Institut für Bioanalytik
Das IBICO
Das Institut für Bioanalytik (IBICO) der Hochschule Coburg vereint exzellente Fachkompetenz in verschiedenen Forschungsbereichen. Durch die enge Zusammenarbeit von sieben Professuren entsteht eine dynamische Synergie, die das IBICO zu einem herausragenden Partner für industrielle Auftragsarbeiten und gemeinsame Drittmittelanträge macht. Mit interdisziplinärem Know-how und einem breiten Spektrum analytischer Methoden deckt das IBICO Anwendungen in den Bereichen One Health, Ökotoxikologie, Theranostik und personalisierter Medizin ab. Die enge Verzahnung der Fachgebiete Biologie, Chemie, Bioanalytik und Bioinformatik ermöglicht ganzheitliche und innovative Lösungsansätze.
Forschungsbereiche nach Arbeitsgruppen:
Arbeitsgruppe Funke.
Das wissenschaftliche Hauptinteresse der AG Funke gilt der Untersuchung von Peptiden und Proteinen für anwendungsbezogene Fragestellungen, insbesondere der Analyse von Protein-Protein-Interaktionen und deren therapeutischer Verhinderung. Zur in-vitro Charakterisierung der Protein-Protein-Interaktionen nutzt sie ein breites Spektrum von biochemischen und biophysikalischen Methoden, wie z.B. der evolutiven Biotechnologie (besonders Phagendisplay), Protein-Expression und Aufreinigung mittels chromatographischer Methoden, ELISA, Zellkulturtests und viele mehr.
Forschungsgebiete
- Protein-Protein-Interaktionen
- Therapie und Diagnose neurodegenerativer Erkrankungen
- Verhinderung bakterieller oder viraler Infektionserkrankungen
- Biomarker-Nachweis und -Entwicklung
Lehrveranstaltungen
- Biologie
- Molekularbiologie und Genetik
- Wissenschaftsmanagement
- Neurodegenerative Erkrankungen
- Bio- und Medizinethik
Arbeitsgruppe Flechsig
Das Hauptinteresse der AG Flechsig gilt elektrochemischen Biosensoren für DNA und RNA basierend auf direkt geheizten Goldarbeitselektroden mit Self-assembled Monolayers von DNA-Sonden. Weiterhin wird sich mit dem kinetischen Isotopeneffekt in DNA-SAMs sowie mit dem Einsatz der elektrochemischen Quarzkristall-Mikrowaage zur Untersuchung der Viskoelastizität befasst. Weitere Forschungsarbeiten befassen sich mit der voltammetrischen Spurenanalytik von Bioziden in Baustoffen und der Ultraspurenanalytik von Platinmetallen in Abgaskondensaten moderner PKW-Motoren.
Forschungsgebiete
- Elektrochemische Analysemethoden
- Biosensoren mit DNA und RNA
- Thermoelektrochemie
- Ultraspurenanalytik von Schwermetallen und kleinen organischen Molekülen
- Umwelt- und Prozessanalytik
Lehrveranstaltungen
- Allgemeine & Anorganische Chemie
- Organische und Analytische Chemie
- Spurenanalytik in Forensik und Umweltchemie
- Chemische Sensoren und Nanobiotechnologie
- Labautomation in Medical Chemistry
Arbeitsgruppe Hildebrand
Das Hauptinteresse der AG Hildebrand gilt der molekularen Altersforschung und Hautbiologie für Anwendungen in der kosmetischen Industrie und pharmazeutischen Tumortherapie. Zur Erforschung der molekularen Ursachen von zellulärer Alterung und Tumorentstehung verfügt die AG Hildebrand über Methoden zur Transkriptom-, Proteom- und Metabolomanalytik, sowie der bioinformatischen Analyse. Darüber hinaus liegt ein Schwerpunkt in der Wirkstoffidentifizierung und Analyse des Mode-of-Action. Zudem wird das Potential von nicht-kodierenden RNAs in der Diagnostik mittels NGS erforscht.
Forschungsgebiete
- Molekulare Zellbiologie der Alterung und Tumorbiologie
- Transkriptom-, Proteom- und Metabolomanalytik
- Funktion und Nutzung Nicht-kodierender RNAs
- Zellkulturtechnologie
- Biomarker-Nachweis und -Entwicklung (Bioinformatik)
Lehrveranstaltungen
- Biologie und Biochemie
- Klinische Analytik
- Pharmakologie und Toxikologie
- Biowissenschaftliches Seminar und Innovationsmanagement
- Epigenetik und nicht-kodierende RNAs
Arbeitsgruppe Kalkhof
Stefan Kalkhof ist sowohl Leiter der Hochschul-Gruppe „Instrumentelle Bioanalytik“ als auch der stellvertretende Leiter der Fraunhofer-Arbeitsgruppe „Proteinbiomarker“, Abteilung Therapievalidierung am Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI in Leipzig.
