Forschung

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

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: BMEL, 318.427 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit

Projektdetails:
Das Projekt wird am DIL e.V., Quakenbrück durchgeführt.
Im Rahmen dieses Projektes soll ein Konzept zur Gewinnung und Aufbereitung der Proteine aus Bierhefen in möglichst hoher nativer und funktioneller Form im Pilotmaßstab entwickelt und bewertet werden. Die Proteine und andere wertgebende Stoffe der Hefen sind zum größten Teil innerhalb der Zellen lokalisiert und somit für konventionelle Gewinnung durch Extraktion oder Fällung nicht leicht zugänglich. Um den Zugang zu den Proteinen zu erhöhen, ist deshalb ein Zellaufschluss notwendig. Weiterhin haften an den Hefen Reststoffe des Brauprozesses an. Diese sind unter anderem Gluten oder Bitterstoffe aus dem Hopfen. Im ersten Schritt soll deshalb ein Prozess entwickelt werden, um die Bitterstoffe und das Gluten, so weit wie technisch möglich zu entfernen (AP 1). Anschließend werden die Hefezellen physikalisch aufgeschlossen, sodass die im Zellplasma gelösten Proteine austreten können. Dazu werden in diesem Forschungsvorhaben zwei mechanische Verfahren angewendet: (1) Elektroporation mittels gepulster elektrischer Felder (eng. Pulsed Electric Fields, PEF, AP 3), und (2) Hochdruckhomogenisierung (eng. Ultra-High-Pressure Homogenization, UHPH, AP 2). Nach dem Zellaufschluss werden die Zellwandbestandteile von der proteinreichen Suspension/Lösung nach dem Prinzip der Trennung mittels Dichte bzw. Zentrifugalkräften in einem Tellerseparator getrennt. Weiter sollen die gewonnenen Proteine aufbereitet und stabilisiert werden und auf deren sensorische, techno-funktionelle und ernährungsphysiologische Eigenschaften (AP 4) sowie deren Eignung an Beispielen zur Herstellung von Lebensmittelprodukten untersucht werden (AP5). Nachdem der Prozess für Brauereihefen etabliert ist, wird er mit Hefen aus anderen Quellen validiert (AP 6). Mit den während der Untersuchung gewonnenen Daten wird als Abschluss eine Ökobilanzierung (LCA, AP7) durchgeführt, mit der die Nachhaltigkeit der gewonnenen Proteine mit der von Soja- und Milchproteinen verglichen werden soll. Im Zuge dieser wird der ganze Prozess mit einbezogen, d. h. es wird auch der Energiebedarf der neuen Technologien einbezogen und mit dem Herstellungsprozess von Soja- und Milchproteinen verglichen. In Zusammenarbeit mit den Industriepartnern soll die Umsetzbarkeit und die Wirtschaftlichkeit des Gesamtverfahrens bewertet (AP 8) werden.

Kooperationspartner:

Elea Technology GmbH, Leiber GmbH

Drittmittelprojekt: Landesbetrieb für Küstenschutz, Nationalpark und Meeresschutz Schleswig-Holstein, 49.580 EUR

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

Projektdetails:
Das ITAW führt seit mehr als 30 Jahren Forschung an Meeressäugern durch und verfügt mit über 50 Mitarbeitern im Institut am Standort Büsum über ausreichend hochqualifiziertes Fachpersonal. Ziel der Wissenschaftlerlnnen ist es, die Ökologie und Physiologie der marinen Säuger zu erforschen und die Einflüsse des Menschen auf die Tiere, ihrer Gesundheit und ihren Bestand zu beurteilen.
Im Rahmen des Projektes "Monitoring von Meeressäugerfunden" werden alle durch die Seehundjäger ausgefüllten Meldebögen digitalisiert und in eine Datenbank überführt. Diese Meldebögen werden von den schleswig-holsteinischen Seehundjägern für jeden gefundenen Meeressäuger, sowohl für kranke als auch tote Tiere, ausgefüllt und enthalten Daten zu Funddatum, Ort, Tierart und Zustand des Tieres/Kadavers. Diese Daten werden jährlich zusammengefasst und evaluiert, um Trends in Strandungszahlen für die drei heimischen Meeressäugerarten zu untersuchen und auf Ihre mögliche Ursache hin zu bewerten. Ferner werden die Daten regelmäßig mit den Daten der am ITAW untersuchten Fälle verschnitten. So wird eine umfassendere und objektivere Bewertung der Situation der heimischen marine Säugerpopulation ermöglicht. Dazu können komplexere wissenschaftliche Evaluationen als bisher vorgenommen werden und die daraus resultierenden Ergebnisse können direkt durch zuständige Behörden für die Weiterentwicklung bestehender Managementpläne genutzt werden.

