Forschung

Drittmittelprojekt: MEKUN, 402.984 EUR

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

Projektdetails:
Der Eurasische Fischotter (Lutra lutra) ist ein in Deutschland heimischer Spitzenprädator in Süßwasserhabitaten und nimmt damit eine besondere Stellung in aquatischen Ökosystemen ein. Als Indikatorart für die Belastung von Lebensräumen und die Bedrohung der Biodiversität spielt er eine wichtige Rolle im Natur- und Artenschutz. Historisch kam es im 20. Jahrhundert zu einem massiven Einbruch der Bestände, verursacht durch Lebensraumverlust, Umweltverschmutzung und direkte Verfolgung. Dank gezielter Arten- und Habitat-Schutzmaßnahmen konnten sich die Bestände in Westeuropa, darunter auch in Deutschland, wieder erholen.
Mit dem Wiederanstieg der Populationen geht jedoch ein Wiederaufleben von Nutzungskonflikten einher. Fischotter sind opportunistische Jäger und werden von der Teichwirtschaft und Binnenfischerei vielfach als Nahrungskonkurrent wahrgenommen. Hinzu kommt ein erhebliches Gefährdungspotenzial durch Straßenverkehr, der in Deutschland zu den Haupttodesursachen gehört. Vor diesem Hintergrund gibt es einen erhöhten Bedarf an konkreten Managementmaßnahmen.
In einem vorherigen Projekt konnten durch den Einsatz von Fotofallen und Kotanalysen Erkenntnisse zur Habitatnutzung, zum Nahrungsspektrum und zum Reproduktionspotenzial des Fischotters in Schleswig-Holstein gewonnen werden. Diese Basisdaten belegen die wachsende Bedeutung der Art und zeigen in unterschiedlichen Bereichen Konfliktfelder auf, reichen jedoch nicht aus, um das Konfliktpotenzial mit der Teichwirtschaft und gefährdeten Fischarten sowie das Gefährdungspotenzial durch Straßenquerungen abschließend zu bewerten bzw. mit den Anforderungen des Artenschutzes konforme Lösungsstrategien zu entwickeln.
Ein zentrales Defizit besteht darin, dass individuenbasierte, hochaufgelöste Daten zu Habitatnutzung und Verhalten bislang fehlen. Bisherige Telemetrie-Ansätze waren überwiegend invasiv, oder mit tierschutzrelevanten Risiken durch den Fang und eine Narkotisierung verbunden. Neue nicht-invasive Methoden zur Anbringung von Sendern (z. B. Fellkleber oder klettbasierte Systeme) wurden international erprobt, jedoch bislang nicht in Deutschland oder im Kontext der Konfliktbewertung. Neuste Studien zeigen Möglichkeiten auf, Wildtiere, ohne deren Fang in ihrem natürlichen Habitat zu besendern und somit mehr über deren natürliches Verhalten in Erfahrung zu bringen.
Vor diesem Hintergrund setzt das beantragte Projekt genau an den bestehenden Wissenslücken an: Durch die Entwicklung nicht-invasiver Telemetriemethoden sollen erstmals individuenbasierte Daten zu Habitatnutzung, Konfliktnutzung (Fischteiche) und Straßenquerungen gewonnen werden. Parallel dazu wird die Effektivität akustischer Vergrämungsmaßnahmen in der Teichwirtschaft untersucht. Damit leistet das Vorhaben einen direkten Beitrag zur Entwicklung praxisnaher Managementstrategien, die sowohl den Artenschutzanforderungen als auch den Bedürfnissen der Fischwirtschaft Rechnung tragen.

Drittmittelprojekt: Förderverein Bioökonomieforschung (FBF e.V.), 44.000 EUR

Kliniken/Institute:
Reproduktionsmedizinische Einheit der Kliniken
Klinik für kleine Klauentiere und forensische Medizin / Ambulatorische Klinik

Projektdetails:
Mit fortschreitender Entwicklung antibiotikumfreier Konservierung von Ebersperma stellt sich die Frage, ob diese auch gegen Leptospiren wirken. Dabei ist festzustellen, dass auch die Wirkung klassischer Antibiotika gegen Leptospiren im konservierten Sperma bisher in der verfügbaren Literatur nicht gezeigt wurde. Der Grund dafür ist, dass Leptospiren spezielle und langwierige Kultivierungsmethoden erfordern. Mit dem neu etablierten Assay wird das Wachstum von Leptospiren bei langzeit-konserviertem Ebersperma untersucht. Insbesondere soll der Einfluss von Gentamicin und Lagerungstemperatur geklärt werden. Letztendlich soll die Wirkung und Notwendigkeit von Antibiotika gegen Leptospiren geprüft werden.

