Research projects

Funding: DFG

Project Details:
Die Diktyokaulose, verursacht durch den bovinen Lungenwurm Dictyocaulus viviparus, zählt zu den wichtigsten parasitären Erkrankungen der Weiderinder. Die durch diesen Nematoden verursachte Bronchopneumonie geht mit Entwicklungsstörungen bis hin zum Tod betroffener Tiere einher. Trotz vielfältiger Bekämpfungsmöglichkeiten verzeichnen landwirtschaftliche Betriebe in Endemiegebieten deutliche Produktionseinbußen. Dabei spielt die Fähigkeit des Parasiten, seine Entwicklung unter ungünstigen Umweltbedingungen im Wirt zu unterbrechen (Hypobiose), eine große epidemiologische Rolle. Die genetische Regulation dieser Entwicklungshemmung ist jedoch derzeit nur ansatzweise untersucht. In dieser Forschungsarbeit soll die Transkriptebene (mRNA) hypobiotischer präadulter fünfter Larven mit der nicht entwicklungsgehemmter mittels Suppression Subtractive Hybridization (SSH) verglichen werden, um differentielle Gentranskripte, die für die Hypobiose von Bedeutung sind, zu identifizieren. Diese sollen anschließend sequenziert, auf molekularer Ebene charakterisiert und schließlich auf ihre Funktionalität überprüft werden. Um die als differentiell ermittelten Gene dann chromosomal lokalisieren zu können, soll die Technik der Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) angewendet werden. Hierbei soll zudem auch die Anzahl der Chromosomen von D. viviparus bestimmt werden, da diese gegenwärtig noch nicht bekannt ist.

Project Details:
Infektiöse Larven des Hundehakenwurms Ancylostoma caninum können aktiv in die Haut eines Hundes, aber auch in die Haut von Fehl- oder Stapelwirten eindringen. Da auch der Mensch zum Fehlwirt von Hautwanderlarven (Larva migrans cutanea) werden kann, handelt es sich bei der perkutanen Infektion mit A. caninum um eine Zoonose. Im aktuellen Projekt werden modifizierte Franz-Kammern (percutaneous migration chambers, kurz PERL-Kammern) verwendet, in denen die Wanderfähigkeit infektiöser A. caninum Larven durch ein Stück isolierte Haut untersucht werden kann. Derzeit werden die optimalen Bedingungen für die Wanderung durch Hundehaut evaluiert, anschließend sollen verschiedene Parameter verändert und ihr Einfluss auf die Wanderungsrate überprüft werden. Neben der Untersuchung der Einflüsse verschiedener Substanzen wie Proteasehemmer und Anthelminthika auf die Migrationsrate ist geplant, den Einfluss der Wirtsspezies zu untersuchen. Für diese Untersuchungen stehen bereits eingefrorene Häute verschiedener Tierarten zur Verfügung. Weiterhin werden mehrere Isolate von A. caninum auf Unterschiede in ihrer Wanderfähigkeit untersucht.

Project Details:
Viele Neuropeptide besitzen eine für ihre Funktionalität notwendige carboxyterminale Amidgruppe. Diese Amidgruppe wird posttranslational durch zwei aufeinander folgende Reaktionen angehängt. Für diese Reaktionen sind zwei Enzyme vonnöten, PHM (Peptidylglycin-α-hydroxylierende Monooxygenase) und PAL (Peptidylamidoglycolat-Lyase). Im Menschen und anderen Eukaryoten werden diese beiden Enzyme als ein Polypeptid (PAM; Peptidylglycin-α-amidierende Monooxygenase) synthetisiert, werden aber zum Teil posttranslational voneinander getrennt. In verschiedenen Invertebraten sind Gene für einzeln transkribierte PHM und PAL bekannt. In cDNA von Ancylostoma caninum wurden drei Transkripte identifiziert, von denen eines für ein bifunktionales Enzym codiert (PAM). Die anderen beiden codieren jeweils für eine monofunktionale PHM bzw. PAL. Alle drei Enzyme sollen rekombinant exprimiert werden und auf ihre Funktionalität in vitro hin untersucht werden.

