Leibniz-Institut für umweltmedizinische Forschung an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

Leibniz-Institut für umweltmedizinische Forschung (IUF) an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
Kategorie:	Forschungseinrichtung
Träger:	Gesellschaft zur Förderung umweltmedizinischer Forschung e.V.
Sitz des Trägers:	Düsseldorf
Mitgliedschaft:	Leibniz-Gemeinschaft, assoziiert
Standort der Einrichtung:	Düsseldorf
Art der Forschung:	Grundlagenforschung
Fächer:	Naturwissenschaften, Medizin
Fachgebiete:	Zellbiologie, Molekulare Immunologie, Molekulare Toxikologie, Partikelforschung, Molekulare Alternsforschung und Epidemiologie
Grundfinanzierung:	Land Nordrhein-Westfalen
Leitung:	Jean Krutmann (Wissenschaftlicher Direktor), Alexander Beaucamp (Kaufmännischer Direktor)
Mitarbeiter:	ca. 120 (Stand Januar 2010)
Anmerkung:	An-Institut
Homepage:	www.iuf.uni-duesseldorf.de

Das Leibniz-Institut für umweltmedizinische Forschung (IUF) an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf ist eine rechtlich selbständige, außeruniversitäre Forschungseinrichtung und der anwendungsorientierten Grundlagenforschung im Bereich der Lebenswissenschaften zuzuordnen. Zentrale Aufgabe des IUF ist die präventivmedizinische Erforschung molekularer Mechanismen umweltinduzierter Störungen der menschlichen Gesundheit (molekulare Präventivmedizin). Durch die Analyse und Bewertung des gesundheitlichen Risikos durch exogene Noxen sollen die Gesundheitsvorsorge im Hinblick auf Umweltbelastungen verbessert und präventive bzw. therapeutische Ansätze entwickelt werden.

Geschichte

Das Leibniz-Institut für umweltmedizinische Forschung an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf wurde im Jahr 2001 in der Rechtsform einer gemeinnützigen GmbH gegründet. Alleiniger Gesellschafter ist die Gesellschaft zur Förderung umweltmedizinischer Forschung e.V. – ein Zusammenschluss von sieben renommierten medizinischen Fachgesellschaften. Das IUF wird vom Land Nordrhein-Westfalen durch das Ministerium für Innovation, Wissenschaft, Forschung und Technologie institutionell gefördert.

Am 8. und 9. März 2007 wurde das Institut durch den Wissenschaftsrat begutachtet. Als Ergebnis wurde die Aufnahme des Instituts für Umweltmedizinische Forschung in die gemeinsame Förderung durch Bund und Länder nach der Ausführungsvereinbarung Forschungseinrichtungen empfohlen^[1]. Seit Herbst 2007 ist das IUF assoziiertes Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Die gemeinsame Förderung des IUF durch Bund und Länder innerhalb der Leibniz-Gemeinschaft ist beschlossen^[2] und beginnt zum 1. Januar 2011.

Forschung

Seit der Institutsgründung werden im IUF zwei Hauptforschungsthemen bearbeitet: umweltinduzierte Alterungsprozesse und umweltinduzierte Störungen des Immunsystems, besonders Allergien. Bezüglich der Umweltnoxen stehen Partikel (Schwebstäube, besonders Nanopartikel) und nichtionisierende Strahlung (UV- und Infrarot-Strahlung) im Vordergrund. Die Forschungsarbeiten erfolgen interdisziplinär und teamübergreifend in insgesamt 15 Arbeitsgruppen mit zellbiologischen, immunologischen, toxikologischen, molekularbiologischen und epidemiologischen Methoden. Der Forschungsansatz des IUF erfordert als experimentelle Modelle eines oder mehrere Grenzflächenorgane (Grenzflächenmedizin). Daher werden überwiegend Studien an der Haut, der Lunge und dem Darm – vereinzelt auch am Gehirn, dem kardiovaskulären System und an der Leber – durchgeführt. Um die begrenzten wissenschaftlichen Ressourcen optimal zu nutzen, fokussieren die Forschungsprojekte zunehmend auf die Haut als umweltmedizinisch bedeutsames Modellorgan. Die Untersuchungen erfolgen sowohl in vitro an kultivierten Zellen als auch in vivo an Tiermodellen und am Menschen. Die wissenschaftliche Arbeit des IUF ist wesentlich durch arbeitsgruppenübergreifende, integrierte Forschungsansätze charakterisiert. Beispiele hierfür sind die Untersuchung der zellulären Wirkungen von Nanopartikeln (Nano-Cell-Responses) sowie die Studien zur Arylhydrocarbonrezeptor-vermittelten Signaltransduktion in der Haut.

