Forschung

Drittmittelprojekt: Fritz-Ahrberg Stiftung, 25.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit

Projektdetails:
Bei der Herstellung von glutenfreier Wurst gibt es große Herausforderungen hinsichtlich Textur, Geschmack und Nährwert im Vergleich zu ihren glutenhaltigen Alternativen. In letzteren fungiert Gluten als wichtiges Bindemittel, das für Struktur, Elastizität und Integrität sorgt. Glutenfreie Produkte benötigen jedoch alternative Bindemittel. Die üblicherweise verwendeten Füllstoffe auf Stärkebasis (z. B. Maisstärke oder Reismehl) führen häufig zu einer klebrigen oder brüchigen Textur, veränderten Geschmacksprofilen und einer suboptimalen Proteinverdaulichkeit. Glutenfreie Wurst hat also häufig ein schlechtes Mundgefühl, weniger Saftigkeit und weist eine geringere Bioverfügbarkeit der Proteine auf, was sich sowohl auf die Zufriedenheit der Verbraucher als auch auf die Ernährungsqualität negativ auswirkt. Die Nachfrage nach glutenfreien Lebensmitteln ist in den letzten Jahren drastisch angestiegen. Dieser Anstieg ist auf die Bedürfnisse von Menschen mit Zöliakie und Glutensensitivität zurückzuführen, sowie auch auf eine breitere Verbraucherschicht, die eine glutenfreie Ernährung als gesündere Alternative wahrnimmt und somit präferiert. Diese steigende Nachfrage veranlasst die Lebensmittelhersteller dazu, innovative, glutenfreie Alternativen zu traditionellen glutenhaltigen Produkten wie Brot, Nudeln und verarbeiteten Fleischprodukten zu produzieren. Die Reproduktion der sensorischen und ernährungsphysiologischen Eigenschaften von glutenhaltigen Lebensmitteln, insbesondere von Wurstwaren, bringt allerdings große Herausforderungen mit sich. Mikrobielle Enzyme können als Hilfs- und Zusatzstoffe eingesetzt werden, um die Eigenschaften glutenhaltiger Produkte besser zu reproduzieren. Mikrobielle Enzyme, insbesondere die von Bacillus spp., bieten entscheidende Vorteile gegenüber Alternativen auf Pilz- und Pflanzenbasis und sind daher ideal für industrielle Anwendungen. Mittels Fermentation können sie schnell und großtechnisch hergestellt werden, was niedrige Kosten und eine stabile Versorgung mit sich bringt. Darüber hinaus sind sie meist sehr hitzestabil, so dass sie auch bei Hochtemperaturprozessen wie in der Wurstherstellung funktionsfähig bleiben. Aufgrund ihrer Kosteneffizienz, Stabilität und ihres GRAS-Status (Generally Recognized As Safe) stellen aus Bacillus spp. gewonnene Enzyme eine skalierbare und nachhaltige Lösung für die Lebensmittelverarbeitung dar. In diesem Projekt werden hitzestabile Proteasen sowie α-Amylasen aus Bacillus spp. verwendet, um die oben genannten Probleme bei der Herstellung von glutenfreier Wurst zu verbessern. Mit Hilfe der Proteasen werden Fleischproteine hydrolysiert und komplexe 3 / 9 Strukturen (z. B. Kollagen) in kleinere, besser verdauliche Peptide und Aminosäuren aufgespalten. Es wird erwartet, dass dieser enzymatische Prozess durch eine Erhöhung der Zartheit die Textur veredelt, durch die Freisetzung schmackhafter Aminosäuren den Geschmack verbessert, sowie durch eine verbesserte Bioverfügbarkeit der Proteine den Nährwert erhöht. Gleichzeitig bauen α-Amylasen überschüssige Stärke aus stärkehaltigen Bindemitteln zu einfacheren Zuckern ab, wodurch die Konsistenz der Wurstmasse verbessert, sowie Klebrigkeit und Sprödigkeit verringert werden. Die eingesetzten Enzyme bieten außerdem auch eine nachhaltige Lösung, da sie biologisch abbaubar und umweltfreundlich sind.

Drittmittelprojekt: Brigitte und Wolfram Gedek-Stiftung, 25.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit

Projektdetails:
Im Rahmen der Forschungsarbeit sollen Schimmelpilze auf verschiedenen schimmelgereiften und nicht-schimmelgereiften pflanzlichen Käsealternativen unmittelbar nach ihrem Kauf charakterisiert werden. Anschließend sollen die pflanzlichen Käsealternativen unter haushaltsnahen Bedingungen gelagert werden. Hierbei sollen sie zum einen mit unmittelbarem Kontakt zum anderen aber auch ohne unmittelbaren Kontakt zu schimmelgereiftem Käse gelagert werden. Auch hier erfolgt anschließend eine Charakterisierung der gewachsenen Schimmelpilze. Zudem werden die pflanzlichen Käsealternativen vor und nach der Lagerung auf Mykotoxine mittels ELISA untersucht.

