Forschung

Drittmittelprojekt: H. Wilhelm Schaumann Stiftung, 5.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Physiologie und Zellbiologie

Projektdetails:
Die Fütterung von Nutztieren hat einen großen Einfluss auf unsere Umwelt. Sowohl die eingesetzten Ressourcen als auch die ausgeschiedenen Stoffwechselprodukte machen es erforderlich, die physiologischen Prozesse im Stoffwechsel von Nutztieren genau zu verstehen. Insbesondere im Hinblick auf das "One Health"-Konzept müssen Wege entwickelt werden, um trotz wachsender Weltbevölkerung und knapper werdender Ressourcen die Gesundheit von Mensch und Tier sowie die Nahrungsmittelversorgung zu sichern und gleichzeitig die Belastung der Umwelt zu minimieren. Aufgrund ihrer Fähigkeit zum Phosphorrecycling (P) und der Stickstoffverwertung (N) durch die Mikroorganismen des Vormagens stellen insbesondere Wiederkäuer eine interessante Modellgruppe dar, um die N- und P-Gehalte im Futter auf ein Minimum zu reduzieren. Die geplanten Studien sollen zu einem besseren Verständnis der angepassten Stoffwechselprozesse bei P- und N-reduzierter Fütterung beitragen und sich insbesondere auf die Regulation des Aminosäuretransports in der Leber unter Stressbedingungen konzentrieren.

Drittmittelprojekt: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), 427.078 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Mikrobiologie Zentrum für Infektionsmedizin

Projektdetails:
Die Lungenseuche der Rinder ist eine kontagiöse Erkrankung des Respirationsapparates mit hoher sozioökonomischer Bedeutung in Ländern Afrikas südlich der Sahara. Die Erkrankung wird verursacht durch Mycoplasma mycoides subsp. mycoides (Mmm) und ist charakterisiert durch eine massive fibrinöse Pleuropneumonie mit Atemwegssymptomen und Fieber. Bei akutem Verlauf kann die Krankheit schnell zum Tode führen. Chronische Verläufe mit milderen klinischen Symptomen und typischen Lungenläsionen (Sequester) sind häufig. Symptomlose, chronisch infizierte Tiere stellen bei Verbringung in nicht infizierte Bestände eine besondere Ansteckungsgefahr dar. Die Lungenseuche der Rinder kann in Ländern mit gut strukturierten Veterinärdiensten und effizienten Seuchenbekämpfungsmaßnahmen (test- und Schlachtbestimmungen, Kontrolle der Tiertransporte und Bereitstellung von Mitteln zur Entschädigung der Landwirte) ausgerottet werden. Diese Maßnahmen sind jedoch in den meisten Teilen Afrikas nicht anwendbar. In Afrika wird mittels Impfung mit einem Lebendimpfstoff versucht, die Seuche einzudämmen. Die Impfung führt aber nur zu einem kurzen Infektionsschutz und es treten regelmäßig schwerwiegende Nebenwirkungen auf. Bessere Kenntnisse über die Entstehung einer protektiven Immunantwort würde die Entwicklung eines besseren Impfstoffes unterstützen. Besonders bei den Abläufen zu Beginn der Infektion, beim ersten Kontakt der Bakterien mit den Zielzellen im Rind gibt es noch viele Wissenslücken. Die Lungenseuche der Rinder ist, wie andere durch Mykoplasmen verursachte Krankheiten, durch immunpathologische Vorgänge gekennzeichnet. Wir gehen davon aus, dass die Immunmodulation früh in der Infektion beginnt und für das Überleben der Bakterien im Wirt wichtig ist. Deshalb sind wir besonders an dieser initialen Wirt-Pathogen-Interaktion interessiert, die den Ausgang der Krankheit bestimmt. Im vorliegenden Projekt werden wir daher diese wichtige initiale Interaktion von Mmm mit den primären Zielzellen des Wirtsorganismus, sowohl in vitro als auch in vivo, auf molekularer Ebene untersuchen. Insbesondere sollen die molekularen Grundlagen der Adhäsion des Erregers an die Wirtszelle aufgeklärt werden. Dazu werden wir Adhäsine von Mmm identifizieren und deren zellulären Rezeptoren bestimmen. Wir untersuchen auch detailliert die frühe Reaktion der Epithelzellen des Wirtes auf den Kontakt mit dem Erreger. Darüber hinaus werden wir die Antikörperantwort gegen Moleküle, die in der frühen Phase der Infektion involviert sind. Das allgemeine Ziel dieses Projekts ist es, die molekularen Grundlagen der frühen Interaktion zwischen Erreger und Wirt besser zu verstehen. Dabei sollen Zielstrukturen identifiziert werden, welche die Entwicklung neuer therapeutischer Werkzeuge erleichtern.

