Forschung

Drittmittelprojekt: DFG, 482.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Mikrobiologie Zentrum für Infektionsmedizin
Institut für Biochemie

Projektdetails:
Streptococcus suis kolonisiert häufig den oberen Respirationstrakt von Schweinen, kann aber auch schwere systemische Erkrankungen, wie Meningitis und Septikämie, verursachen. Die Pathogenese einer S. suis-Infektion sowie die Rolle der Virulenzfaktoren, vor allem des Poren-bildenden Toxins Suilysin (SLY) und der D-Alanin-D-Alanyl-Carrier-Ligase (DltA), sind nach wie vor nicht vollständig geklärt. Bislang weiß man, dass SLY verschiedene Wirtszellen durch Porenbildung schädigt und eine entzündliche Immunantwort auslöst. Die D-Alanylierung von Lipoteichonsäuren in der Zellwand durch DltA macht S. suis widerstandsfähiger gegenüber antimikrobiellen Peptiden (AMPs) und der Phagozytose durch Neutrophile.
Unser Ziel ist es, die Rolle von SLY und DltA während der Kolonisierung des porzinen Atemtraktes durch S. suis, seiner Ausbreitung über den Blutkreislauf und der Invasion des Zentralnervensystems zu klären. Dabei werden wir uns auf ihren Einfluss auf die Interaktion zwischen Monozyten/Makrophagen und Neutrophilen fokussieren. Wir stellen die Hypothese auf, dass die Wirtskompartimente die Expression von sly und dltA unterschiedlich beeinflussen und umgekehrt, dass SLY und DltA die angeborene Immunantwort des Wirtes beeinflussen, indem sie die Interaktion zwischen den Immunzellen modulieren und so zum Schutz von S. suis vor Abwehrmechanismen des Immunsystems beitragen.
Um dies zu untersuchen, werden wir komplexe Zellkultursysteme verwenden, die die drei Hauptkompartimente des Wirtes sehr genau nachbilden: eine Co-Kultur von ausdifferenzierten primären porzinen respiratorischen Epithelzellen und Alveolarmakrophagen, porzine Präzisionslungenschnitte, ein rekonstituiertes Vollblut-System und das Blut-Zerebrospinalflüssigkeit-Barriere-Modell. Diese Modelle werden mit einem S. suis Serotyp 2 Wildtyp-Stamm (wt), den isogenen Deletionsmutanten Δsly, ΔdltA und ΔdltAΔsly, sowie den entsprechenden komplementierten Mutanten infiziert.
Zunächst werden wir die sly- und dltA-Expression in den drei Kompartimenten mittels quantitativer real time-PCR und Western Blotting analysieren. Danach werden wir die Antwort der Monozyten/Makrophagen und Neutrophilen auf eine Infektion mit dem S. suis wt und den jeweiligen Mutanten untersuchen. Dabei werden wir uns auf die Bildung von Neutrophil Extracellular Traps und reaktiven Sauerstoffspezies, die Phagozytoseaktivität und die Freisetzung von bestimmten Zytokinen und AMPs konzentrieren. Zum Schluss werden wir untersuchen, wie infizierte Monozyten/Makrophagen Neutrophile, im Hinblick auf ihr Transmigrationsverhalten, ihre Phagozytoseaktivität und ihre Immunreaktion, beeinflussen und umgekehrt.
Die genauere Untersuchung der angeborenen Immunantwort auf eine Infektion mit S. suis in den drei unterschiedlichen Wirtskompartimenten wird uns ein besseres Verständnis darüber vermitteln, wie sich S. suis von einem harmlosen Kommensalen zu einem invasiven Erreger entwickeln kann und welche Rolle dabei SLY und DltA spielen.