Wissenschaftliche Expertise/ Arbeitsgruppen

Zellbiologische Fragestellungen bearbeiten aktuell drei Arbeitsgruppen. Ein Schwerpunkt liegt auf der Analyse der photobiologischen und molekularen Grundlagen der Induktion von Genexpression durch ultraviolette Strahlung. Zurzeit stehen durch oxidativen Stress hervorgerufene Veränderungen der Membranlipide und -proteine und die sich daraus ergebenden Signalprozesse in der Zelle, die zur Induktion von Genexpression führen, im Vordergrund. Darüber hinaus werden Wechselwirkungen zwischen der UVA- und UVB-Antwort im Hautmodell sowie die biologische Wirkung von Infrarotstrahlung unter besonderer Berücksichtigung degenerativer Prozesse sowie eines potenziellen Krebsrisikos untersucht.

Neuere Untersuchungen betreffen die Effekte von Stäuben, besonders Nanopartikeln, auf die Struktur und Funktion des Zellkerns, vor allem die Proteindegradation durch das nukleäre Ubiquitin-Proteasomen-System. Aufgrund des wachsenden industriellen und biotechnologischen Einsatzes der Nanotechnologie sowie der zunehmenden Verbreitung von Nanopartikeln, besonders in urbanen Zentren (Verkehr), ist die Aufklärung biologischer Effekte und Wirkmechanismen dieses neuen Umweltschadstoffs von großer Bedeutung.

Zwei Arbeitsgruppen verfügen über Expertise auf dem Gebiet der molekularen Immunologie. Sie untersuchen, durch welche Mechanismen Umweltnoxen immuntoxische Wirkungen hervorrufen können bzw. an der Pathogenese von allergischen Erkrankungen beteiligt sind. Schwerpunkte stellen Fragen der Immunregulation durch dendritische Zellen, die durch Aktivierung des Arylhydrocarbon-Rezeptors (AhR) hervorgerufene Störung der T-Zell-Reifung im Thymus und die weitere Charakterisierung UVB-induzierter immunsuppressiver Effekte dar. Zudem besteht besondere Expertise in der Generierung von transgenen Mausmodellen.

Drei Arbeitsgruppen zeichnen sich durch Expertise im Bereich der molekularen Toxikologie aus. Sie konzentrieren sich auf die Charakterisierung der molekularen Mechanismen, die der tumorpromovierenden Wirkung von Dioxin, Partikeln und UV-Strahlung sowie der endokrinen Wirkung von Umweltchemikalien zugrunde liegen. Im Vordergrund der Forschungsarbeiten steht die Analyse der Funktion des AhR bei der durch UV-Strahlung bzw. der durch Dioxin induzierten Modulation von Zellwachstum und -differenzierung. Zudem werden die molekularen Mechanismen der partikelinduzierten Tumorbildung mit In-vitro-Modellen untersucht, um zu klären, ob geno- oder zytotoxische Prozesse zur Tumorentstehung führen. Des Weiteren wurde ein Model mit humanen neuronalen Zellen zur Prüfung der Entwicklungsneurotoxizität von chemischen Substanzen entwickelt, das nun zur Testung von Umweltnoxen eingesetzt wird.

Zwei Arbeitsgruppen weisen besondere Expertise auf dem Gebiet der Partikelforschung auf. Sie untersuchen die molekularen Mechanismen gesundheitsschädigender Wirkungen, die aus der Belastung mit Umweltpartikeln resultieren. Dabei werden sowohl real vorkommende Partikel wie Feinstäube der Außenluft, inhalierbare Quarzpartikel und Nanopartikel als auch sorgfältig entwickelte Modellpartikel eingesetzt. Gegenwärtige Forschungsprojekte konzentrieren sich auf die partikelinduzierte Aktivierung von Signalwegen, die bei der Ausbildung entzündlicher und proliferativer Prozesse eine Rolle spielen, sowie auf die Effekte von Partikeln hinsichtlich DNS-Schädigung und -Reparatur.