Kooperationspartner:

PD Dr. Robert Kammerer

Friedrich-Loeffler-Institut

Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit

Institut für Immunologie

17493 Greifswald

Dr. Christiane Schnee (seit 12/2024)

Friedrich-Loeffler-Institut

Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit

Institut für molekulare Pathogenese

07743 Jena

Victor Mobegi, Ph.D.

University of Nairobi

Department of Medical Microbiology

Nairobi

Martin Kiogora Mwirigi

Kenya Agricultural and Livestock Research Organization

Nairobi

Elise Schieck, Ph.D.

International Livestock Research Institute, Nairobi

Dr. Martin Heller (bis 12/2024)

Friedrich-Loeffler-Institut

Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit

Institut für molekulare Pathogenese

07743 Jena

Kliniken/Institute:
Institut für Tiergenomik
Institut für Tierernährung
Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit

Projektdetails:
Im Forschungsprojekt "WORMICs" wird in enger Zusammenarbeit mit den Instituten für Lebensmittelqualität und -sicherheit sowie Tierernährung die 3D-Genomstruktur des Riesen-Mehlwurms (Tenebrio molitor) und des Großen Schwarzkäfers (Zophobas atratus) untersucht. Ziel des Projekts ist es, neuartige Proteinquellen wissenschaftlich zu erschließen und insbesondere ein vertieftes Verständnis der genetischen Grundlagen des Wachstums und der Entwicklungsprozesse dieser Insektenarten zu gewinnen. Der Fokus liegt dabei besonders auf der Genetik des Wachstums und der genomischen Regulation wachstumsrelevanter Prozesse. Methodisch konzentriert sich das Projekt auf die Weiterentwicklung und Optimierung von 3D-Genomik-Protokollen entlang der gesamten Prozesskette - von der Probenaufbereitung über die Bibliotheksherstellung bis zur Sequenzierung. Die gewonnenen Daten werden mit modernen bioinformatischen Verfahren analysiert, um strukturelle und funktionelle Zusammenhänge im Genom zu identifizieren.

Kliniken/Institute:
Fachgebiet Allgemeine Radiologie und Medizinische Physik

Projektdetails:
Im Rahmen von chemischen Synthesen und darauffolgender moderner spektroskopischer Studien werden zielgereichtet Modifikationen des Ammoniumeisenhexacynoferrates untersucht.

Kooperationspartner:

Dr. Damian A. Motz, Leibniz Universität Hannover

Drittmittelprojekt: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) , 322.642 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Pharmakologie Toxikologie und Pharmazie

