Overview of research projects

Funding: BMBF- DLR, 777.636 EUR

Project Details:
Humane Q-Fieber Erkrankungen werden durch das Bakterium Coxiella burnetii hervorgerufen. In Deutschland gehen Infektionen beim Menschen meist von infizierten Schafen während der Lammzeit aus. Betroffene Tiere scheiden bei der Geburt große Mengen an Coxiellen mit dem Fruchtwasser und der Nachgeburt aus. Durch das Einatmen erregerhaltiger Tröpfchen oder Stäube können sich auch Menschen infizieren, selbst wenn sie keinen direkten Kontakt mit den Tieren haben. Infizierte Schafe sind häufig symptomlos, bei Rind und Ziege kann die Infektion zu Aborten und Reproduktionsstörungen führen. An Q-Fieber erkrankte Personen leiden unter Fieber, Kopfschmerzen und anderen unspezifischen Symptomen. Im weiteren Verlauf kann es zu einer Lungenentzündung und in seltenen Fällen sogar zu einer Herzmuskelentzündung kommen. Bundesweit treten immer wieder örtlich begrenzte Epidemien auf.
Im Rahmen des Q-GAPS-Zoonoseverbundes werden im Teilprojekt 1 epidemiologische Studien zur Verbreitung von Coxiella burnetii in Herden kleiner Wiederkäuer durchgeführt. Scheiden- und Vorhauttupfer von Schafen und Ziegen werden mittels PCR auf erregerspezifische Gensequenzen untersucht. Diese molekularbiologische Methode identifiziert das Bakterium, bzw. Teile des Bakteriums und gibt auch Hinweise auf die Intensität der Erregerausscheidung. Parallel dazu werden auch Blutproben dieser Tiere auf Antikörper gegen Coxiella burnetii getestet. Weitere Studien beschäftigen sich mit der Ausscheidung des Erregers in milchproduzierenden Schaf- und Ziegenherden (Longitudinalstudie), den wirtschaftlichen Auswirkungen einer Coxiellen-Infektion speziell in Schafherden (Kohortenstudie) und den Effekten einer Impfung auf die Reproduktionsleistung sowie die Erregerausscheidung (Interventionsstudie) in betroffenen Herden.

Cooperation Partners:

Prof. Dr. Martin Runge, VEterinärinstitut Hannover, LAVES Niedersachsen

Funding: BMBF-DLR, 777.636 EUR

Project Details:
Humane Q-Fieber Erkrankungen werden durch das Bakterium Coxiella burnetii hervorgerufen. In Deutschland gehen Infektionen beim Menschen meist von infizierten Schafen während der Lammzeit aus. Betroffene Tiere scheiden bei der Geburt große Mengen an Coxiellen mit dem Fruchtwasser und der Nachgeburt aus. Durch das Einatmen erregerhaltiger Tröpfchen oder Stäube können sich auch Menschen infizieren, selbst wenn sie keinen direkten Kontakt mit den Tieren haben. Infizierte Schafe sind häufig symptomlos, bei Rind und Ziege kann die Infektion zu Aborten und Reproduktionsstörungen führen. An Q-Fieber erkrankte Personen leiden unter Fieber, Kopfschmerzen und anderen unspezifischen Symptomen. Im weiteren Verlauf kann es zu einer Lungenentzündung und in seltenen Fällen sogar zu einer Herzmuskelentzündung kommen. Bundesweit treten immer wieder örtlich begrenzte Epidemien auf.
Im Rahmen des Q-GAPS-Zoonoseverbundes werden im Teilprojekt (TP) 1 epidemiologische Studien zur Verbreitung von Coxiella burnetii in Herden kleiner Wiederkäuer durchgeführt. Scheiden- und Vorhauttupfer von Schafen und Ziegen werden mittels PCR auf erregerspezifische Gensequenzen untersucht. Diese molekularbiologische Methode identifiziert das Bakterium, bzw. Teile des Bakteriums und gibt auch Hinweise auf die Intensität der Erregerausscheidung. Parallel dazu werden auch Blutproben dieser Tiere auf Antikörper gegen Coxiella burnetii getestet. Weitere Studien beschäftigen sich mit der Ausscheidung des Erregers in milchproduzierenden Schaf- und Ziegenherden (Longitudinalstudie), den wirtschaftlichen Auswirkungen einer Coxiellen-Infektion speziell in Schafherden (Kohortenstudie) und den Effekten einer Impfung auf die Reproduktionsleistung sowie die Erregerausscheidung (Interventionsstudie) in betroffenen Herden.
Im TP 2 wird ein konzeptionelles Design für ein aktives Monitoring- und Surveillance-System (MOSS) zur Detektion und Charakterisierung von C. burnetii in Herden kleiner Wiederkäuer in Deutschland erstellt und die beste Kombination von Detektionsmethoden und Probenmatrizes für C. burnetii in Herden kleiner Wiederkäuer in Deutschland identifiziert. Außerdem werden die Anwendbarkeit eines angepassten latenten Klasse-Regressionsmodells auf diagnostische Testergebnisse von multiplen Matrizes sowie die Anwendbarkeit eines angepassten latenten Transitionsmodells auf die perpetuierte Ausscheidung von C. burnetii in Herden kleiner Wiederkäuer evaluiert. Des Weiteren wird eine Stakeholderanalyse zu den Bedürfnissen und Erwartungen von Human- und Veterinärmedizinern zu Informationen über C. burnetii durchgeführt. Gemeinsam mit Projektpartnern aus Q-GAPS werden das Risiko für das chronische Müdigkeitssyndrom nach einem Q-Fieberausbruch in der menschlichen Bevölkerung analysiert und eine Blaupause zur übergreifenden sekundären Analyse von Meldedaten von Ausbrüchen in Tierpopulationen und der menschlichen Bevölkerung erstellt.