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: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), 155.950 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Pathologie

Projektdetails:
Beschreibung:
Das kanine Staupevirus (CDV) ist ein hochkontagiöses Morbillivirus, welches bei Hunden und Wildkarnivoren schwere systemische und respiratorische Erkrankungen verursacht. Das angeborene Immunsystem spielt eine zentrale Rolle in der Pathogenese verschiedener viraler Atemwegserkrankungen, allerdings ist das Wissen über pulmonale Abwehrmechanismen bei Hundestaupe noch lückenhaft. Das geplante Projekt basiert auf unseren Vorarbeiten, in denen gezeigt werden konnte, dass Zellen des angeborenen Immunsystems CDV transportieren und für die Infektion des respiratorischen Epithels verantwortlich sind. Außerdem führt eine Störung antiviraler Signalwege in Immunzellen zu einer verstärkten Freisetzung des Virus aus der Lunge. Im ersten Teil des Projekts soll der polarisierende Effekt von CDV auf Immunzellen in vitro näher untersucht werden. Hierzu werden phänotypische Veränderungen und immunologische Parameter von infizierten Lungen- und Blutmakrophagen sowie die Reifung von dendritischen Zellen mittels Durchflusszytometrie und globalen Transkriptomanalysen gemessen. Außerdem werden gemischte Leukozytenkulturen sowie Migrations-, Phagozytose- und Stickstoffmonooxid-Assays zur Bestimmung von virusbedingten funktionellen Störungen durchgeführt. Im zweiten Teil wird der Einfluss der Makrophagen-Polarität und der Reifung dendritischer Zellen auf den Viruseintritt in das respiratorische Epithel und die Fähigkeit modulierter Immunzellen das Virus auf Atemwegsepithelien zu übertragen, anhand von Air-Liquid-Interface-Kulturen und Lungengewebs-Präzisionsschnitten untersucht. Darüber hinaus werden zytopathische Effekte und ultrastrukturelle Veränderungen, wie virusinduzierte Zilienpathologien und Apoptosen, sowie die Regenerationsfähigkeit von infizierten Gewebskulturen bestimmt. Die Studien werden mechanistische Einblicke in die Dysfunktion der pulmonalen angeborenen Immunität bei CDV-Infektionen und deren Auswirkungen auf die Pathogenese der Krankheit liefern. Die Ergebnisse sollen damit zur Entdeckung therapeutischer Ansätze bei respiratorischen Infektionen und zur Verhinderung der Virusübertragung auf andere Wirte beitragen.

Drittmittelprojekt: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), 155.950 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Pathologie

Projektdetails:
Beschreibung:
Das kanine Staupevirus (CDV) ist ein hochkontagiöses Morbillivirus, welches bei Hunden und Wildkarnivoren schwere systemische und respiratorische Erkrankungen verursacht. Das angeborene Immunsystem spielt eine zentrale Rolle in der Pathogenese verschiedener viraler Atemwegserkrankungen, allerdings ist das Wissen über pulmonale Abwehrmechanismen bei Hundestaupe noch lückenhaft. Das geplante Projekt basiert auf unseren Vorarbeiten, in denen gezeigt werden konnte, dass Zellen des angeborenen Immunsystems CDV transportieren und für die Infektion des respiratorischen Epithels verantwortlich sind. Außerdem führt eine Störung antiviraler Signalwege in Immunzellen zu einer verstärkten Freisetzung des Virus aus der Lunge. Im ersten Teil des Projekts soll der polarisierende Effekt von CDV auf Immunzellen in vitro näher untersucht werden. Hierzu werden phänotypische Veränderungen und immunologische Parameter von infizierten Lungen- und Blutmakrophagen sowie die Reifung von dendritischen Zellen mittels Durchflusszytometrie und globalen Transkriptomanalysen gemessen. Außerdem werden gemischte Leukozytenkulturen sowie Migrations-, Phagozytose- und Stickstoffmonooxid-Assays zur Bestimmung von virusbedingten funktionellen Störungen durchgeführt. Im zweiten Teil wird der Einfluss der Makrophagen-Polarität und der Reifung dendritischer Zellen auf den Viruseintritt in das respiratorische Epithel und die Fähigkeit modulierter Immunzellen das Virus auf Atemwegsepithelien zu übertragen, anhand von Air-Liquid-Interface-Kulturen und Lungengewebs-Präzisionsschnitten untersucht. Darüber hinaus werden zytopathische Effekte und ultrastrukturelle Veränderungen, wie virusinduzierte Zilienpathologien und Apoptosen, sowie die Regenerationsfähigkeit von infizierten Gewebskulturen bestimmt. Die Studien werden mechanistische Einblicke in die Dysfunktion der pulmonalen angeborenen Immunität bei CDV-Infektionen und deren Auswirkungen auf die Pathogenese der Krankheit liefern. Die Ergebnisse sollen damit zur Entdeckung therapeutischer Ansätze bei respiratorischen Infektionen und zur Verhinderung der Virusübertragung auf andere Wirte beitragen.

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

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