Drittmittelprojekt: DFG, 535.000 EUR

Kliniken/Institute:
Reproduktionsmedizinische Einheit der Kliniken

Projektdetails:
Wenn die Trockenkonservierung von Gameten und/oder genetischem Material ohne Verlust des Befruchtungspotenzials möglich wäre, kann dies zur Sicherung genetischer Ressourcen verwendet werden. Dies würde eine kostengünstige Lagerung bei Raumtemperatur ermöglichen und die Verfügbarkeit ab Lager und den Transport erleichtern. Darüber hinaus können Trockenkonservierungsmethoden für Biologika in unterentwickelten Ländern, abgelegenen Orten und Nicht-Laborumgebungen implementiert werden. Ohne Schutzmaßnahmen unterliegen Biomoleküle in Säugerzellen (irreversiblen) Konformationsänderungen während des Trocknens und einem chemischen Abbau während der Lagerung, der ihre Funktionen beeinträchtigt. Es wurden zahlreiche Versuche unternommen, die Lebensfähigkeit und Funktionalität von Zellen im getrockneten Zustand zu erhalten, hauptsächlich inspiriert von der Art und Weise, wie Organismen in die Natur Trocknen überleben können durch in einem Zustand suspendierter Animation einzutreten, der als Anhydrobiose bezeichnet wird. Es wurden jedoch nur begrenzte Erfolge bei der Erhaltung Säugerzellen nach dem Trocknen und Rehydratisierung berichtet. Die Versuche konzentrierten sich auf die Einführung spezifischer Disaccharide (z. B. Trehalose, Saccharose), Stressproteine, und Membranmodifikationsstrategien, die eine Rolle beim Erwerb von Austrocknungstoleranz in der Natur spielen. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass die komplexen orchestrierten zellulären Anpassungsmechanismen von anhydrobiotischen Organismen nachgeahmt werden können in Zellen die von Natur aus nicht resistent gegen Austrocknung sind. Getrocknete Säugerzellen können aber ihre Struktur und spezifischen funktionellen Eigenschaften beibehalten. Beispielsweise können getrockneten Spermien und somatische Zellen in (enukleierte) Eizellen zur Erzeugung von Nachwuchs injiziert werden. Getrocknete Bioproben sind jedoch stark anfällig für einen Abbau während der Lagerung. Hauptfaktoren, die die Lagerstabilität von biomolekularen Strukturen in einer getrockneten zellulären Umgebung beeinträchtigen, sind reaktiven Molekülen, Umgebungsbedingungen die die Geschwindigkeit von schädigenden Reaktionen bestimmen, und die inhärente molekulare Anfälligkeit für Schäden (z. B. Grad der Lipidsättigung und Chromatinkondensation). Wir schlagen hier einen anderen Ansatz für die Langzeitkonservierung genetischer Ressourcen bei Raumtemperatur vor; nicht gezielt auf die Wiederherstellung voll funktionsfähiger Zellen, sondern auf die Erzeugung "künstlicher" zellähnlicher kernhaltiger Strukturen. Wir planen, dies zu tun, indem wir (1) "Geisterzellen" durch Permeabilisierung von Spermienmembranen herstellen und (2) demembranierte Spermien in liposomalen Strukturen einkapseln. In beiden Fällen werden die schädigende reaktive Moleküle in Zellen entfernt, während schützende Moleküle leicht eingeführt werden können.

Drittmittelprojekt: UBA, 156.832 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Terrestrische und Aquatische Wildtierforschung (Büsum)

Projektdetails:
Aufgrund ihrer Stellung an der Spitze des Nahrungsnetzes dienen Spitzenprädatoren wie Greifvögel, Otter, Robben und Schweinswale als nützliche Indikatoren für Schadstoffe in terrestrischen, Süßwasser- und Meeresumgebungen. In Kombination mit Daten ausgewählter Beutearten (z. B. Fische) können Daten aus der chemischen Überwachung von Spitzenprädatoren nützliche quantitative Informationen über die Persistenz und Bioakkumulation chemischer Substanzen im gesamten Nahrungsnetz liefern. Eine Reihe dieser chemischen Substanzen sind als persistente, mobile oder bioakkumulierende und toxische Stoffe (PMT-, PBT-Stoffe), sehr persistente, sehr bioakkumulierende, sehr mobile Stoffe (vPvB-/ vPvM-Stoffe) sowie endokrine Disruptoren (EDs).
Das Projekt "Beyond life Apex" wird die Schadstoffbelastung von Nahrungsketten mit Spitzenprädatoren untersuchen, um das Vorkommen von Substanzen und deren Koexposition in Deutschland sowie potenzielle gesundheitsschädliche Auswirkungen ausgewählter Schadstoffe zu ermitteln. Das Projekt wird neue Erkenntnisse über die Exposition von Organismen auf verschiedenen trophischen Ebenen, den Grad der Biomagnifikation in terrestrischen und aquatischen Nahrungsketten, prioritäre Substanzen für weitere regulatorische Bewertungen, die negativen Auswirkungen chemischer Schadstoffe auf Spitzenprädatoren sowie die Ursachen dieser Auswirkungen liefern. Dieses Projekt wird als Zusammenarbeit zwischen dem Institut für Terrestrische und Aquatische Wildtierforschung (ITAW), dem Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) in Berlin und dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH (UFZ) in Leipzig durchgeführt und vom Umweltbundesamt gefördert.

