Forschung

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: 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

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.

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.

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: 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: 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: DAAD, 24.705 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Zoologie

Projektdetails:
Aposematism and crypsis are contrasting antipredator strategies. In the color polymorphic Oophaga pumilio, phylogenetic analyses have shown that populations with cryptic and aposematic coloration might have evolved independently in different islands. Two other species, O. granulifera and O. vicentei also display cryptic and aposematic color morphs in geographically isolated populations. Particularly, phylogenetic analyses of the evolution of these contrasting antipredator strategies can improve our understanding on the evolution of polymorphism in aposematic species. This project aims to uncover the molecular signatures of selection present in the genes of three Oophaga species that experienced independently evolved cryptic and aposematic phenotypes. To this effect, we look forward to elucidate the phylogenetic relationships of the genus and quantify the variation in gene expression and allelic frequencies using state-of-the-art methods.

Resultate:

Cajigas Gandia A, Rodríguez A, Mantzana Oikonomaki V, Pröhl H (2024) Genomic signatures of selection for aposematism and crypsis in Oophaga poison frogs. Poster. EMBO Early Career Lecture Course "Evolutionary and Comparative Genomics" Nafplion, Greece

Kooperationspartner:

Dr. Evan Towney, Goethe Universität Frankfurt, Biologicum