Cooperation Partners:

Prof. Dr. Martin Runge, Lebensmittel- und Veterinärinstiut in Hannover (LAVES) (TP1);

PD Dr. Katja Mertens-Scholz, Friedrich-Loeffler-Institut (FLI), Institut für bakterielle Infektionen und Zoonosen (IBIZ), Nationales Referenzlabor für Q-Fieber (TP3);

Dr. Katharina Sabotta, Universitätsklinikum Jena, Institut für Medizinische Mikrobiologie (TP4);

PD Dr. Dimitrios Frangoulidis, Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr (TP5);

PD Dr. Michael R. Knittler, FLI, Institut für Immunologie (TP6);

Dr. rer. nat. Christian Berens, FLI, Institut für molekulare Pathogenese (TP6);

PD. Dr. rer. nat. Anja Lührmann, Universitätsklinikum Erlangen, Institut für Klinische Mikrobiologie Immunologie und Hygiene (TP7, Verbundkoordination);

Prof. Dr. Silke Fischer, Regierungspräsidium Stuttgart, Abt. 9 Landesgesundheitsamt

Referatsleitung 93, Allgemeine Hygiene und Infektionsschutz und Konsilliarlabor Coxiella burnetii (TP8);

Funding: MWK, 305.076 EUR

Project Details:
Es ist das Ziel dieses Projektes Protokolle und Ansätze für den Ersatz und die Reduktion von Tierversuchen, die sich mit Erkrankungen des Respirationstrakts beschäftigen, zu etablieren und zu validieren. Darüber hinaus soll, mittels dieses Ansatzes, die Verfügbarkeit und Diversität von Geweben und Zellen unter vergleichenden Aspekten für die Erforschung von Atemwegsinfektionen und -erkrankungen bei verschiedenen Spezies umgesetzt werden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden Primärzellen, ex vivo- und in vitro-Systeme des Respirationstrakts aufgrund verfügbarer und veröffentlichter Protokolle von verschiedenen Spezies (Hund, Schwein, Katze, Affe, Frettchen) hinsichtlich ihres Verhaltens modifiziert und vergleichend charakterisiert. Hauptaugenmerk liegt hierbei auf der Etablierung stabiler und reproduzierbarer Air-Liquid Interface (ALI-)- und Precision Cut Lung Slices (PCLS)-Kulturen unter besonderer Berücksichtigung lichtmikroskopischer sowie transmissions- als auch rasterelektronenmikroskopischer Parameter. Hierbei soll auch die Vergleichbarkeit der ex vivo- und in vitro-Systeme mit physiologisch-histologischen Befunden überprüft werden. Darüber hinaus soll der zielführende Einsatz der Systeme bei verschiedenen viralen und bakteriellen Infektionsmodellen in Zusammenarbeit mit anderen R2N-Arbeitsgruppen untersucht werden.