Kooperationspartner:

Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)

Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW)

Kliniken/Institute:
Institut für Tiergenomik

Projektdetails:
Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung und Anpassung KI-basierter Methoden zur automatisierten Annotation und funktionellen Interpretation von Single-Cell-Sequenzierungsdaten in Säugetieren. Der Schwerpunkt liegt auf der Adaption transformerbasierter Modelle auf multi-spezifische Datensätze aus Nutztieren und Modellorganismen. Durch die Integration von Single-Cell-Transkriptomdaten sollen robuste Modelle zur Zelltypannotation, Zustandsklassifikation und Vorhersage regulatorischer Effekte etabliert werden. Die entwickelten Ansätze werden auf Gewebe mit wachstumsrelevanten Prozessen angewendet, um KI-gestützt funktionelle Zellpopulationen und regulatorische Muster zu identifizieren. Ziel ist es, skalierbare Werkzeuge für die vergleichende funktionelle Genomik auf Einzelzellebene in Säugetieren bereitzustellen.

Kliniken/Institute:
Institut für Tiergenomik

Projektdetails:
Ziel dieses Folgeprojekts ist es, den Beitrag struktureller genomischer Varianten zur genetischen Architektur des Wachstums im Schweinemodell zu untersuchen. Der Schwerpunkt liegt auf der Identifikation und Charakterisierung von strukturellen Varianten mittels Long-Read-Sequenzierung und deren regulatorischen Effekten in nicht-kodierenden Genomregionen. Analysen in Tieren mit divergenten Wachstumsphänotypen sollen wachstumsassoziierte strukturelle Varianten und Selektionssignaturen identifizieren. Diese Varianten werden hinsichtlich ihrer Lage in regulatorischen Sequenzen, putativen Enhancern und Chromatin-Domänen untersucht und mit Genexpressionsdaten aus Wachstumsfugen verknüpft. Ziel ist die Identifikation funktionell relevanter nicht-kodierender Variation mit Einfluss auf wachstumsregulative Prozesse.

Kooperationspartner:

Prof. Tim Kacprowski, Leiter Abteilung Data Science in Biomedicine, Peter L. Reichertz Institut für Medizinische Informatik der TU Braunschweig und der Medizinischen Hochschule Hannover

Drittmittelprojekt: DFG, 45.000 EUR

Kliniken/Institute:
Research Center for Emerging Infections and Zoonoses

Projektdetails:
Glykoprotein-vermittelte Mechanismen der Immunabwehr von Pneumoviren bei Mensch und Tier

Drittmittelprojekt: DFG, 45.000 EUR

Kliniken/Institute:
Research Center for Emerging Infections and Zoonoses

Projektdetails:
Evolution und Ökologie von RNA-Viren bei kleinen Säugetieren

Drittmittelprojekt: DFG (VIPER GKR)

Kliniken/Institute:
Institut für Pathologie

Projektdetails:
In diesem Projekt soll die Wirkung eines frühen (3 Tage post infectionem [dpi]) und eines späten (8 dpi) adoptiven Transfers von grün (GFP) und rot fluoreszierenden (RFP) T-Zellen auf die Mikroglia-Morphologie und transkriptomische Daten in TMEV-infizierten OT-I und OT-II Mäusen untersucht werden. Der Beitrag von CD8+ und CD4+ T-Zelluntergruppen zur Virusabwehr und zum Verlauf der klinischen Erkrankung wird untersucht, ebenso wie die allgemeine Pathomorphologie und Immunantwort mit besonderem Augenmerk auf die Mikroglia-Morphologie und transkriptomische Daten.

Kooperationspartner:

Institut für Neuroimmunologie und Multiple-Sklerose-Forschung der Universitätsmedizin Göttingen

Kliniken/Institute:
Klinik für Heimtiere Reptilien und Vögel

Projektdetails:
Charakterisierung Darmflora und deren Einfluss aus das Immunsystem bei Reptilien