Forschung

Drittmittelprojekt: SprinD, 684.523 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Biochemie
Research Center for Emerging Infections and Zoonoses

Projektdetails:
Derzeitige antivirale Wirkstoffe zielen hauptsächlich auf Stadien des viralen Lebenszyklus ab, wie die Anheftung des Virus an die Wirtszelle oder die Replikation der viralen RNA und DNA. Die meisten der verfügbaren antiviralen Mittel sind nur gegen sich replizierende Viren wirksam, und aufgrund der mangelnden Spezifität haben viele von ihnen unerwünschte Nebenwirkungen. Insbesondere bei endemischen und pandemischen Krankheitsausbrüchen besteht eine zusätzliche Herausforderung in der Virusmutagenese und der Entwicklung von Virusvarianten. Daher sind Ansätze, die auf verschiedene Virusvarianten abzielen, dringend erforderlich. Die derzeitigen Paradigmen in der antiviralen Behandlung beinhalten die Verwendung von kleinen Molekülen und/oder therapeutischen Antikörpern. Kleine Moleküle haben oft sekundäre Ziele und können daher Nebenwirkungen verursachen. Antikörper sind teuer, ihre Verabreichung ist meist auf den klinischen Bereich beschränkt, und auch sie sind von Mutationen betroffen. In einer endemischen oder pandemischen Situation sind Therapien besonders wertvoll, die eine breite Abdeckung innerhalb der Virusfamilien bieten, die Übertragung verhindern und während leichter und mittelschwerer Erkrankungen sicher angewendet werden können.

Unser neuartiger Ansatz zielt darauf ab, diesen Bedarf durch den Einsatz von CRISPR/Cas13 zu decken, einem Enzym aus Bakterien, das RNA, einschließlich des viralen Genoms (von RNA-Viren) und der viralen mRNA, schneidet und dadurch die virale Replikation und die Bildung viraler Proteine blockiert. Unsere therapeutische Strategie hat keine sekundären Ziele und kann kostengünstig auf GMP-Niveau hergestellt werden. Durch eine spezifische Kombination von so genannten crRNAs wird Cas13 auf verschiedene virale mRNAs und auf verschiedene Stellen im viralen Genom gelenkt. Die crRNAs werden so ausgewählt, dass keine menschliche RNA angegriffen wird und daher keine unerwünschten Nebenwirkungen zu erwarten sind. Diese Technologie kann leicht für jedes einzelsträngige RNA-Virus angepasst werden. Durch die Ausrichtung auf unterschiedliche und hochkonservierte Regionen bekämpft dieser Ansatz auch neu entstehende Varianten des ursprünglichen Virus.

Kooperationspartner:

Prof. Dr. Elisabeth Zeisberg, Universitätsmedizin Göttingen

Drittmittelprojekt: MWK Niedersachsen, 69.925 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Biochemie

