (Saale), 4. – 6. 10. 2006 Poster, 11th International Congress of Pesticide Chemistry, Kobe, Japan, 6. – 11.8.2006

Kördel, W., Herrchen, M.:Bewertungsansätze für organische Kontaminanten in Sekundärroh-stoffdüngern.Presentation, GDCh-Jahrestagung der Fachgruppe Umweltchemie und Öko-toxikologie, Halle (Saale), 4. – 6.10. 2006

Kördel, W., Herrchen M.:Organische Schadstoffe: Verhalten im Boden und Wirkung auf Boden-organismen nach Eintrag über Klär-schlämme und andere Düngemittel.Presentation, BMU, Perspektiven der Klärschlammverwertung, Bonn, 6. – 7. 12. 2006

Kördel, W., Bauer, A., Hennecke, D., Hörner, J., Mooshake, R.:Untersuchungen zur Transformation und Mobilität von sprengstofftypi-schen Verbindungen – Vergleichende Untersuchungen einer aufeinander aufbauenden Strategie zur Ermitt-lung der Quellstärke.Presentation, BMBF-Statusseminar des Verbundvorhabens KORA TV5-Rüstungsaltlasten, Marburg, 25. – 26. 10. 2006

Kördel, W., Hund-Rinke, K., Rüdel, H., Weinfurtner, K.: Optimierung der Probenvorbehand-lung für die Umweltprobenbank – Weichenstellung für zukünftige Untersuchungsmöglichkeiten.Presentation, „Neue Stoffe in alten Proben“, Jahrestagung der Umwelt-probenbank des Bundes, Umwelt-bundesamt, Dessau, 21. – 22. 3. 2006

Kördel, W., Hörner, J., Hennecke, D., Hund-Rinke, K., Singh, N., Bauer, A., Bergendahl, E.:Bedeutung von NA-Prozessen in der gesättigten Zone für den Standort Clausthal.Presentation, BMBF Verbundvorhaben KORA TV 5, Thema „Werk Tanne“, Goslar, 19. 12. 2006

Kouloumpos, V.N., Schäffer, A., Corvini, P.F.X.:Fate of nonylphenol in sewage sludge amended soils and its dependence on sludge dewatering processes.Poster, AQUAbase Workshop on Risk Assessment of Organic Micro Pol-lutants in the Aquatic Environment, Aachen, 28. – 29. 11. 2006



Liu, Q., Ji, R., Schäffer, A., Corvini, P.F.X.:Influence of nitrate amendment on the fate of nonylphenol under anoxic conditions in submerged paddy soils.Presentation, International Workshop on Environmental Health and Pollution Control, Nanjing, China, 22. – 25. 10. 2006

Müller, J.:Prüfung von Löschmitteln.Presentation, Referat 09, VFDB (Vereinigung zur Förderung des Deutschen Brandschutzes e.V.), Bayer Chemiepark, Leverkusen, 13. 6. 2006

Müller, J.:Determination of organotin compounds.Poster, Quasimeme Workshop „Organotin in Marine Materials“, NERI Roskilde, Dänemark, 15. – 16. 3. 2006

Orecchia, M., Nölke, G., Saldarelli, P., Uhde, K., Dell‘Orco, M., Martelli, G., Fischer, R., Schillberg, S.:Generation of an scFv antibody with high specificity to viruses of the Closteroviridae family. Poster, ICVG XV Stellenbosch, South Africa, 3. – 7. 4. 2006

Peschen, D.:Fungal resistant transgenic crop plants by antibody fusion proteins.Poster, The 7th Framework Programme, Finding Partners in Food, Agriculture and Biotechnology, Wien, 17. 5. 2006

Peschen, D.:Generierung von transgenen Phytophthora infestans-resistenten Kartoffelpflanzen durch die innova-tive Antikörper-Fusionsprotein-Technik.Presentation, Jahrestagung der Gemeinschaft zur Förderung der privaten deutschen Pflanzenzüchtung e. V., Bonn, 8. 11. 2006

Petersen, A., Schillberg, S., Helgers, H., Gavrovic-Jankulovic, M., Lindner, B., Becker, W.M.:Expression of the major timothy grass pollen allergen Phl p 1 in tobacco plants and structural analysis. Poster, XXV EAACI Congress 2006, Vienna, 10. – 14. 6. 2006