Funding: Industrie

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Um die Epidemiologie des Lungenwurmbefalls bei Milchkühen und den damit verbundenen jahreszeitlichen Verlauf des Antikörpertiters gegen den Rinderlungenwurm Dictyocaulus viviparus zu untersuchen, soll eine 12-monatige Probennahme bei 15 Milchviehbetrieben in Niedersachen durchgeführt werden. Dabei handelt es sich bei 10 Herden um solche mit nachgewiesenem Lungenwurmbefall im Vorjahr, wohingegen sich die restlichen 5 als lungenwurmfrei erwiesen. Auf diesen Betrieben sollen von März 2009 bis Februar 2010 monatlich Einzeltiermilchproben sowie Tankmilchproben genommen und dann serologisch auf Antikörper gegen D. viviparus untersucht werden. Dies soll mittels des im Hause entwickelten ELISAs auf Basis eines rekombinant exprimierten Antigens, nämlich des Major Sperm Proteins (MSP), erfolgen.

Funding: DFG

Project Details:
Das für das Rind als Wirt infektiöse Stadium des Lungenwurms Dictyocaulus viviparus stellt die frei lebende dritte Larve dar. Diese entwickelt sich im Wirt innerhalb von drei Wochen über ein viertes larvales Stadium zu präadulten fünften Larven, aus denen schließlich adulte, sich reproduzierende Würmer hervor gehen. Diese definitive Entwicklung ist dabei mit dem Übergang von einer frei lebenden zur parasitischen Lebensweise wie auch dem Übergang geschlechtlich undifferenzierter Drittlarven zu männlichen und weiblichen Individuen gekennzeichnet.
Infolge Durchführung der Suppression Subtractive Hybridization (SSH) sollen Gentranskripte identifiziert werden, die mit dem Entwicklungsstadium der L3 bzw. präadulten L5 assoziiert sind. Es sollen also Gene ausfindig gemacht werden, die für das Leben in der Außenwelt bzw. das im Wirtsorganismus mit einher gehender geschlechtlicher Entwicklung charakteristisch sind. Auf übergeordneter Ebene sollen die gewonnenen Erkenntnisse dazu beitragen, die sexuelle Differenzierung parasitischer Nematoden als auch den Parasitismus an sich auf genetischer Ebene ansatzweise zu beleuchten. Ferner bieten bislang unbekannte Moleküle Möglichkeiten zur Entwicklung diagnostischer Testsysteme, die in der Lage sind, eine Lungenwurminfektion bereits in der Präpatenz anzuzeigen und stellen gleichzeitig neue Kandidaten für die Entwicklung von Impfstoffen oder anthelminthisch wirksamen Substanzen dar.

Funding: Industrie, UNiversity of Melbourne

Project Details:
Expressed sequence tags (EST) werden von adulten Stadien von Dictyocaulus viviparus sequenziert und analysiert.

Cooperation Partners:

Molecular Parasitology, UNiversity of Melbourne

Funding: Industriekooperationen

Project Details:
Infektionen mit dem bovinen Lungenwurm rufen eine sechs bis zwölf Monate andauernde protektive Immunität hervor. Daher wären Rinder durch eine Vakzinierung über die gesamte Weidesaison hinweg vor klinischen Erkrankungen geschützt. Ziel dieses Projektes ist es, einen Impfstoff anhand verschiedener rekombinant exprimierter Lungenwurmproteine zu entwickeln. Immunisierungsversuche begleitet von serologischen Untersuchungen sollen zum Nachweis der Wirksamkeit einer solchen Spaltvakzine dienen.