Kooperationspartner:

Dr. Sophie Öhlmann (Institut für Bakteriologie und Mykologie, Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig)

Drittmittelprojekt: DBU, CULT-Stiftung, 81.550 EUR

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

Projektdetails:
This project serves the long-term purpose of protecting the species of the yellow-bellied toad, Bombina variegata, which is highly endangered in Germany and Central Europe. In many areas, the yellow-bellied toad only occurs in secondary, i.e. anthropogenically modified, habitats such as quarries. The populations are often isolated, too small, and suffer from inbreeding and genetic impoverishment. Previous studies have also shown that yellow-bellied toads use different life cycle strategies in different habitats. These differences suggest that the species has adapted to local ecological conditions, and these adaptations are potentially manifested in the genome. The project aims to improve the genetic and ecological information available about the species in order to make practical conservation more effective. For this purpose, DNA samples from German, French and Swiss yellow-bellied toad populations, which have already been sampled in previous projects, are examined using genomic methods (RADSeq). In addition, toads in Germany will be sampled in the few natural habitats where they still occur. The genomic results are then correlated with ecological data (habitat type, local climate). The results provide evidence as to whether yellow-bellied toads are adapted to their local habitat (anthropogenic vs. natural) or to their local climate at the molecular level. The aim is to identify specific candidate genes that mediate this local adaptation. Furthermore, species distribution models based on climatic data should show where suitable habitats are for the yellow-bellied toad today and in the future - also with a view on climate change. The results obtained will be discussed with scientists and species protection specialists in a workshop. In follow-up projects, so-called genetic rescue will be used for small, isolated occurrences to stabilize them, and larger populations will be genetically upgraded. Genetic rescue projects based on genomic information are innovative since so far they have been successfully implemented in species protection in only a few countries.

Kooperationspartner:

Prof. Jean-Paul Léna, Dr. Hugo Cayuela, Benjamin Monod-Broca, University of Lyon;

Dr. Mirjam Nadjafzadeh, NABU Niedersachsen; Fabian Droppelmann, Chance 7

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

Kliniken/Institute:
WHO-Zentrum

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 ?-koimmunologie. 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

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: Verb?nde, 54.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Pharmakologie Toxikologie und Pharmazie

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: Bundesministerium für Bildung und Forschung / DLR, 182.810 EUR

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

Projektdetails:
Antimikrobiellen Resistenzen sind ein weltweites Gesundheitsrisiko mit komplexen, undurchsichtigen
Übertragungswegen zwischen Menschen, Tieren und der Umwelt. Die spezielle Rolle von Wildtieren und der Umwelt in Bezug auf die Entstehung, Unterhaltung, Verbreitung und Übertragung von resistenten Bakterien und Resistenzgenen ist weitestgehend unbekannt. In dem Projekt MARRES werden resistente Bakterien von Kegelrobben und Seehunden aus der Nord- und Ostsee, sowie aus Meerwasser (Umwelt-DNA) bestimmt, um eine zielgerichtete Untersuchung dieser beiden marinen Ökosysteme durchzuführen. Hierfür werden modernste mikrobiologische Verfahren, Genom und Metagenom Sequenzierungen angewendet. Die Auswertung von bereits veröffentlichten menschlichen und tierischen Daten zu antimikrobiellen Resistenzen aus den Untersuchungsgebieten, aber auch im globalen Zusammenhang, sollen die in diesem Projekt gewonnen Ergebnisse aus einem weitestgehend unerforschten Gebiet in einen One-Health-Kontext bringen. Der Ansatz umfasst dabei drei One-Health Sektoren in marinen Ökosystemen (Umwelt-DNA, Topprädatoren, Menschen), die eine große Bedeutung im Bereich der Weltgesundheit haben. Er verspricht relevante Informationen zu Übertragungswegen von resistenten Bakterien, einschließlich Pathogenen, und Resistenzdeterminanten zwischen Menschen, Wildtieren und der Umwelt. Eine Datenbank zu Antimikrobiellen Resistenzen von Meeressäugern der Ostsee wird entsprechend den FAIR Prinzipien erstellt werden. Langfristig soll dieses Projekt den Grundstein für ein transnationales Netzwerk von Antibiotika-Resistenz-Experten und Meeresbiologen in Europa legen. Die Einführung einer harmonisierten Antibiotika-Resistenz-Überwachung im Ökosystem Meer wird bedeutend zu den Maßnahmen beitragen, die auf eine Verbesserung der Resistenzlage hinarbeiten, und damit die öffentliche Gesundheit fördern.