Funding: Deutsche Forschungsgemeinschaft, 320.450 EUR

Project Details:
Die aggressivsten und invasivsten Tumortypen, welche meist in einer hypoxischen Umgebung vorkommen, decken ihren erheblichen Bedarf an Energie und biosynthetischen Vorläufern im Allgemeinen durch extensive Glykolyse. Der Export des hierbei produzierten Laktats erfolgt über Monocarboxylat-Transporter (MCTs) im Kotransport mit einem Proton. Dieser Protonenefflux verstärkt die extrazelluläre Azidose und unterstützt die Bildung einer feindlichen Umgebung, in der sich Tumorzellen leicht ausbreiten können, während gesunde Zellen darin zugrunde gehen. Im Rahmen des hier dargestellten Projektes untersuchen wir die Regulation dieses Protonen-gekoppelten Metabolit-Transports durch die krebszellspezifischen Carboanhydrasen CAIX und CAXII in humanen Krebszellen. Hauptaugenmerk der Studie liegt auf der biochemischen und physiologischen Analyse des Zusammenspiel von MCTs und Carboanhydrasen, welche ein ?Transport-Metabolon? bilden um den raschen Export von Laktat aus Tumorzellen zu gewährleisten. Die hierbei gewonnen Erkenntnisse sollen uns zu einem besseren Verständnis der komplexen Regulationsmechanismen des Tumorstoffwechsels verhelfen und die Grundlage für die zukünftige Entwicklung moderner Krebstherapien schaffen.

Funding: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), 113.310 EUR

Project Details:
Mesenchymal stromal cells (MSCs) represent a promising treatment approach for tendon diseases in horses. The aim of the project is to proof the effect of controlled intra-lesional treatment of naturally occuring superficial digital flexor tendon lesions with allogeneic MSCs from adipose tissue on clinical, imaging and prognostic parameters.

Results:

Burk, J., Wittenberg-Voges, L., Schubert, S., Horstmeier, C., Brehm, W., Geburek, F. Treatment of Naturally Occurring Tendon Disease with Allogeneic Multipotent Mesenchymal Stromal Cells: A Randomized, Controlled, Triple-Blinded Pilot Study in Horses. Cells. 2023 Oct 24;12(21):2513

https://www.mdpi.com/2073-4409/12/21/2513

Cooperation Partners:

Prof. Dr. Janina Burk, Justus-Liebig-Universität Gießen, Klinik für Pferde - Chirurgie u. Orthopädie

Prof. Dr. Walter Brehm, Universität Leipzig, Chirurgische Tierklinik

Funding: BMWi-ZIM, 184.000 EUR

Project Details:
Untersuchung von Betulinsäurederivaten zur lokalen Therapie des equinen Melanoms

Results:

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32845519/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34827981/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33151949/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32024502/

Cooperation Partners:

Prof. R. Paschke, Biozentrum Universität Halle

Project Details:
Hyperinsulinemia is a principal component of the equine metabolic syndrome (EMS) but also occurs in horses affected by pituitary pars intermedia dysfunction (PPID). The exact pathways linking hyperinsulinemia to laminitis, a common and potentially lethal disease damaging the dermo-epidermal interface between pedal bone and hoof wall, are not fully understood yet. By performing the standard diagnostic tests for both EMS and PPID in the same horses throughout the year, this project aims at describing the seasonal variations occurring in the parameters assessed by these tests. This would allow for a better interpretation of there results in the future. In addition, a metabolic profil of these horses will be performed with the objective of uncovering differences in the glucose metabolism between healthy and hyperinsulinemic individuals. Not only will these differences deliver information about the pathways linking hyperinsulinemia to the underlying disease - and ultimately to laminits -, but they also could eventually serve as markers for EMS and PPID and make other tests superfluous.