Raven, N.:Molecular Farming: Production of recombinant proteins in plants.Presentation, Conference on Industrial Enzyme and Biotechnology (CIEB) 2006: Enzyme Based Research and Their Application in Food and Health Perspectives, Jakarta, 19. – 21. 9. 2006

Ross-Nickoll, M., Keppler, J., Lechelt-Kunze, C., Heimbach, F., Nikolakis, A., Ratte, H.T., Schäffer, A., Theißen, B., Toschki, A., Scholz-Starke, B.:Outdoor Terrestrial Model Ecosys-tems: Study design and evaluation approaches.Poster, 16th SETAC Europe Annual Meeting, The Hague, The Netherlands, 7. – 11. 5. 2006

Rüdel, H., Böhmer, W., Schröter-Kermani, C.: Polycyclische Moschusverbindungen – Einträge aus Kläranlagen und retrospektives Monitoring in Fischen.Presentation, „Neue Stoffe in alten Proben“, Jahrestagung der Umwelt-probenbank des Bundes, Umwelt-bundesamt, Dessau, 21. – 22. 3. 2006

Rüdel, H., Böhmer, W., Dorusch, F., Schröter-Kermani, C.: Methyltriclosan – ein neuer persis-tenter Schadstoff ? Bioakkumula-tion in Fischen aus der Umwelt-probenbank und erste Ergebnisse ökotoxikologischer Untersuchungen.Presentation, „Neue Stoffe in alten Proben“, Jahrestagung der Umwelt-probenbank des Bundes, Umwelt-bundesamt, Dessau, 21. – 22. 3. 2006

Rüdel, H., Böhmer, W., Bester, K., Schröter-Kermani, C.: Polycyclische Moschusverbindungen – Einträge aus Kläranlagen und retrospektives Monitoring in Fischen.Presentation, GDCh-Jahrestagung der Fachgruppe Umweltchemie und Öko-toxikologie, Halle (Saale), 4. – 6. 10. 2006

Rüdel, H., Böhmer, W., Ricking, M., Schulze, T., Dorusch, F., Körner, A., Schröter-Kermani, C.: Methyltriclosan – ein neuer persistenter Schadstoff ?Presentation, GDCh-Jahrestagung der Fachgruppe Umweltchemie und Öko-toxikologie, Halle (Saale), 4. – 6. 10. 2006

Schäfers, C.:10 Jahre Umwelthormone. Ein geregelter Skandal ? Teilnehmer Podiumsdiskussion (Chair: Dr. A. Gies), 11. Jahrestagung der SETAC GLB, Landau, 3. – 5. 9. 2006

Schäfers, C.:Aquatische Wirkungstests. Presentation, FORUM-Konferenz „Umweltbewertung von Human-pharmaka. Welche Anforderungen stellt die neue EMEA-Richtlinie ?“, Düsseldorf, 18. – 19. 10. 2006



Schäfers, C., Klein, M., Kördel, W., Klein, W.:How to refine and evaluate a TER – Aquatic Risk Assessment for Pesticides in Europe. Luncheon Seminar, IUPAC ICPC, Kobe, Japan, 6. – 9. 8. 2006

Schäfers, C., Teigeler, M., Wenzel, A., Maack, G., Fenske, M., Segner, H.:Irreversible impairment of reproductive capabilities of zebra-fish by an elevated concentration of ethynylestradiol (10 ng / L).Workshop Analytical Chemistry and Ecotoxicology, Genf, 15. 2. 2006

Schäffer, A.:Phytoremediation belasteter Böden und Gewässer.Presentation, TU Braunschweig, 9. 1. 2006

Schäffer, A., Berns, A., Breitschwerdt, A., Corvini, P.F.X., Ertunc, T., Ji, R., Schmidt, B.:Non-extractable residues of pesticides in soil and plants: neglected metabolites.Presentation, International Workshop on Environmental Health and Pollution Control, Nanjing, China, 22. – 25. 10. 2006

Schiermeyer, A.:Cloning and knock down of secre-ted tobacco proteases. Presentation, Pharma-Planta, 2nd Annual Meeting 2006, Aachen, 20. 4. 2006