Projektdetails:
Seit der Erstbeschreibung von SARS-CoV2 und der damit verbundenen Krankheit COVID-19 im Dezember 2019 wurden verschiedene In-vitro- und In-vivo-Modelle verwendet, um den viralen Lebenszyklus und die Pathophysiologie als Grundlage für wirksame Behandlungsstrategien zu untersuchen. In-vivo-Modelle, die zur Untersuchung von SARS-CoV2 oder von Virusinfektionen der Atemwege im Allgemeinen verwendet werden, reichen von Kleintiermodellen bis hin zu Modellen mit nichtmenschlichen Primaten (Munoz-Fontela et al., 2020). Neben den ethischen Fragen, die mit Tiermodellen in der wissenschaftlichen Forschung einhergehen, können aber auch nicht alle Fragen, die das menschliche Atemwegsepithel betreffen, mit (kleinen) Tiermodellen untersucht werden. Immortalisierte humane Zelllinien wie Caco-2, Calu-3 oder HEK293T, die regelmäßig zur Untersuchung von Atemwegsviren wie Influenza oder dem Humanen Respiratorischen Synzytialvirus (RSV) und auch von Coronavirus-Infektionen (SARS, MERS) verwendet werden, werden häufig zur Untersuchung der Infektion und Replikation von SARS-CoV2 eingesetzt; doch obwohl diese Zelllinien vergleichsweise einfach und kostengünstig zu züchten sind, bilden sie die physiologischen Bedingungen des Atemwegsepithels nur schlecht ab. Selbst Zelllinien wie die A549-Zellen spiegeln den Phänotyp des Lungenepithels kaum wider. Humane primäre bronchiale Epithelzellen (hBECs) stellen ein physiologischeres In-vitro-Modell dar und werden auch in der SARS-CoV2-Forschung verwendet (Hoffmann et al., 2020). Diese Zellen können aus Spenderlungengewebe isoliert, In-vitro expandiert und in Air-Liquid-Interface (ALI)-Kulturen ausgereift werden (Hoffmann et al., 2020). Während der Schwerpunkt unserer Gruppe auf der skalierbaren Generierung und Nutzung von kardiovaskulären und respiratorischen Derivaten aus induzierten pluripotenten Stammzellen für Krankheitsmodellierung, Wirkstoffscreening und zelluläre Therapien liegt (Merkert et al., 2019; Katsirntaki et al., 2015; Kempf et al., 2014; Schmeckebier et al., 2013; Zweigert et al., 2011), haben wir in jüngster Zeit auch die Isolierung primärer humaner Atemwegszellen von gleichbleibend hoher Qualität etabliert: Die Medizinische Hochschule Hannover ist das führende deutsche Lungentransplantationszentrum mit etwa 100 Lungentransplantationen pro Jahr. In enger Zusammenarbeit mit unseren Transplantationschirurgen und der Gruppe von Prof. Danny Jonigk (Pathologie, MHH) präparieren wir routinemäßig hBECs aus Bronchialgewebe, die in Kultur expandiert und für spätere Anwendungen kryokonserviert werden können. Auch die Reifung dieser hBECs ist in unserer Gruppe bereits gut etabliert, und gereifte proximale Epithelzellen werden bereits an Partner für die Untersuchung von SARS-CoV2 und anderen Virusinfektionen der Atemwege (z. B. RSV) geliefert. Diese primären hBECs sind zwar ein hervorragendes In-vitro-Modell für SARS-CoV2-Infektionsstudien und die Modellierung von COVID-Erkrankungen, sie stellen jedoch nur ein Atemwegskompartiment dar. Eine Infektion durch SARS-CoV2 findet nicht nur im oberen Rachen und Nasentrakt, in der Luftröhre und den Bronchien statt, sondern auch im Alveolarepithel. Daher sind auch organotypische in vitro Modelle, die das distale Lungenkompartiment widerspiegeln, dringend erforderlich. Während die Erhaltung und Vermehrung von isolierten Typ-II-Alveolarepithelzellen (AT2-Zellen) bisher nicht möglich war, wurden in jüngster Zeit wesentliche Fortschritte erzielt und Protokolle entwickelt, die die Herstellung solcher Zellen in größerer Zahl ermöglichen. Sogenannte Alveolosphären, Organoide, die aus alveolären Zellen vom Typ 1 und 2 bestehen, ermöglichen die Expansion und Reifung isolierter distaler Epithelzellen In- vitro und wurden kürzlich zur Modellierung einer SARS-CoV2-Infektion verwendet (Karsura et al., 2020; Salahudeen et al., 2020). Obwohl Organoid-Kulturen die In-vitro-Kultur von AT1- und AT2-Zellen ermöglichen, sind wir der Meinung, dass ALI-Kulturen ein physiologischeres System mit Luftexposition der Epithelzellen darstellen und in der Folge Co-Kultursysteme mit Endothelzellen sowie Makrophagen ermöglichen könnten, um komplexere organotypische In-vitro-Modelle des alveolären Lungenkompartiments zu schaffen. Unter Nutzung unserer Erfahrungen mit der Differenzierung induzierter pluripotenter Stammzellen (Katsirntaki et al., 2015; Schmeckebier et al., 2013) wollen wir die Isolierung, 2D-Expansion und Kryokonservierung humaner AT2-Zellen sowie die weitere Reifung und Differenzierung in Typ-I-Alveolarepithelzellen (AT1) in einem ALI-Kultursystem für die In-vitro-Modellierung von SARS-CoV-2-Infektionen etablieren.

Kooperationspartner:

Prof. Dr. Ulrich Martin, Dr. rer. nat. Ruth Olmer

Leibniz-Forschungslaboratorien für Biotechnologie und künstliche Organe, Klinik für Herz-, Thorax-, Transplantations- und Gefäßchirurgie - Medizinische Hochschule Hannover

Drittmittelprojekt: Niedersächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kultur , 3.452 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Biochemie
Research Center for Emerging Infections and Zoonoses
Institut für Virologie

Projektdetails:
Das Ziel war es eine Lehrveranstaltung zu dem Thema "Basistraining zur Anwendung der Fluoreszenzmikroskopie" für Studierende der Biologie und der Veterinärmedizin über das Dokumentationssystem in der TiHo-Moodle-Plattform zu erstellen. Dieses Modul kann für die Studierenden im Selbststudium erarbeitet werden. Es wird unterlegt durch Texte, Videos und fachspezifischen Fragen, die nach Bearbeitung und Sicht der Videos beantwortet werden müssen. Wesentliche Teile der Inhalte werden auch als zusammenfassende Einheiten als OER im Portal Twillo online gestellt und eignen sich insbesondere für Studierende aus naturwissenschaftlichen Studiengängen, Schüler:innen sowie Auszubildende (tier-)medizinischer Berufe.