Die AG Kalkhof an der Hochschule Coburg befasst sich mit Proteomics, der Identifizierung von Proteinbiomarkern, der Charakterisierung ausgewählter Proteine (Strukturuntersuchung, Modifikationen, Prozessierung) sowie der Charakterisierung von niedermolekularen Molekülen (z.B. Protein-Liganden). Für diese Analysen werden geeignete Multiomics-Strategien (insbesondere LC-MS/MS) sowie spektroskopische Verfahren eingesetzt (UV-VIS, FT-IR).
Forschungsgebiete
- Protein-Interaktion
- Proteinstruktur
- Proteinmodifikationen
- Massenspektrometrie (LC-MS)
- Proteomik
- Biomarker
Lehrveranstaltungen
- Analytische Chemie
- Biochemie
- Proteinanalytik
- Spektroskopie
- Trenntechniken
- Instrumentelle Analytik
Arbeitsgruppe Noll
Die AG Noll untersucht die Struktur und Funktion von komplexen mikrobiellen Gemeinschaften (Bakterien, Archaeen, Pilze, Algen, Eukaryoten) in natürlichen und anthropogen Ökosystemen. Neben Themen der mikrobiellen Ökologie der Forst- und Landwirtschaft wird auch das menschliche Mikrobiom sowie die Übertragung von pathogenen Mikroorganismen behandelt. Die AG Noll setzt ein breites Methodenspektrum ein wie Hochdurchsatzsequenzierung, Metaproteomanalysen, qPCR, kultivierungsabhängige und -unabhängige Aktivitätsnachweise, bildgebende Verfahren sowie hochauflösende Durchflusszytometrie.
Forschungsgebiete
- Umweltmikrobiologie – Molekulare mikrobielle Ökologie
- Materialbeständigkeit gegenüber Mikroorganismen
- Antimikrobielle Substanzen: Antibiotika / Biozide / ätherische Öle und Maßnahmen gegen Biofilme
- Lebensmittelmikrobiologie
Lehrveranstaltungen
- Mikrobiologie
- Molekularbiologische Analytik
- Lebensmittelmikrobiologie
Arbeitsgruppe Pflugmacher-Lima
Das Hauptinteresse der AG Pflugmacher Lima gilt der Untersuchung von Wechselwirkungen anthropogener Chemikalien und natürlicher Toxine in der Umwelt. Dabei werden Biotransformations-, oxidative Stress Reaktionen in Organismen und die Entwicklung von Bioassays betrieben. Die AG hat hier die „Grüne Leber“ und die „Pflanzenkieme“ entwickelt. Systeme die aquatische Pflanzen und Pflanzenreststoffe nutzen zur Reinigung von Wasser. Das Methodenspektrum umfasst photometrische Methoden zur Messung von Enzymaktivitäten, die Analyse von Zellinhaltsstoffen und die Bioanalytik mittels UPLC und LC-MSMS.
Forschungsgebiete
- Cyanobakterien und Cyanotoxine
- Bauchemie und Mikro- Nanoplastik
- Pharmaka und Pestizide
- Biotransformation und oxidativer Stress
- Grüne Leber und Pflanzenkiemen Systeme
Lehrveranstaltungen
- Organische und Umwelt Chemie
- Grundlagen der Ökologie und Ökotoxikologie
- Angewandte Ökotoxikologie
- Planetary Health und der Beitrag der Ökotoxikologie
- Angewandter Naturschutz und Nachhaltigkeit
Arbeitsgruppe Simm
Das Hauptinteresse der AG Simm gilt der angewandten Bioinformatik zur Auswertung von Hochdurchsatzdatensätzen (Omics). Für die in-silico Identifizierung von Biomarkern in den Bereichen One Health, Smart Farming und medizinische Theranostik werden KI-Modelle und bioinformatische Methoden entwickelt. Zur Abschätzung der Wichtigkeit von Meta-Daten und deren Einfluss auf Biomarker werden erklärbare KI-Modelle eingesetzt. Zu dem Methodenportfolio zählen: Gene Set Enrichment Analysen, Differential Expression, eXplainable AI, Clustering, Multiples Sequenz Alignment und Phylogenetische Bäume.
Forschungsgebiete
- Bioinformatische Hochdurchsatzanalysen (Omics)
- Erklärbare Künstliche Intelligenz
- Statistische Analysen
- Biomarker-Identifizierung in der Medizin
- Smart Farming und One Health
Lehrveranstaltungen
- Bachelor: Algorithmen der Sequenzanalyse
- Bachelor: Grundlagen für Data Science
- Bachelor: KI für Modelle und Netzwerke
- Master: Statistik und Bioinformatik
- Bachelor&Master: Wahlpflichtfächer für Bioinformatisches One Health
Ausstattung/Kompetenzen
Ausstattung
Das Institut für Bioanalytik verfügt über eine hochwertige Ausstattung bestehend aus vier Laboren (Chemie, Mikrobiologie, Biochemie/Molekularbiologie, Zellkultur). Die Labore sind für Versuche der Sicherheitsstufe 2 nach Biostoffverordnung (BioStoffV) und Gentechnikgesetz (GenTg) 2 (nach BioStoffV) zugelassen. Alle vier Labore verfügen über eine solide Grundausstattung mit Sicherheits-/Sterilwerkbänken, Zentrifugen, Kühlzentrifugen, Wasserbädern, Schüttlern, Brutschränken und Mikroskopen. Sowohl für Protein- und DNA-Analytik, mikro- und molekularbiologische Experimente wie auch Analysen im physikalisch-chemischen und chromatographischen Bereich stehen unzählige Möglichkeiten offen.