Project Details:
Das obligat intrazelluläre Bakterium Anaplasma phagocytophilum wird durch Zecken der Art Ixodes ricinus übertragen. Es vermehrt sich in neutrophilen Granulozyten des Wirtes und verursacht die granulozytäre Anaplasmose bei Menschen, Hunden, Katzen, Pferden, Rindern und Schafen (bei letzteren auch als Zecken- oder Weidefieber bezeichnet), die sowohl klinisch apparent als auch subklinisch verlaufen kann. Die bisher in Mittel- und Süddeutschland (Thüringen, Baden-Württemberg und Bayern) durchgeführten Untersuchungen an I. ricinus ergaben A. phagocytophilum-Befallsraten von 1,0 - 4,5 %. In diesem Forschungsprojekt soll mit Hilfe der real-time PCR, bei welcher das 16S RNA-Gen sowie das major surface protein 2 (msp-2)-Gen des Bakteriums amplifiziert wird, die A. phagocytophilum-Infektionsrate von I. ricinus im Raum Hannover ermittelt werden. Des Weiteren soll untersucht werden, ob ein Zusammenhang zwischen der Infektion mit A. phagocytophilum und pathogenen Borrelien besteht.

Project Details:
Die in ganz Deutschland verbreitete Zecke Ixodes ricinus (gemeiner Holzbock) und andere Arten der Gattung Ixodes können mit verschiedenen durch sie übertragenen Krankheitserregern infiziert sein. Besondere Bedeutung haben dabei unter anderen die zu den Spirochäten gehörenden Bakterien der Gattung Borrelia erlangt. Diese, genauer gesagt der Borrelia burgdorferi sensu lato-Komplex sowie B. spielmanii, stellen nämlich die Erreger der Borreliose dar. Zum Nachweis einer Borrelien-Infektion der Zecke und damit einer möglichen Infektion des von der Zecke besaugten Wirtes (Mensch oder Tier) ist die quantitative real-time PCR (qPCR) eine äußerst sensitive und spezifische Diagnostikmethode. Die bislang durchgeführte qPCR zur Detektion von ITS-Gensequenzen der Borrelien liefert im Falle positiver Proben verlässliche Ergebnisse. Bei negativen Proben hingegen kann keine absolut verifizierte Aussage hinsichtlich des Infektionsstatus getroffen werden, da von einem Gelingen der vorangehenden DNA-Isolation von nicht sicher ausgegangen werden kann. Durch die Entwicklung einer Duplex-qPCR soll in diesem Forschungsprojekt deshalb nicht nur Borrelien-DNA, sondern gleichzeitig auch Zecken-DNA detektiert werden, um bei negativen Proben ein Misslingen der zuvor erfolgten DNA-Isolation ausschließen zu können. Dazu müssen zunächst geeignete Primer-Sonden-Kombinationen für den DNA-Nachweis der in Deutschland vorkommenden Zecken der Gattung Ixodes (I. ricinus, I. canisuga und I. hexagonus) konzipiert werden. Im nächsten Schritt soll dann die Duplex-qPCR zum gleichzeitigen Nachweis von Borrelien- und Zecken-DNA in einem Reaktionsgefäß etabliert werde

Funding: DFG

Project Details:
Der Rinderlungenwurm Dictyocaulus viviparus, der Verursacher der parasitären Bronchopneumonie, durchläuft vor seiner definitiven Entwicklung als Parasit im Wirt drei Stadien als frei in der Außenwelt lebende Larve. Unter den in Mitteleuropa herrschenden klimatischen Bedingungen ist die Entwicklung der L1 über die L2 zur L3 in der Regel in der für einen parasitischen Nematoden kurzen Zeit von nur 4 - 7 Tagen abgeschlossen.
Ein Vergleich des Transkriptoms erster und dritter Lungenwurmlarven mittels einer subtraktiven Hybridisierungstechnik (Suppression Subtractive Hybridization, SSH) soll aufzeigen, welche Gene auf Transkriptebene stadienspezifisch auf- bzw. abreguliert werden. Hierdurch sollen Informationen über solche Gene gewonnen werden, die essentiell sind, um die sehr schnell voranschreitende Entwicklung frei lebender D. viviparus-Larven in ungestörter Form zu gewährleisten.