Drittmittelprojekt: Drittmittelprojekt, gefördert durch die Fritz-Ahrberg-Stiftung., 46.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit

Projektdetails:
Die Reduktion des Kochsalzgehaltes ist ein vieldiskutiertes Thema der letzten Jahre, dem die Industrie Rechnung tragen muss, beispielweise durch eine ausschließliche Reduktion oder auch den Austausch mit anderen Substanzen wie Kalium- oder Magnesiumchlorid. Neben den für Konsumierende hauptsächlich wahrnehmbaren sensorischen Eigenschaften spielen dabei allerdings auch technologische und mikrobiologische Parameter eine Rolle. Ziel dieser Studie ist es daher, sowohl unter Reduktion von Natriumchlorid als auch unter Zusatz von Kalium- und Magnesiumchlorid Rohwürste und Kochpökelwaren herzustellen und sowohl die sensorischen, als auch die anderen oben genannten Parameter zu analysieren. Es soll dargestellt werden, welche (minimalen) Konzentrationen von Kochsalz bzw. möglicher Kochsalzersatzstoffe eingesetzt werden können, um in Hinblick auf Lebensmittelqualität und insbesondere auch Sicherheit für Konsumierende akzeptable Produkte zu produzieren.

Drittmittelprojekt: Technische Informationsbibliothek Hannover (TIB); FKZ 56000016-39/TiHo, 3.505 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit

Projektdetails:
Das Thema "mobile Schlachtung" rückt aktuell in den Fokus der Fleischbranche, da diese den Aspekten der Regionalität und des Tierschutzes im besonderem Maße gerecht wird. Man kann davon ausgehen, dass die Tiere bei konventioneller Schlachtung, insbesondere durch den Transport zum Schlachtbetrieb, mehr Stress ausgesetzt werden, als wenn sie schonend in der gewohnten Umgebung betäubt und geschlachtet werden. Eine sogenannte "mobile Schlachtung" unterliegt besonderen und zum Teil neuen, rechtlichen Hintergründen mit zugehörigen behördlichen Genehmigungsverfahren. Im Rahmen des Projektes soll eine Lehreinheit für Studierende der Tiermedizin über das Thema "Mobile Schlachtung" als Ergänzung und zum Vergleich zur konventionellen Schlachtung erstellt werden. In der Lehreinheit sollen rechtliche Hintergründe, Tierwohl- und Tierschutzaspekte sowie die Lebensmittelqualität und -sicherheit thematisiert werden. Ergänzend dazu wird weiteres Lehrmaterial (Präsentationen, Gesetzestexte etc.) erstellt, aufbereitet und den Studierenden auf der Lernplattform TiHo-Moodle zusammen mit der Lehreinheit zur Verfügung gestellt. Die lehreinheit kann über das Portal twillo von allen Studierenden der Tiermedizin im deutschsprachigen Raum genutzt werden, zudem tangiert es den Bereich der Landwirtschaft (Agrarbereich), die Metzger- und Fleischerbranche sowie weitere Tierärzt*innen, die bereits im öffentlichen Veterinärwesen tätig sind und mit den zugehörigen Genehmigungsverfahren in Kontakt kommen. Ebenso ermöglicht die Lehreinheit der interessierten Verbraucherschaft einen Einblick in dieses Feld.

Kliniken/Institute:
Außenstelle für Epidemiologie (Bakum)
Institut für Biometrie Epidemiologie und Informationsverarbeitung

Projektdetails:
Für die Haltung und das Management von Schweinen werden aktuell diverse Anpassungen hinsichtlich des Tierwohls allgemein, die Kastration,das Kupieren von Schwänzen und die Unterbringung in Kastenständen diskutiert. Landwirte äußern sich zu diesen Themen in einschlägigen Fachforen und Blogs. Um das Fachwisssen der Berufsgruppe der Landwirte zu den genannten Themenbereichen zu erfassen und mit dem aktuellen, evidenzbasierten Wissensstand abzugleichen, werden Internetforen und Blogs nach fachlichen Aussagen durchsucht. Die Analyse anhand von Äußerungen im Internet wird in diesem Projekt dem klassischen Interview vorgezogen, da die Projektverantwortlichen davon ausgehen, dass sich Personen im Internet freier äußern, als in einer Interviewsituation. Das Projekt soll prüfen ob und in wie weit Differenzen zwischen dem aktuellen Stand des Wissens und der im Internet vertretenen fachlichen Auffassung Differenzen bestehen um so Hinweise auf die Notwendigkeit von Fort-/Weiterbildungsmaßnahmen zu bekommen.