Besondere Ausstattung der Labore:
- Orbitrap
- NanoHPLC
- IR Spektrometer
- GC-MS
- MobileGC
- UPLC System
- ICP-MS
- Brutschränke mit optionaler Kohlendioxidversorgung
- PCR- und qPCR-Geräte (Biorad)
- FLUOstar Optima Multifunktions-Plattenreader
- Photometer
- Fluoreszenzmikroskop mit EM-CCD-Kamera
- Durchflusszytometer (Cytostar)
- Casy-Counter
- Potentiostat/Galvanostat µAutolab III mit Hg-Multi-Mode-Elektrode (Metrohm-Autolab)
- Potentiostat/Galvanostat PGSTAT12 mit Impedanzspektroskopie (Metrohm-Autolab)
Weiterhin unterhält das IBICO einen internen, selbstverwalteten Hochleistungs-Servercluster sowie weiteren Zugang zu Server Kapazitäten des Center for Responsible Artificial Intelligence (CRAI). Der aktuelle Servercluster umfasst grob >100 CPU-Kerne und GPU-Kerne, sowie ~2 TB RAM. Neben ~50 TB vollverschlüsselten Speicherplatz werden weiterhin auch ~100 TB weiterer Speicherplatz über tägliche Backups abgesichert. Somit können sowohl rechenintensive bioinformatische Routineanalysen von Omics als auch Künstliche Intelligenz Modelle zur Klassifizierung.
Kompetenzen
Sowohl für Protein-, Metabolit-, RNA- und DNA-Analytik auf Ebene der Prokaryoten und Eukaryoten steht durch das IBICO eine Vielzahl an interdisziplinären bioanalytischen Methoden zur Verfügung. Die Möglichkeiten reichen von der Prozessierung, Messung, Analyse bis hin zur Datenauswertung und Post-hoc Analyse für Umwelt und Gesundheit im Zuge von One Health.
Methodenspektrum:
- Protein-Protein-Interaktionen
- Phagendisplay
- Methoden der „Directed Evolution“ zur Proteinoptimierung
- Biomarker-Entwicklung, -Nachweis und -Identifizierung
- ELISA
- Metabolit-, Protein-Quantifikation, -Modifikation (SILAC (>3000 proteins), SILAM, TMT (up to 10-plex), LFQ)
- RNA-, Protein-Struktur Analysen, Vorhersagen und Interaktionen
- Antikörperentwicklung und Produktion nach GLP/GMP (im Fraunhofer IZI)
- Metagenomische Analysen zur taxonomischen und funktionellen Zusammensetzung
- Materialuntersuchungen und Beständigkeit
- Analyse mikrobieller Adaptation gegenüber Antibiotika, Bioziden und Naturstoffen
- Stabile Isotopenbeprobung (SIP)
- Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) und Immunfloureszenzfärbung
- Zellkultur zur Wirkstoffanalyse (zellbasierte Assay-Systeme)
- Kultivierung: Primärzellen, 3D Zellkultur und Organoide
- Omics-Expressionsanalysen
- NGS und Microarrays
- ncRNA Analysen und Validierung (siRNA und lentiviraler Knockdown von Genen)
- Durchflusszytometrie und Histologie
- Image Analysen
- Erklärbare KI-Modelle für Supervised Ansätze
- Unsupervised Machine Learning Ansätze
- Phylogenetische und Sequenzbasierte Analysen
- Elektrochemische Analysemethoden
- LC-MSMS Analytik von Pharmaka, Pestizide und cyanobakteriellen Toxinen
- Bioassay Systeme mit terrestrischen und aquatischen Pflanzen
- Bioassay Systeme mit verschiedenen Invertebraten (z.B. Daphnien, Enchytraen, Tubifex, Makrophyten)
- Biotransformationsenzymmessungen (P-450, GST)
- Messung oxidativer Stress Marker (GSH, Tocopherole)
- Messung oxidativer Stress Enzyme (POD, CAT, GPx)
Stellenausschreibungen
Das IBICO bietet für Studierende der Fachrichtungen Bioinformatik, Bioanalytik, Ökotoxikologie oder verwandter Studienausrichtungen der Lebenswissenschaften, die Möglichkeit ihre Bachelor- oder Masterarbeit anzufertigen. Bitte schicken Sie ihre Initiativbewerbung bei Interesse mit Nennung der ausgewählten Arbeitsgruppe an IBICO-info@hs-coburg.de.
Aktuelle Stellenausschreibungen für wissenschaftliches Personal und Doktoranden-/Post-Doc-Stellen finden Sie hier.