Schiermeyer, A., Hartenstein, H., Schillberg, S.:Analyse sekretierter Proteasen der Tabak BY-2 Zelllinie. Poster, 19. Tagung Molekularbiologie der Pflanzen, Dabringhausen, 7. – 10. 3. 2006



Schillberg, S.:Protein targeting and stabilization.Presentation, EPSO Workshop, Molecu-lar farming: The path towards com-mercialization, Aachen, 31. 1. – 1. 2. 2006

Schillberg, S.:High troughput technologies for the discovery and optimization of technical enzymes and biophar-maceuticals.Presentation, 1st Aachen – Osaka Joint Symposium, RWTH Aachen, 11. 5. 2006

Schillberg, S.:Antibodies in plant biotechnology – tools and high valuable proteins.Presentation, Seminar at LIPI, Jakarta, 8. 9. 2006

Schillberg, S.:Antibodies – magic tools in plant biotechnology.Presentation, Seminar at the Temasek Life Sciences Laboratory, Singapore, 12. 9. 2006

Schillberg, S.:Pharma-Planta – Recombinant pharmaceuticals from plants for human health.Presentation, Expert Meeting: Phar-ming, Europäische Akademie, Berlin, 14. – 15. 9. 2006

Schillberg, S.:Plant-based production of vaccines and antibodies. Presentation, New Cells for New Vaccines: Focus on Plant and Insect Cell Technologies, Coral Gables, Florida, USA, 28. – 29. 9. 2006

Schillberg, S.:Molecular Farming: Production of pharmaceutical proteins in plants.Presentation, Transcend Technologie-transfer-Workshop, Lüttich, Belgium, 8. 11. 2006

Schillberg, S.:Biopharming: lab to market.BioMalaysia 2006, Kuala Lumpur, Malaysia, 6. – 8. 12. 2006

Schinkel, H., Jacobs, P., Schillberg, S., Wehner, W.: Single cell optoporation for uptake of extracellular substances.Poster, 2. Jahrestagung des Arbeits-kreises Mikrosystemtechnik für die Biotechnologie, Bremen, 21. – 23. 6. 2006; Poster, Workshop on Advanced Multi-photon and Fluorescence Lifetime Imaging Techniques, St. Ingbert, 19. – 21. 6. 2006

Scholz, S., Hassanien, S., Möder, M., Bartels, P., Teigeler, M., Schäfers, C., Schirmer, K.:Analysis and identification of sub-acute endpoints for biologic effects of pharmaceutical and personal care product contaminations in fish.Platform presentation, 15th SETAC Europe Annual Meeting, Den Haag, The Netherlands, 7. – 11. 5. 2006

Scholz, S., Hassanien, S., Stetefeld, N., Möder, M., Bartels, P., Teigeler, M., Schäfers, C., Schirmer, K.:Nachweis subakuter Wirkungen von Pharmazeutika und Körper-pflegemitteln durch Analyse der Genexpression. Presentation, GDCh-Jahrestagung der Fachgruppe Umweltchemie und Öko-toxikologie, Halle (Saale), 4. – 6. 10. 2006

Seidel, B.: Biomarkeruntersuchungen an Organismen der Umweltproben-bank.Presentation, „Neue Stoffe in alten Proben“, Jahrestagung der Umwelt-probenbank des Bundes, Umwelt-bundesamt, Dessau, 21. – 22. 3. 2006


Seidel, B.:A New Approach for Animal Species Differentiation in Food and Feed.Presentation, Analytica Conference, Analytica, München, 25. – 28. 4. 2006

Singh, N., Hennecke, D., Hörner, J., Kördel, W.:Transformationskinetik und Meta-bolismus von TNT in kontaminierten Böden im Laborversuch.Poster, BMBF-Statusseminar des Ver-bundvorhabens KORA TV5-Rüstungs-altlasten, Marburg, 25. – 26. 10. 2006

Teigeler, M., Boshof, U., Schäfers, C., Schaeffer, A.:Predictivity of biomarkers in short time exposure tests with main focus on androgen-receptor antagonists in zebrafish (Danio rerio).Poster, 15th SETAC Europe Annual Meeting, Den Haag, The Netherlands, 7. – 11. 5. 2006