Kooperationspartner:

IVD Gesellschaft für Innovative Veterinärdiagnostik mbH

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: Fritz-Ahrberg-Stiftung, 100.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit

Projektdetails:
Für fleischverarbeitende Betriebe stellt das Verhindern des Eintrags von Listeria spp. in die Lebensmittelkette nach wie vor eine große Herausforderung dar. Insbesondere die Spezies Listeria (L.) monocytogenes besitzt ein hohes pathogenes Potenzial und gilt als Hauptverursacher der Listeriose. Während sich immunkompetente Personen insgesamt seltener infizieren und nach Erregerexposition häufig keine oder nur milde gastrointestinale Symptome entwickeln, erkranken vulnerable Personengruppen, zu denen beispielsweise Neugeborene, Ältere oder Menschen mit Vorerkrankungen zählen, häufig schwer. Die Erkrankung kann zunächst mit grippeartigen Beschwerden einhergehen und sich infolge septikämischer Verläufe in verschiedenen Organen manifestieren. Hierbei kommt es primär zu einer Erregerabsiedelung im Gehirn (Neurolisteriose) oder in der Plazenta (neonatale Listeriose) mit entsprechenden pathologischen Ausprägungen wie beispielsweise eitrigen Meningoenzephalitiden bzw. Aborten oder neonatalen Sepsen. Je nach individueller Konstitution der betroffenen Patienten, Virulenz des Stammes und aufgenommener Erregerdosis kann eine Infektion mit L. monocytogenes daher mit einer hohen Letalität verbunden sein. Die mikrobiellen Eigenschaften von Listeria spp. bereiten insbesondere fleischverarbeitenden Betrieben erhebliche Schwierigkeiten bei der Reinigung und Desinfektion. So handelt es sich bei den Erregern um weitgehend anspruchslose, Gram-positive Stäbchenbakterien, die auch in nährstoffarmen Substraten überleben. Obwohl die optimale Umgebungstemperatur für das bakterielle Wachstum bei 30 °C liegt, ist eine Vermehrung von Listeria spp. bei regulären Kühltemperaturen aufgrund ihrer psychrotoleranten Eigenschaften möglich. Im Zusammenhang mit Betriebskontrollen werden sie daher nicht selten aus Abflüssen, Gullys oder Wasserpfützen isoliert. Bei den üblicherweise angewendeten Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen finden derartige Nischen häufig nicht ausreichend Beachtung, sodass Listeria spp. von hier aus immer wieder in die Lebensmittelkette eingetragen werden können. Dabei lässt sich der mangelnde Dekontaminationserfolg in vielen Fällen auf bestehende Biofilme zurückführen, welche die Wirksamkeit der angewendeten Chemikalien teilweise oder vollständig verhindern. Gelangen Listerien in das Endprodukt, sind sie aufgrund ihres fakultativ anaeroben Stoffwechsels in der Lage, Lagerungszeiten in Vakuum- oder Schutzgasverpackungen zu überleben. Darüber hinaus ist auch eine Erregervermehrung nicht ausgeschlossen, sofern diese nicht durch bestimmte Kardinalparameter wie Temperatur, pH-Wert oder aw-Wert des Produktes behindert wird. Vor diesem Hintergrund sind insbesondere roh verzehrte Fleischerzeugnisse wie beispielsweise Thüringer Mett oder Rohwurst als Risikolebensmittel einzustufen und von vulnerablen Personengruppen zu meiden. In der Vergangenheit kam es im Zusammenhang mit lebensmittelassoziierten Listeriose-Erkrankungen zu einzelnen Todesfällen, die erhebliches mediales Aufsehen erregt haben. Nachgewiesene Kontaminationen mit L. monocytogenes gehen darüber hinaus immer mit Produktrücknahmen oder öffentlichen Rückrufaktionen einher. Die wirtschaftlichen Schäden durch unverkäufliche Waren, mögliche Betriebsunterbrechungen und den Reputationsverlust der beteiligten Unternehmen können erheblich sein. Für alle betroffenen Lebensmittelunternehmer sind daher effektive Strategien für eine zielführende betriebliche Eigenkontrolle sowie eine erfolgreiche Reinigung und Desinfektion von entscheidender Bedeutung, um den Eintrag von Listeria spp. in die Lebensmittelkette zu verhindern. Aus diesem Grund verfolgt das geplante Projekt den Ansatz, verschiedene Dekontaminationsstrategien auf Basis von UV-C-Bestrahlung und dem Einsatz
von Bakteriozinen mit Bakteriophagen-Depolymerasen anhand eines Biofilmmodells zu etablieren und die Wirksamkeit mithilfe eines an den Nachweis von Listeria spp. in Biofilmen adaptierten, neu entwickelten quantitativen (q)PCR-Assays zu überprüfen. Die qPCR bietet gegenüber kulturellen Standardverfahren zum Nachweis von Listeria spp. einen erheblichen Zeitvorteil und kann vorhandene Erreger ohne Voranreicherung des zu untersuchenden Materials inklusive Probenvorbereitung innerhalb von ca. 2 Stunden detektieren. Im Rahmen des geplanten Projektes werden die Ergebnisse der qPCR wie auch der gemessene Dekontaminationserfolg mithilfe einer begleitend durchgeführten kulturellen Standardanalyse verifiziert. Ziel der Untersuchungen ist es, praktikable Alternativen zur herkömmlichen Dekontamination zu entwickeln sowie ein verlässliches Messinstrument zur Überwachung des Dekontaminationserfolges und der Betriebshygiene in Bezug auf Listeria spp. zu schaffen.

