Archiv des Monats: November 2022

Essgewohnheiten im Urin bestimmen

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Forschung: Ernährungsweise und Umweltgifte ermitteln

Im Urin können durch Massenspektrometrie Umweltgifte nachgewiesen werden. Das neue Forschungsprojekt will nun die Essgewohnheiten im Urin bestimmen.

Lebensmittelchemiker Hans-Ulrich Humpf untersucht mit seinem Team an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster, WWU, Lebensmittelgifte im Urin von Patienten, wie z.B. Schimmelpilze. Aber auch falsche Essgewohnheiten können zu Krankheiten führen. Der Chemiker will anhand von Blut- und Urinuntersuchungen mit Hilfe der Massenspektrometrie herausfinden wollen, wie sich Menschen ernähren und welchen Umweltgiften sie ausgesetzt sind.

So untersucht er in Simbabwe, im Gemeinschaftsprojekt unter Koordination der US-amerikanischen Cornell-Universität, die Ursachen von Entwicklungsstörungen bei Kindern, die Schimmelpilzen auf Mais zuzuordnen sein könnten, den die Mütter zu sich nehmen und der früh zugefüttert wird.

In Bangladesch werden Schimmelpilze auf Reis und Gewürzen untersucht.

Das neue Forschungsprojekt

Essgewohnheiten im Urin bestimmen

Lebensmittelrückstände lassen sich noch 10-24 Stunden nach dem Verzehr im Urin feststellen. Hans-Ulrich Humpf hat dafür ein Massenspektrometer, das fünfmal sensibler messen kann als übliche Geräte.

Bisherige Verfahren zur Bestimmung der Nahrungsaufnahme

Ernährungswissenschaftler nutzen Ernährungstagebücher von Patienten, um den Verzehr ungesunder Lebensmittel, ungesunde Mengen an Lebensmitteln oder ungenügende Kombinationen der Lebensmittel, bzw. fehlende Vielfalt festzustellen. In diesen Tagebüchern schreibt der Patient alle Lebensmittel und Getränke auf, die er zu sich nimmt. Anhand des Tagebuchs kann der Ernährungsmediziner erkennen, worauf z.B. Übergewicht oder gehäufte Gichtanfälle zurückzuführen sind.

Die Untersuchungsmethode

Einige Hundert Biomarker für Lebensmittel sind inzwischen bekannt. Allerdings wurden sie nicht ausreichend auf ihre Tauglichkeit geprüft, hinzu kommt, dass sie teilweise mehreren Ernährungsgruppen zuzuordnen sind. Amelie Frank, Humpfs Doktorandin, sucht deswegen nach Biomarkern, die sich einzelnen Lebensmitteln konkret zuordnen lassen, etwa bestimmten Getreide- oder Gemüsesorten.

Sind die Biomarker der unterschiedlichen Lebensmittel einmal bekannt, so könnten sie mit Hilfe der Massenspektrometrie innerhalb von 10-24 Stunden nach dem Essen im Urin oder Blut nachgewiesen werden.

Nach Frank könne das Ernährungsfehler aufspüren bei Menschen, die beim Ernährungstagebuch unterschlagen werden oder die nicht in der Lage sind, ein Ernährungstagebuch zu führen.

Quelle: Christina Hoppenbrock, Unizeitung wissen

Diskussion

Mit Hilfe der Ermittlung von Biomarkern für die einzelnen Lebensmittel könnten diese Lebensmittel im Urin oder Blut mittels Massenspektrometrie nachgewiesen werden. Die derzeitigen Geräte können Lebensmittel innerhalb von 10-24 Stunden nach Verzehr nachweisen. Um die Ernährungsgewohnheiten von Patienten festzustellen, wären also tägliche Untersuchungen notwendig. Das übliche Ernährungstagebuch für Patienten von Fachärzten für Ernährungswissenschaft werden sie deswegen kaum ersetzen können.

Erschwerend käme in den Industrieländern hinzu, dass die Fülle an Lebensmitteln, inklusive der Produkte der Lebensmittelindustrie, einen sehr hohen Arbeitsaufwand beim Erfassen bedeutet.

Nutzbar wäre das Forschungsprojekt voraussichtlich zunächst in Nichtindustrieländern, die begrenzte Nahrungsmittel zur Verfügung haben.

Eine große Chance sehe ich aber in der Kombination Umweltgifte auf Lebensmitteln im Menschen festzustellen. Auch wenn z.B. Schimmelpilze durch die strengeren Lebensmittelkontrollen in den Industrieländern in der Regel nicht in höheren, schädlichen Mengen zu sich genommen werden, so könnte sich bei regelmäßigem Verzehr eines bestimmten Lebensmittel ein anderes Bild der Menge von Pilzen im Körper ergeben.