Kooperationspartner:

Project coordination: Prof. Dr. Christa Ewers, Institute of Hygiene and Infectious Diseases of Animals, Justus Liebig University Giessen, Germany

Dr. Iwona Pawliczka vel Pawlik, University of Gdańsk, Institute of Oceanography, Hel Marine Station, Poland

Prof. Modestas Ruzauskas, Lithuanian University of Health Sciences, Microbiology and Virology Institute, Lithuania

?ilvinas Kleiva, PhD, Lithuanian Sea Museum, Lithuania

Martin Hölzer, Robert Koch Institute, Germany

Drittmittelprojekt: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)/PTJ Jülich, 165.805 EUR

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

Projektdetails:
In Phase II des Vorhabens CREATE ist das Ziel des Teilprojektes der Stiftung Tierärztliche Hlochschule Hlannover weiterhin die Identifizierung und Etablierung von Indikatoren für die Gesundheit heimischer Meeressäuger, um die Einflüsse durch zunehmende anthropogene Aktivitäten auf Meeressäuger und das marine Ökosystem bewerten und frühzeitig erkennen zu können. Hierfür werden aus ca. drei Jahrzehnten vorliegende Gesundheitsdaten, sowie während der Projektlaufzeit neu erhobene Daten von heimischen Meeressäugern aus der deutschen Nord- und Ostsee analysiert. Die in Phase I gewonnenen Erkenntnisse zum räumlichen und zeitlichen Vorkommen von Bakterien und Viren, sollen in Phase II für weiterreichende Untersuchungen genutzt werden. Dabei soll eine mögliche Interaktion zwischen dem Auftreten der pathogenen Bakterien und Viren und anderen Infektionen, wie bakteriellen/viralen Koinfektionen oder einem Parasitenbefall, untersucht werden. Auch soll analysiert werden, inwiefern ein Zusammenhang zwischen den ermittelten Erkrankungs- und Todesursachen und dem Auftreten bestimmter Pathogene besteht. In diesem Zusammenhang sind Faktoren, die eine Relevanz für die gesamte Population haben von besonderem Interesse. Über den zeitlichen Verlauf der Daten kann beurteilt werden, ob es Veränderungen in der Belastung von Meeressäugern über die letzten 30 Jahre gegeben hat. Abschließend sollen die analysierten Daten auf ihre Indikatoreignung hin evaluiert werden, insbesondere im Hinblick auf anthropogene Effekte auf Meeressäugerpopulationen. Die Identifikation solcher Indikatoren würde langfristige Monitoringstrategien ermöglichen, die Entwicklung effektiver Managementmaßnahmen fördern und auch in internationale Abkommen, wie HELCOM und OSPAR, einfließen. Zudem werden die im Projekt erarbeitete Daten genutzt, um verschiedene Wissensformate für Stakeholder zu erstellen und damit die gewonnenen Erkenntnisse auch an die breite Öffentlichkeit zu vermitteln.

Kooperationspartner:

Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Bremerhaven inklusive Helmholtz-Institut für Funktionelle Marine Biodiversität an der Universität Oldenburg

Carl von Ossietzky Universität Oldenburg

Christian-Albrechts-Universität, Kiel

GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Humboldt-Universität zu Berlin

Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde

Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, Bremen

Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung

Leibniz-Zentrum f. Mar. Tropenforschung Bremen

Drittmittelprojekt: Bundesministerium für Bildung und Forschung über Projektträger Jülich/Forschungszentrum Jülich GmbH, Rostock, 443.773 EUR