Projektdetails:
Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eisenbasierter Werkstoffe mit antibakterieller Wirkung als innovative Implantatwerkstoffe zur Vermeidung von Implantat-Infektionen. Diese stehen dem Nutzen der Implantate gegenüber und sind mit erheblichen Belastungen von Patient*innen und Folgekosten verbunden. Bei Infektionen entsteht auf der Implantatoberfläche ein Biofilm, der die verursachenden Keime vor dem Immunsystem und Therapien schützt. Auch bei hohen medizinischen Standards kann eine Infektion nicht vollständig ausgeschlossen werden, sodass die zunehmende Verbreitung von u.a. multiresistenten Keimen Fortschritte in der Medizintechnik gefährdet. Derzeit eingesetzte inerte Werkstoffe sind meist ohne Berücksichtigung der Infektionsproblematik entwickelt worden. Daher werden zunehmend verschiedene Ansätze zur Modifikation von Implantaten, z. B. durch die Freisetzung von antibakteriell wirksamen Silberionen, adressiert. Im Rahmen des beantragten Forschungsprojektes sollen oberflächennahe Phasen einer degradierbaren Silberlegierung in Kombination mit einem inerten eisenbasierten Implantatwerkstoff eingestellt und genutzt werden, um eine angepasste Silberkonzentration zur Infektionsvermeidung freizusetzen. Geringe Dosen sind ausreichend, da die Ionen direkt am Zielort frei werden und so die abschirmende Wirkung des Biofilmes umgangen werden kann. Die vollständige Unlöslichkeit von Eisen und Silber ineinander ermöglicht die Einstellung dieser Silberphasen, erschwert aber im Gegenzug die Prozessierung. Pulvermetallurgische Verfahren, wie das pulverbettbasierte selektive Laserstrahlschmelzen (LPBF), ermöglichen die Verarbeitung von pulverförmigen Mischungen der einzelnen Materialkomponenten. Im eisenbasierten, inerten Werkstoff 316L sollen mittels LPBF gezielt oberflächennahe Phasen einer degradierbaren, im Eisen unlöslichen, funktionalen Silberlegierung eingestellt werden, die in einer gezielten Freisetzung von Silberionen resultieren. Um die Biokompatibilität von freigesetzten Degradationspartikeln zu untersuchen, sollen Primärzellen (Osteoblasten) und Zelllinien (u.a. Fibroblasten und Endothelzellen) für die Untersuchung herangezogen werden. In den Zellen werden mögliche Stressreaktionen auf den Legierungskontakt durch die Freisetzung von Entzündungsmediatoren und Veränderungen im Zellstoffwechsel erfasst. Um antibakterielle Eigenschaften der Legierung näher zu charakterisieren, werden darüber hinaus verschiedene Szenarien einer Co-Inkubation von Bakterien und Zellen untersucht.

Resultate:

https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/538437364?language=en

Drittmittelprojekt: Verbände, 54.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Pharmakologie Toxikologie und Pharmazie

Drittmittelprojekt: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), 179.695 EUR