Cooperation Partners:

Prof. Dr. Korinna Huber, Institut für Nutztierwissenschaften, Fg. Funktionelle Anatomie der Nutztiere, Universität Hohenheim, Stuttgart

Funding: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand, 161.536 EUR

Project Details:
Querverriegelte Markraumnägel haben sich in der Frakturversorgung der langen ‎Röhrenknochen in der Humanmedizin bewährt. Ein Problem hierbei sind nach wie vor die ‎Querbefestigungsschrauben. Die Antragsteller beabsichtigen einen Nagel mit intramedullärer ‎Verankerung für die Veterinärmedizin zu entwickeln. Das Entwicklungskonzept basiert auf ‎der geometrischen Expansion des Nagels und der dadurch erzeugten Verklemmung mit dem ‎Knochen. Im Rahmen des Projektes erfolgt zunächst die Entwicklung von Prototypen ‎und ‎den Implantations-instrumenten. Diese werden ‎anhand der FEM zur Bewertung ‎der ‎Prototypen hinsichtlich der Frakturheilung sowie des Knochenumbaus überprüft. Weiterhin ‎werden die Prototypen anhand von Kadavertests zur Bewertung ihrer Im- und ‎Explantationsfähigkeit sowie der Funktionalität der ‎Instrumente und zur Entwicklung einer ‎geeigneten Operationsmethodik getestet. Zur Überprüfung der Stabilität der ‎Frakturversorgung werden ‎biomechanische Tests durchgeführt. Danach erfolgt die Auswahl ‎der vielversprechenden Prototypen, die anschließend ‎für die in vivo Tests eingesetzt werden. ‎Aufbauend auf den Testergebnissen erfolgt die Optimierung ‎dieser Prototypen.

Cooperation Partners:

Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen der Leibniz Universität Hannover; Prof. Dr. Bernd-Arno Behrens

Innoplant Medizintechnik GmbH, Dipl.-Ing. Manssur Arbabian, Dipl.-Ing Christof Loebnitz

Project Details:
Der Effekt des positiv inotropen und vasodilatatorischen Wirkstoffs Pimobendan auf Hunde im frühen Stadium der degenerativen Mitralklappenerkrankung wird im Rahmen einer Placebo-kontrollierten, Doppelblindstudie mittels eines Belastungstests untersucht. In der kardialen Diagnostik beim Menschen spielen Belastungstests seit langem eine große Rolle. Insbesondere in Kombination mit der Messung cardialer Biomarker ermöglichen sie hier eine verbesserte Prognosestellung und kommen daher in vielen Fällen zum Einsatz. Im Rahmen des Forschungsprojekts kommt die Kombination aus der Messung verschiedener Vitalparameter (Pulsfrequenz, Atemfrequenz), Laborwerte einschließlich Laktat und cardialer Biomarker bei Hunden im Frühstadium der Mitralklappenerkrankung und des Therapieeffekts von Pimobendan zum Einsatz.

Results:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31288807; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31581204

Funding: BBSRC, 366.474 EUR

Project Details:
Idiopathic epilepsy (IE) is a neurological disease of major welfare concern in the dog. In addition to seizure activity and quality-of-life limiting side-effects of the currently used anti-epileptic drugs (AEDs), further IE-associated challenges include (i) drug-resistance, affecting up to 60-86% of dogs treated with AEDs, and (ii) neurobehavioural changes comorbid with IE including increased anxiety. A deeper understanding of these factors and their interplay is required to improve IE treatment. Genetic markers of IE and AED response have had limited success thus far, and may account for only a limited proportion of susceptibility. This research programme will characterise the (i) behavioural (ii) metabolomic and (iii) microbiomic profiles of dogs with and without IE to identify novel biomarkers of IE, drug-resistance and behavioural co-morbidities. Although metabolomic markers of IE are yet to be found, metabolic profiles of anxiety have been identified in humans and mice. The microbiome has yet to be studied in IE development, but is involved in the metabolism of AEDs, and has effects upon the hippocampal serotonergic system including anxiety levels via the microbiota-gut-brain axis. Two complimentary studies will be conducted: a case-control study of breed/age-matched dogs with/without IE recruited from our hospital populations; and a prospective cohort study of puppies to identify profiles measured before seizure onset that act as risk factors for IE. Urine and faecal samples will be collected for metabolomic and microbiomic analysis. Behavioural testing including open field tests, cognitive bias and habituation rates will characterise underlying affective states, to reveal whether IE and drug-resistance are associated with an underlying characteristic predisposing individuals to show anxiety-related behaviours. This novel and comprehensive approach is needed to unravel the mechanisms underlying IE and develop more targeted treatments in the future.

Results:

https://gtr.ukri.org/projects?ref=BB%2fP001874%2f1&pn=0&fetchSize=50&selectedSortableField=firstAuthorName&selectedSortOrder=ASC

Cooperation Partners:

Robert Fowkes

Tsz Law

Rowena Packer

Jan Suchodolski

Elizabeth Want