Von einer epidemiologischen Arbeitsgruppe wird die Entstehung und Entwicklung von Atemwegserkrankungen und Allergien im Kindesalter sowie Alterungsprozesse und damit verbundene gesundheitliche Beeinträchtigungen (Hautalterung, chronisch obstruktive Lungenerkrankungen) mittels Kohorten- und Panelstudien sowie in wiederholten Querschnittstudien untersucht. Insbesondere wird überprüft, inwieweit diese Prozesse durch Partikelimmissionen aus dem Straßenverkehr, UV-Strahlung, biogene (Pollen) und/oder genetische Faktoren verursacht oder modifiziert werden.

Drei Arbeitsgruppen verfügen über Expertise auf dem Gebiet der molekularen Alternsforschung. Sie charakterisieren die Mechanismen, durch die Umweltnoxen zu einem vorzeitigen Alterungsprozess führen. Von besonderem Interesse sind hierbei die Fähigkeit von Umweltnoxen, das so genannte „mitochondriale Altern“ in menschlichen Zellen auszulösen, die Fähigkeit von Infrarot-Strahlung, eine vorzeitige Alterung der menschlichen Haut zu bewirken, Einflüsse von Umweltnoxen auf die Proteinoxidation, Proteindegradationsprozesse und Protein-Translokation sowie die Bedeutung umweltinduzierter Signalkaskaden für zelluläre Alterungsprozesse. Diese Untersuchungen werden im Wesentlichen an drei Modellorganen durchgeführt: der Haut, dem Nervensystem sowie dem kardiovaskulären System. Zudem wird gemeinsam mit dem Arbeitsbereich Epidemiologie untersucht, ob bestimmte Altersgruppen sich durch eine spezifische Empfindlichkeit gegenüber Umweltnoxen auszeichnen.

Infrastruktur

Der Gesamtetat des Instituts lag 2009 bei 9,1 Mio Euro, davon wurden 4,5 Mio Euro als Drittmittel eingeworben.

Das IUF wird vom wissenschaftlichen Direktor Prof. Dr. med. Jean Krutmann geleitet. Kaufmännischer Direktor ist Dr. Alexander Beaucamp.

Das IUF hat circa 120 Mitarbeiter, davon etwa 70 Wissenschaftler. Fast zwei Drittel der Mitarbeiter werden durch projektgebundene Fördermittel der DFG, des BMBF, der EU und anderer Drittmittelgeber finanziert.

Kooperationen

Die Forschergruppen des IUF sind durch ihre Arbeitsmethoden und Themen eng untereinander verknüpft. Die interdisziplinäre Herangehensweise ist charakteristisch für die Forschung am IUF und bildet die Basis für eine Vielzahl von nationalen und internationalen Kooperationen mit anderen Forschungseinrichtungen.

Ein Kooperationsvertrag mit der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) verleiht dem IUF den Status eines An-Institutes. Der Institutsdirektor ist gleichzeitig Lehrstuhlinhaber für Umweltmedizin an der HHU. Weitere Wissenschaftler des IUF sind in die Lehre der HHU eingebunden. Auf inhaltlicher Ebene trägt das IUF mit seinem Forschungsprogramm wesentlich zum Forschungsschwerpunkt "Umweltmedizin und Alternsforschung" der Medizinischen Fakultät bei. Das IUF ist an vier DFG-geförderten Sonderforschungsbereichen, drei Graduiertenkollegs und einer Forschergruppe beteiligt. Zudem bestehen je eine Liaisongruppe mit der HHU und der RWTH Aachen.

Das IUF kooperiert mit einer Reihe außeruniversitärer Forschungseinrichtungen. Hierzu gehören das National Institute for Public Health on the Environment in Bilthoven, das Helmholtz Zentrum München, das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung, das Leibniz-Institut für Nutztierbiologie, das Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund, das Leibniz-Institut für Altersforschung in Jena und das Leibniz-Zentrum für Diabetesforschung in Düsseldorf.

Weblinks

• Homepage des Instituts für umweltmedizinische Forschung

Quellen

1. ↑ Stellungnahme des Wissenschaftsrats vom 13. Juli 2007 (PDF)
2. ↑ Leibniz-Gemeinschaft erhält Zuwachs, Pressemitteilung 24/2009 der Gemeinsamen Wissenschaftskonferenz vom 2. November 2009 in: informationsdienst wissenschaft