AG Schins

Partikel, Entzündung und Genomintegrität

Forschungsprofil

Luftverschmutzung durch Feinstaub stellt eine große Belastung für die menschliche Gesundheit von globaler Bedeutung dar. Allerdings ist das Wissen über die entscheidenden Eigenschaften und Komponenten dieses Schadstoffgemisches, die seine gesundheitsschädigenden Wirkungen verursachen, derzeit noch unvollständig. Während die Inhalation den primären Expositionsweg für luftgetragene Partikel darstellt, ist auch die orale Exposition gegenüber verschiedenen Arten von anthropogenen Partikeln zu einem zunehmend besorgniserregenden Thema geworden. Die AG untersucht die zellulären und molekularen Mechanismen der Toxizität eingeatmeter oder oral aufgenommener Partikel. Die Forschung der Gruppe hat maßgeblich zum Verständnis der Bedeutung von Entzündungen bei der Pathogenese von partikelinduzierten Krankheiten beigetragen. Diese indirekte Wirkungsweise ist zu einem festen Bestandteil der wissenschaftlichen und behördlichen Bewertung von einatembaren Stäuben sowie von technisch hergestellten Nanomaterialien geworden. Aktuelle Projekte der Gruppe befassen sich mit den Auswirkungen von Mineralstäuben, verkehrsbedingten ultrafeinen Partikeln und hochentwickelten (Nano-)Materialien auf die Atemwege, den Magen-Darm-Trakt und das zentrale Nervensystem. Die Forschung in diesen Projekten konzentriert sich auf die Identifizierung zugrundeliegender interzellulärer und interorganischer Crosstalk-Mechanismen. Zudem setzt sich die Gruppe auch für die Entwicklung neuer Ansatzmethoden (New Approach Methodologies) zur Gefahrenbewertung von (Nano-)Materialien ein, indem sie realistische in-vitro-Modelle der Lunge und des Darms weiterentwickelt und validiert.

Arbeitsgruppenleiter:
Roel Schins

TUBE

Das Projekt TUBE wurde mit dem EU Horizon 2020 InCo Flagship Call zur „Reduzierung der Verkehrsauswirkungen auf die Luftqualität“ bewilligt. Das Projektkonsortium besteht aus 16 Partnern und zielt darauf ab, die Auswirkungen der verkehrsbedingten Luftverschmutzung auf die Lunge und insbesondere auf das Gehirn zu untersuchen. Die Hauptaufgabe der AG in diesem Projekt besteht darin, die entzündlichen und genotoxischen Eigenschaften von verkehrsbedingten Luftverschmutzungspartikeln in der Lunge zu untersuchen und festzustellen, wie eine langfristige Inhalationsbelastung durch ultrafeine Partikel zur Alzheimer-Krankheit beitragen kann. Die Untersuchungen der Gruppe zu den neurotoxischen und neurodegenerativen Wirkungen von Partikeln sind auch in AIRBAG (Air Pollutants and Brain Aging Research Group) eingebettet, eine Initiative, die 2012 von der IUF und dem niederländischen Nationalen Institut für öffentliche Gesundheit und Umwelt (RIVM) ins Leben gerufen wurde.

A risk index for health effects of mineral dust and associated microbes (DUSTRISK)

Dieses Projekt DUSTRISK wird von der Leibniz-Gemeinschaft im Rahmen des Wettbewerbs (SAW) „Leibniz-Kooperative Exzellenz“ gefördert. Das Ziel des Projekts ist es, die Auswirkungen von Mineralstaub und seinen mikrobiologischen ‚Kontaminanten‘ auf menschliche Lungenerkrankungen zu erforschen. Die besondere Rolle der AG in dem Projekt besteht darin die toxischen Eigenschaften von auf Kap Verde gesammelten Mineralstäuben und von Modellpartikeln wie Quarzstaub bezüglich ihrer physikochemischen und mikrobiellen Komposition zu untersuchen. Mittels fortgeschrittener pulmonaler in vitro Modelle werden die Toxizität und zugrundeliegende molekulare Mechanismen getestet. Das Projekt wird vom Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) koordiniert. Außerdem sind die Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ), das Forschungszentrums Borstel – Leibniz Lungenzentrum (FZB) und mehrere Kooperationspartner auf Kap Verde am Projekt beteiligt.

POLYMER FIBRETOX

Das Projekt POLYMER FIBRETOX ist eingebettet in den Leibniz-Forschungsverbund „Advanced Materials Safety“. Ziel des Projekts ist es, die gesundheitlichen Risiken von Hochleistungspolymerfasern (HPF) und deren Additiven zu ermitteln, die durch ihre Fragmentierung und anschließende Inhalation oder oral Aufnahme verursacht werden. Die Forschung wird in Zusammenarbeit mit dem Leibniz-Institut für Interaktive Materialien (DWI) in Aachen durchgeführt, in dem wohldefinierte Nano- und Mikrofragmente von HPFs hergestellt, charakterisiert und markiert werden. Die komplementären Untersuchungen der AG konzentrieren sich auf die Aufklärung der zellulären und molekularen Toxizitätsmechanismen dieser Verbindungen in fortgeschrittenen in vitro Zellmodellen des menschlichen Darms und der Lunge. Durch die Analyse der Auswirkungen der Fragmente in Abhängigkeit von ihrer Form, Größe und Zusammensetzung sollen Richtlinien und Kriterien für die Entwicklung nachhaltiger Materialien dieser Klasse identifiziert werden.

IUF-intern:
AG Esser
AG Koch
AG Krutmann
AG von Mikecz
AG Schikowski
Team Unfried
LG Ventura

National:
DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien, Aachen
FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur
IfADo – Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund
INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien, Saarbrücken
Institut für Energie- und Umwelttechnik (IUTA), Duisburg
IWT – Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien, Bremen
Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum (FZB)
Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS), Leipzig
Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen, Braunschweig

International:
RIVM, National institute for public health and the environment, Niederlande
Utrecht University, Niederlande
Maastricht University, Niederlande
University of Turin, Italien
Heriot-Watt University Edinburgh, UK
Swansea University, UK
University of East Finland, Kuopio, Finnland

Team AG Schins

Promovierende

Gastwissenschaftlerin

Technische Assistenz

OBEN