Auch dürfte das Projekt insofern für die Industrienationen von Bedeutung sein, wenn zusätzlich zu Keimen und Pilzen nach zugesetzten Giften gesucht wird. Insbesondere in den Industrienationen sind viele Grundahrungsmittel mit einer Vielzahl an Pestiziden, Herbiziden und chemischem Dünger versetzt, deren Auswirkungen beim Verzehr weitgehend unerforscht sind. Hinzu kommen Schwermetalle und Medikamentenrückstände selbst im Trinkwasser sowie die chemischen Zusätze der Nahrungsmittelindustrie.

Um den Zusammenhang zwischen Erkrankung und Giften in der Nahrung hinreichend zuordnen zu können, müssten aber zusätzlich wenigstens statistische Erhebungen erstellt werden.

Vom Nachkriegseuropa zum Nachmauereuropa-und zurück

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Vorlesung: Adam-von-Trott-Lecture

Am 24.11. hält Professor Timothy Garton Ash die Adam-von-Trott-Lecture mit dem Titel Vom Nachkriegseuropa zum Nachmauereuropa-und zurück.
Die Vorlesung findet am 24. November 2022 um 19.00 Uhr im Adam-von-Trott-Saal am Wilhelmsplatz 3 der Universität Göttingen statt. Die Vorlesung ist kostenfrei, die Teilnahme ist auch online möglich.

Das Kooperationsprojekt Widerstand – Demokratie – Internationalität

Adam von Trott zu Solz

Die Vorlesungsreihe Adam von Trott Lecture erinnert als öffentliche Vorlesungsreihe an den Widerstandskämpfer Adam von Trott zu Solz.
Adam von Trott zu Solz (1909-1944) studierte an der Universität Göttingen Rechtswissenschaften, promovierte in Völkerrecht, bis ihn ein Stipendium schließlich von 1931-1933 an die Universität Oxford führte. Er war ein früher Gegner des Nationalsozialismus und gehörte zur Widerstandsgruppe Kreisauer Kreis, die Konzepte für die Zeit nach dem Nationalsozialismus entwarf. Ab 1940 arbeitete er für das Auswärtige Amt und knüpfte internationale Verbindungen zur Erweiterung des Widerstandsnetzwerkes. Er setzte sich stark für die internationale Unterstützung gegen Hitler und die Nationalsozialisten ein. Von Trott unterstützte dabei das Attentat seines Freundes Graf von Stauffenberg.
Am 20. Juli 1944 wurde von Trott verhaftet und vom Volksgerichtshof zum Tode verurteilt und am 26. August 1944 in Berlin hingerichtet.

Timothy Garton Ash

Timothy Garton Ash, geboren 1955, ist Historiker mit dem Forschungsschwerpunkt europäische Geschichte seit 1945 an der Universität Oxford sowie Direktor des europäischen Studienzentrums des St. Anthony Colleges, Oxford. Außerdem betätigt er sich als Sachbuchautor.

Kommentar: Vom Nachkriegseuropa zum Nachmauereuropa – und zurück

Brisanz der Vorlesung

Im Jahr 2020 läuteten Politiker in Europa und global eine Zeitenwende ein. Technische Fortschritte wurden und werden im Eiltempo entwickelt und unter Aushebelung der Menschenrechte und der Verfassungen in Europa durchgesetzt; Abschaffung des Bargeldes, Aufbau von Totalüberwachung sowie Gen-Datenbanken. Gentechnik am Menschen und psychologische Großversuche wurden mit Hilfe von nie dagewesener Groß-Propaganda durchgesetzt. Für Politiker, Oligarchen und Forschung ein Schlaraffenland, doch wohin steuert Europa ethisch?

Darf ein Staat im 21. Jahrhundert Menschen in ein Gefängnis sperren, um dann die Zunahme von Gewalt gegen Frauen und Kinder unter Extrembedingungen zu untersuchen? Darf er Kinder wieder zu absolutem Gehorsam erziehen, darf er sie Mörder nennen, wenn sie nicht gehorchen, sie einschüchtern und das Spielen, Raufen und Kuscheln mit Freunden und Familie verbieten? Darf der Staat alte Menschen einer Isolation aussetzen, die laut Amnesty International als Folter gilt? Darf er Menschen wieder aus der Gesellschaft und dem Beruf ausgrenzen? Darf er vorschreiben mit wem der Bürger Kontakt hat und ohne richterlichen Beschluss in Wohnungen eindringen? Darf er Kleidervorschriften machen? Darf er wieder Zeitungen, den öffentlichen Rundfunk und soziale Netzwerke zensieren sowie Aufklärung und Widerstand bestrafen?

Ist das in einer Demokratie überhaupt denkbar?

Muss technischer Fortschritt automatisch mit ethischem Verfall einhergehen? Muss Technik zwangsläufig in eine Technokratie führen und müssen ethische Errungenschaften wie der Humanismus und die Aufklärung einfach ausgelöscht werden, wie im Europa des 20. Jahrhunderts oder dürfen Menschenrechte doch noch eine Rolle spielen?