Teigeler, M., Boshof, U., Schäfers, C., Schäffer, A.:Vorhersagefähigkeit von Bio-markern in Kurzzeittests im Rahmen eines gestuften Testsys-tems unter der Berücksichtigung von Androgen-Rezeptor Anta-gonisten beim Zebrabärbling (Danio rerio).Presentation, 11. Jahrestagung der SETAC GLB, Landau, 3. – 5. 9. 2006

Weinfurtner, K.:Abhängigkeit der P-Verfügbarkeit von Klärschlammzusammensetzung und Bodeneigenschaften.Poster, GDCh-Jahrestagung der Fach-gruppe Umweltchemie und Öko-toxikologie, Halle (Saale), 4. – 6. 10. 2006

Weinfurtner, K., Bussian, B., Kördel, W.:Auswahl und Bereitstellung von Referenzböden für Bodenunter-suchungen.Presentation, GDCh-Jahrestagung der Fachgruppe Umweltchemie und Öko-toxikologie, Halle (Saale), 4. – 6. 10. 2006

Wenzel, A., Müller, J., Ternes, T.:Endocrine disruptors and pharma-ceuticals in surface and drinking waters.Presentation, Workshop: Endocrine dis-ruptors, pharmaceuticals and personal care products in drinking water, Fondazione AMGA, Genova, Italy, 20. 6. 2006


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Prof. Dr. Rainer FischerFraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie Forckenbeckstr. 6 52074 Aachen, Germany Tel: +49 (0) 2 41/60 85-110 10 Fax: +49 (0) 2 41/60 85-100 00 [email protected]

Applied Ecology

Prof. Dr. Andreas SchäfferFraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie Auf dem Aberg 1 57392 Schmallenberg, Germany Tel: +49 (0) 29 72/3 02-2 90 Tel: +49 (0) 2 41/80 2 68 15 Fax: +49 (0) 29 72/30 23 19 [email protected]

Fraunhofer Center for Molecular Biotechnology CMB

Dr. Vidadi M. Yusibov9 Innovation Way, Suite 200Newark, DE 19711, USATel: +1 302 369 [email protected]

Redaktion / Editors

Prof. Dr. Rainer FischerProf. Dr. Andreas Schäffer

Koordination und Gestaltung/ Coordination and Layout

Brigitte Peine, Dr. Udo Hommen

Druck / Production

Fraunhofer IRB, Stuttgart

Bildquellen/ Photo acknowledgements

p. 1 links (left): Dr. Christoph Meyer, Erndtebrückp. 19 links (left): Birgit Kutzera/ panthermedia; rechts (right): Thomas Neubauer / panthermedia; Mitte (mid): Büro für Grafik, Design und Werbung, Eckernfördep. 20 links (left): Marco Kalbe/ panthermediap. 25: MEV-Verlagp. 36 von oben nach unten (from top to bottom): MEV-Verlag, Fh-IBMT, MEV-Verlag, Fh-ITEMp. 38 oben links (top left): Marc Steinmetz unten; (bottom): MEV-Verlagp. 39: Bernd Müllerp. 54 oben links (top left): Nordsee-Tourismus-Service GmbH (www.nordseetourismus.de)

Weiteres Bildmaterial/ further photographs

Fraunhofer IME, Fraunhofer-Gesell-schaft, Fraunhofer CMB, RWTH Aachen

Herausgeber / Published by

Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME

Alle Rechte vorbehalten.Nachdruck nur mit Genehmigung des Fraunhofer IME.

Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME

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Titelfoto

Links: Fraunhofer IME, Gewächshäuser Standort AachenRechts oben: Beprobung von Tabak-pflanzen im GewächshausRechts unten: Makrophytentest-Anlage

Photo Coverpage

Left: Fraunhofer IME, green houses in AachenTop right: Sampling of tobacco plants in the greenhouseBottom right: Facility for macrophyte testing

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Jahresbericht 2006 Annual Report 2006 - Fraunhofer€¦ · clinical grade recombinant proteins. Further highlights for the Molecular Biology Division in 2006 included suc-cessful