Kliniken/Institute:
AG Vektor-assoziierte Biodiversität und Infektion

Projektdetails:
Die Untersuchung des Immunsystems von Tieren in ihrem natürlichen Umfeld gewinnt immer mehr an Bedeutung. Neben den natürlich auftretenden Faktoren, die das Immunsystem beeinflussen, unterstreichen speziell die steigenden Umweltbelastungen, denen Tiere ausgesetzt sind, die Wichtigkeit des Forschungsfeldes der Ökoimmunologie. Auch auf Stechmücken, die wichtigsten Vektoren für verschiedene Krankheitserreger, haben Umweltbedingen einen starken Einfluss auf die Entwicklung, sowie auf das Immunsystem und die Vektorkompetenz. Eine wichtige Umweltbedingung ist die Belastung mit Schadstoffen, die infolge ihrer weit verbreiteten Verwendung stark an Bedeutung zugenommen hat. Dieses Projekt befasst sich mit der Analyse von Brutgewässern von Stechmücken, deren Belastung mit verschiedenen Schadstoffen und der Interaktion zwischen Belastung und Vektorkompetenz der Stechmücken. Im ersten Arbeitspaket werden Freilandproben
entnommen und analysiert, wobei die häufigsten Schadstoffe in Laborversuchen auf ihre Wirkung auf Stechmückenlarven getestet werden und mittels Dosis-Wirkung-Experimenten eine subletale Dosis dieser Stoffe für die weiteren Experimente zu ermitteln. Im zweiten Arbeitspaket werden Verhaltensversuche zur Eiablage von weiblichen Stechmücken auf Schadstoff belasteten Wasserproben durchgeführt und Larven in den in Arbeitspaket 1 definierten Testwassern aufgezogen, um ihre Entwicklung unter Schadstoffeinfluss zu untersuchen. Zusätzlich werden Transkriptomanalysen durchgeführt, um Veränderungen in
der Genexpression der Larven aufgrund der Schadstoffbelastung zu erforschen. Das dritte Arbeitspaket untersucht die Vektorkompetenz von Stechmückenlarven für das West-Nil-Virus
nach Exposition gegenüber verschiedenen Schadstoffen während ihrer Entwicklung. Es werden sowohl Larven mit WNV infiziert und in den schadstoffhaltigen Gewässern aufgezogen um im
adulten Stadium die Virusübertragung auf Blutproben zu messen, als auch nicht infizierte Larven untersucht, die nach Aufzucht in diesen Testwassern als Adulte infiziert und die
Viruslast im Speichel und die Viruskinetik gemessen. Die Erkenntnisse aus diesen Untersuchungen sollen dazu beitragen, das Verständnis für die Wechselwirkungen zwischen Umweltbelastung und Vektorkompetenz zu verbessern.

Kooperationspartner:

RPTU Kaiserslautern-Landau, Institut für Umweltwissenschaften

Kliniken/Institute:
Klinik für Heimtiere Reptilien und Vögel

Projektdetails:
Die Wildtierpopulationen in Deutschland und Europa nehmen aufgrund von Faktoren wie Lebensraumverlust, intensiver Landwirtschaft und Klimawandel ab. Da immer mehr Tiere rehabilitiert werden, fehlen Daten zu ihrem Überleben nach der Auswilderung. Ziel des Projektes ist es, die Aktivität und das Überleben von Arten wie Mäusebussard, Seeadler und Igel mithilfe von Telemetrie und Transponder-Systemen zu überwachen, um den Erfolg und die Herausforderungen der Wildtierrehabilitation besser zu verstehen.

Kooperationspartner:

Wildtier und Artenschutz Station Sachsenhagen

Max-Planck-Institut für biologische Intelligenz

Drittmittelprojekt: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) , 287.753 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit

Projektdetails:
Pränatale (in ovo) Ereignisse wirken sich auf das postnatale Leben aus. Pränatale "Behandlungen" können einen positiven Einfluss auf die Anpassung an postnatale Bedingungen haben. Die gezielte Modulation der Bedingungen während der In-vo-Entwicklung könnte ein Mittel zur Verbesserung der produktiven Anpassungsfähigkeit in Bezug auf Wachstum und Thermotoleranz sein. Die in ovo-Entwicklung von Vögeln ist ein wertvolles Modell für die Untersuchung von Umwelteinflüssen auf die frühe Entwicklung und deren langfristige Folgen. Dies gilt insbesondere für die Myogenese, wo die Reaktionsmechanismen auf Umwelteinflüsse auf die Zellproliferation und -differenzierung untersucht werden können. Da Hühnerembryonen keine aktive Temperaturregulierung haben, wirkt sich eine Änderung der Inkubationstemperatur direkt auf ihre Körpertemperatur aus. Dies führt zu Veränderungen in der Kinetik biochemischer Prozesse und insbesondere in der Kinetik relevanter Stoffwechselenzyme, die wahrscheinlich mit dem aktivitätsabhängigen Muskel- und Körperwachstum zusammenhängen. Unsere frühere Studie hat die jeweiligen Auswirkungen von niedrigen und hohen Inkubationstemperaturen zwischen ED 7-10 und ED 10-13 unmittelbar nach der Behandlung und im Erwachsenenalter bei Masthühnern auf den Energiestoffwechsel nachgewiesen und Veränderungen in der Genexpression ermittelt, die den phänotypischen Reaktionen zugrunde liegen. Wir beabsichtigen, die Fragen, die sich aus dieser früheren Studie ergeben, weiterzuverfolgen und zu beantworten, indem wir die Auswirkungen erhöhter und verringerter Inkubationstemperaturen innerhalb eines bestimmten Behandlungszeitraums (ED 10-13) auf verschiedene metabolische, biochemische und histologische Merkmale sowie auf die Genexpression und epigenetische Veränderungen bei Eintagsküken von Mast- und Legehennen analysieren. Wir werden das Ein-Tages-Altersstadium als kumulativen Effekt der in ovo stattfindenden Entwicklungsprozesse betrachten. Ziel ist es, funktionelle Beziehungen entlang der Genotyp-Phänotyp-Karte vom Genom zum Metabolom über das Epigenom und Transkriptom als Reaktion auf Veränderungen der Inkubationstemperatur aufzudecken.