Die neue Gesellschaftsordnung wirft viele Fragen auf, soll die Menschheit in die finstersten Zeiten des 20. Jahrhunderts zurückgeführt werden und die Frage nach einem noch sehr zaghaften Widerstand sind wohl die brennensten. Umso erfreulicher, dass Timothy Garton Ash mit seiner von Trott Lecture mit dem Thema „Vom Nachkriegseuropa und Nachmauereuropa – und zurück“ diese Fragen aufzunehmen scheint. Das Thema hat eine Brisanz erreicht, wie seit 1945 nicht mehr. Umso erfreulicher ist, dass die von Trott-Lecture nicht nur eine Präsenzvorlesung ist, sondern auch die Möglichkeit einer Internetzuschaltung besteht. Möge der wissenschaftliche Diskurs wieder angestoßen werden und Ethik wieder eine Rolle spielen dürfen in Wissenschaft, Bildung, Beruf und Gesellschaft.

KI für das Zell-Tracking und die Massenspektrometrie

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Forschung: Mark Zuckerberg fördert KI zur Bildanalyse für das Zell-Tracking und die Massenspektrometrie

KI für das Zell-Tracking und die Massenspektrometrie: Laut Leibnitz-Institut für Analytische Wissenschaften (ISAS) fördern Mark Zuckerberg und seine Frau Priscilla Chan die Weiterentwicklung der Dortmunder Bildanalyse-Plattform napari zur besseren Analyse mikroskopischer und biochemischer Aufnahmen. Mit jeweils 20.000 Euro werden die Software zur Bildanalyse des Zell-Trackings als auch die der Massenspektrometrie-Analyse gefördert.

Derzeitige Problemstellung beim Zell-Tracking und der Massenspektrometrie-Analyse

Zell-Tracking

Um z.B. die Bewegung von Tumorzellen besser analysieren und besser einordnen zu können, müssen viele mikroskopischen Aufnahmen gemacht werden. Beim Zell-Tracking werden die Zellen erst segmentiert und dann in einen örtlich-zeitlichen Zusammenhang gebracht. So lassen sich die Migration von Zellen oder die Zellteilung besser erkennen.
Eine automatische Zellverfolgung funktioniert derzeit nur begrenzt und Biomediziner müssen zeitaufwendige Nachbesserungen durchführen. Derzeitige Methoden erzeugen große Datenmengen, die von den Forschenden kaum nachzuvollziehen und auszuwerten sind.

Massenspektrometrie

Bei der Massenspektrometrie erkennen Chemiker Substanzen aufgrund ihrer Masse. Das Massenspektrometer misst das Masse-zu-Ladungsverhältnis m/q von Teilchen und kann so die Art und Menge der vorhandenen Teilchen analysieren. Forschende stellen mit Hilfe des Massenspektrometers z.B. fest, welche Stoffwechselprodukte in welcher Menge vorhanden sind. Biochemiker können so metabolische und zelluläre Auflösungen feststellen, die mit Gewebeaufnahmen verglichen werden können.

Napari-Aufrüstung mit KI für Zell-Tracking und Massenspektrometrie

KI Software für Biomediziner

Um die Daten der Wissenschaftler zu optimieren und sie nicht regelmäßig händisch nachbessern zu müssen, will der Leiter der Nachwuchsgruppe AMBIOM Dr. Jianxu Chen mit seinem Team gemeinsam mit Immunologen am ISAS, dem Universitätsklinikum Essen und der Universität Duisburg-Essen kooperieren. Die geförderte Software.“Human-in-the-Cell-Tracking“ soll die drei Module Segmentierung, Tracking und Analyse enthalten. Um die KI zu trainieren, sollen Wissenschaftler direkt händisch in die Automatisierung eingreifen können, um Fehler der Automatik auszubessern und diese Prozesse in Zukunft zu beschleunigen. Menschliches Eingreifen soll nach dem Training der KI weitgehend überflüssig werden. Die Daten sollen weltweit zur Nutzung für andere Biomediziner zum Abgleich und zur Weiterentwicklung zur Verfügung gestellt werden.

Dr. Prasad Phapale, Chemiker und Leiter von Spatial Metabolomics, will mit dem Plug-In „Biochemical Spectrometry Imaging Data“ die Massenspektrometrie-Daten mit anderen Bildformaten fusionieren, sodass Wissenschaftler weltweit die MSI-Bilder mit Metaboliten-Datenbanken abgleichen können sowie mit weiteren Bildern, etwa aus der Mikroskopie.

Gefördert wird die KI für das Zell-Tracking und die Massenspektronomie vom Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie von der Chan Zuckerberg Initiative (CZI).