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: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), 496.785 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Mikrobiologie Zentrum für Infektionsmedizin

Projektdetails:
Paratuberkulose ist eine weltweit auftretende, fortschreitende, tödliche Enteritis bei Wiederkäuern, die durch Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis (MAP) verursacht wird. MAP infiziert primär Zellen des distalen Ileums, hier findet außerdem die Zinkaufnahme des Wirts statt. MAP ist mit einem kanonischen ZnuABC-Zinkaufnahmetransporter ausgestattet, der auch in anderen mykobakteriellen Pathogenen vorkommt, sowie mit zwei zusätzlichen einzigartigen Zinkimportern, die sich auf den MAP-spezifischen großen Sequenzpolymorphismen LSP14 und LSP15 befinden. Darüber hinaus beherbergt LSP14 einen mutmaßlichen Zinkophor-Gencluster - sid -, der in anderen eng verwandten oder pathogenen Mykobakterien nicht vorkommt, was auf das Vorhandensein eines zusätzlichen Zinkaufnahmesystems in MAP hindeutet. Wir haben bereits gezeigt, dass dieser Cluster zinkabhängig durch den Zinkaufnahmeregulator Zur reguliert wird und für eine NRPS (Non Ribosomal Peptide Synthetase) kodiert, die möglicherweise ein Zinkophor produziert. In vorläufigen Experimenten haben wir zum ersten Mal einen MAP-Zinkophor-Kandidaten durch Metallisotopen-codiertes Profiling (MICP) nachgewiesen. Angesichts der wesentlichen Rolle von Zink und Zinkophoren für das bakterielle Überleben und die Etablierung einer Infektion ist es von großer Bedeutung, die Funktion dieser Systeme in der Zinkhomöostase und Pathogenität von MAP zu klären und vollständig zu verstehen. Das Projekt zielt darauf ab, den MAP-Zinkophor-Kandidaten und weitere mögliche Zinkophore zu identifizieren, bestätigen und zu charakterisieren, den sid-Cluster mit der Zinkophor-Produktion in Verbindung zu bringen, die Rolle von sid bei der Zink-Homöostase und dem intrazellulären Überleben von MAP zu klären und die Translokation von Zinkophoren zu untersuchen. Unsere erwarteten Ergebnisse werden zum Verständnis der Zinkhomöostase in MAP und anderen Mykobakterien beitragen.

Kooperationspartner:

Dr. Thomas Wichard

Friedrich-Schiller-Universität Jena

Institut für Anorganische und Analytische Chemie

Lehrstuhl für Instrumentelle Analytik

Lessingstraße 8

07743 Jena

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

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.

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:
Klinik für Heimtiere Reptilien und Vögel

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