Kooperationspartner:

PD Dr. Siriluck Wimmers und Prof. Dr. Klaus Wimmers, Forschungsinstitut für Nutztierbiologie, Dummerstorf

Drittmittelprojekt: Fritz-Ahrberg-Stiftung, 70.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit

Projektdetails:
Das Konsumverhalten unserer Gesellschaft befindet im Wandel, wobei die vegetarische sowie die vegane Ernährungsweise stetig an Beliebtheit gewinnt. Dies führte zu einem deutlichen Produktionsanstieg von vegetarischen und veganen Wurst- und Fleischalternativen in Deutschland. Mittlerweile werden diverse Ersatzprodukte auf Basis von pflanzlichen Proteinquellen angeboten. Mit der verstärkten Produktion steigt jedoch auch die lebensmittelhygienische Relevanz. Im Hinblick auf die Verbrauchergesundheit müssen auch vegetarische und vegane Ersatzprodukte eine einwandfreie mikrobiologische Qualität aufweisen. Zurzeit gibt es allerdings keine eindeutigen gesetzlichen Vorgaben zur Beurteilung mikrobiologischer Parameter dieser Produkte. Auch wissenschaftlich wurde dieses Thema bis dato wenig bearbeitet und es liegen nur vereinzelte Studien zur mikrobiologischen Qualität von veganem Hackfleisch oder anderer ausgewählter vegetarischer und veganer Fleischalternativen vor. Nur einzelne Arbeiten widmeten sich bis jetzt dem mikrobiologischen Wachstum im Verlauf der Haltbarkeit der Produkte. Ein direkter Vergleich zu konventionellen Wurst- und Fleischprodukten fand bisher kaum statt.
Die Aufgabe dieses Projekts ist es zunächst, einen Überblick über die mikrobiologische Beschaffenheit von kommerziell erhältlichen vegetarischen und veganen Wurst- und Fleischersatzprodukte zu erhalten. Außerdem soll eine Datenbasis zu Persistenz und Vermehrung von pathogenen Keimen in diesen Produkten über die gesamte Haltbarkeitsdauer aufgebaut werden. Auf diese Weise können Grundlagen für mikrobiologische Richt-, Warn-, und Grenzwerte sowie für die Bewertung des Gesundheitsrisikos der Produkte geschaffen werden. Vor allem werden Unterschiede und Gemeinsamkeiten im Vergleich zu konventionellen Wurst- und Fleischprodukten herausgearbeitet. Sind die pflanzenbasierten Alternativen grundsätzlich mehr oder weniger stark keimbelastet als konventionelle Produkte? Welche (pathogenen) Keime sind in den Alternativen zu erwarten? Wie stellen sich Überleben, Persistenz und Wachstumsrate ausgewählter pathogener Keime in den Alternativen im Vergleich zu konventionellen Wurst- und Fleischprodukten dar? Diese lebensmittelhygienisch zentralen Punkte werden in dem beantragten Projekt bearbeitet.