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

Projektdetails:
Der Lebensraum mariner Säugetiere ist stark durch anthropogene Nutzungen in Nord- und Ostsee geprägt. Marine Säugetiere reagieren empfindlich auf Stressoren, wie den Schiffsverkehr, den Ausbau der Offshore-Windenergie, die Verschmutzung oder die Fischerei. Diese Aktivitäten können zu einer Degradierung des Lebensraums für Meeressäuger führen, da es häufig zu Habitatverlusten oder Zerschneidungen kommt.
Das in der ersten Phase von CoastalFutures entwickelte interdisziplinäre und skalenübergreifende End-to-End (E2E) Modellsystem wird in der zweiten Phase erweitert, um das Vorkommen mariner Säugetiere unter verschiedenen Zukunftsszenarien zu modellieren. Dieses neuartige Werkzeug bietet nun die Möglichkeit, die Auswirkungen des Klimawandels und anthropogener Aktivitäten auf Indikatorarten durch die Generierung einer virtuellen Umgebung zu untersuchen. So können in Phase II erstmals Simulationen zur Wirksamkeit verschiedener Managementmaßnahmen zum Schutz und Erhalt von Meeressäugerpopulationen durchgeführt und damit Handlungswissen zur Implementierung politischer Entscheidungen bereitgestellt werden. Mittels multifaktorieller Bewertung wird der Einfluss des Unterwasserlärms auf Seehunde infolge des Ausbaus der Offshore-Windfarmen (?-WFs) auf Populationsniveau abgeschätzt. Hierbei werden Tierbewegungsmodelle um Aspekte der Tierphysiologie erweitert, sodass Effekte auf das Energiebudget integriert werden können, während zusätzlich die Auswirkungen weiterer Stressoren und Managementmaßnahmen unter Berücksichtigung zukünftiger Klimabedingungen betrachtet werden. Zudem werden potenzielle Auswirkungen, wie die Rolle von OWFs als künstliche Riffe und die Lärmauswirkungen auf marine Säugetiere, analysiert und bewertet, um negative und positive Effekte zu erforschen. Dies wiederum führt zu einer quantitativen Einschätzung der Nahrungs und Lebensgrundlage für marine Säugetiere sowie der Belastung durch Stressoren in den Meeresschutzgebieten.

Kooperationspartner:

-Helmholtz-Zentrum Hereon, Institute of Coastal Systems - Analysis and Modeling

-Leibniz Institute for Baltic Sea Research, Warnemünde

-Technische Universität Braunschweig, Leichtweiß-Institute for Hydraulic Engineering and Water Resources

-Thünen-Institut (TI für Seefischerei, TI für Ostseefischerei)

-Leibniz Universität Hannover, Ludwig-Franzius-Institut

-Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Bremerhaven

-Technische Universität Hamburg, Institute of River and Coastal Engineering

Assoziierte Partner:

-Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie

-Deutscher Wetterdienst

-Bundesanstalt für Wasserbau

- Bundesamt für Naturschutz

Drittmittelprojekt: Volkswagenstiftung, 657.600 EUR

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

Projektdetails:
Eine potentiell flächendeckende Wiedervernässung der Moore zwecks Revitalisierung und CO2-Speicherung führt über die extensive Nutzung zum Anfall ligninreicher Primärbiomasse, die nicht effizient für die klassische Tierhaltung nutzbar ist. Diese Biomasse kann bisher maximal energetischen Zwecken dienen, was aber in Zukunft im Sinne einer ehrgeizigen Energiewende und Kreislaufwirtschaft nicht mehr zielführend ist. Im Rahmen diese Projektes soll die Lignozellulosestruktur der organischen Rohstoffe technisch durch Vorbehandlungen aufgebrochen werden und die dann insgesamt besser verdauliche Biomasse anschließend für eine dezentrale Insektenproduktion genutzt werden. Modellhaft sollen Standard-Insektenlarven (schwarze Soldatenfliege) und Spezialitäten (Mehlwurm, Grillen etc.) aufgezogen werden. So sollen skalierbar hochwertige Rohstoffe für die Heimtierernährung oder perspektivisch neuartige Lebensmittel produziert werden.

Kooperationspartner:

Deutsches Institut für Lebensmitteltechnik e.V., Quakenbrück

Dr. Kashif ur Rehman