Kliniken/Institute:
Außenstelle für Epidemiologie (Bakum)

Projektdetails:
Methodenvergleich für die Typisierung von App

Kooperationspartner:

Henning Lindhaus

Kliniken/Institute:
Außenstelle für Epidemiologie (Bakum)
Institut für Biochemie

Projektdetails:
Die Persistenz von Actinobacillus pleuropneumoniae (App)auf den Tonsillen ist maßgeblich für die Verbreitung des Erregers in der Schweinepopulation verantwortlich. Der mikrobiologisch-kulturelle Nachweis des Erregers aus Tonsillen erweist sich als schwierig, da durch die vielfältige kommensale Besiedelung durch andere Bakterien (z.B. Streptococcus suis) App bei der Anzucht häufig überwuchert wird. Es hat sich herausgestellt, dass der Einsatz von Selektivmedien zu höherer Sensitivität der bakteriologischen Diagnostik führt, aber trotzdem ist die Erfolgsrate im Vergleich zu molekularbiologischen Untersuchungen (PCR) bislang nicht zufriedenstellend.
Zumeist kommt es nach einer Phase der Persistenz von App auf den Tonsillen unter dem Einfluss von Triggerfaktoren zu akuten Ausbrüchen der porzinen Pleuropneumonie. In vitro soll der Einfluss von Stresshormonen, wie Cortisol und Catecholaminen auf das Wachstumsverhalten des Erregers untersucht werden. Möglicherweise können Catecholamine und Cortisol unter in vitro Bedingungen genutzt werden, um das Wachstumsverhalten von A. pleuropneumoniae zu verbessern.

Kliniken/Institute:
Außenstelle für Epidemiologie (Bakum)
Institut für Biometrie Epidemiologie und Informationsverarbeitung

Projektdetails:
Die präventive Wirkung eines präbiotischen Ergänzungsfuttermittels auf das Auftreten von Schwanzbeißen bei Schweinen wird untersucht. Situationen, in denen Schwanzbeißen auftritt, werden hinsichtlich der klinischen Ausprägung, der Kolostrumversorgung in der vorangegangenen Lebensphase und der Konzentration von Entzündungs- und Stressparametern in Blut und Speichel in der Aufzuchtphase charakterisiert. Ziel der Studie ist die Abklärung, ob eine verbesserte Darmgesundheit durch Fütterung präbiotische Substanzen eine präventive Wirkung gegenüber Schwanzbeißen besitzt und ob die Summe aller seit der Geburt erfahrenen Gesundheitsbeeinträchtigungen und Stressoren, die sich möglicherweise auch in labordiagnostischen Parametern (Akute-Phase-Proteine, Stressmarker) widerspiegeln, nach Überschreitung einer bisher nicht definierten Schwelle zum Auftreten von Schwanzbeißen führen.

Kooperationspartner:

Jakob Aundrup, Schweinegesundheitsdienst der Landwirtschaftskammer Niedersachsen

Drittmittelprojekt: BMBF-DLR, 368.953 EUR

Kliniken/Institute:
Klinik für kleine Klauentiere und forensische Medizin / Ambulatorische Klinik
Institut für Biometrie Epidemiologie und Informationsverarbeitung

Projektdetails:
Humane Q-Fieber Erkrankungen werden durch das Bakterium Coxiella burnetii hervorgerufen. In Deutschland gehen Infektionen beim Menschen meist von infizierten Schafen während der Lammzeit aus. Betroffene Tiere scheiden bei der Geburt große Mengen an Coxiellen mit dem Fruchtwasser und der Nachgeburt aus. Durch das Einatmen erregerhaltiger Tröpfchen oder Stäube können sich auch Menschen infizieren, selbst wenn sie keinen direkten Kontakt mit den Tieren haben. Infizierte Schafe sind häufig symptomlos, bei Rind und Ziege kann die Infektion zu Aborten und Reproduktionsstörungen führen. An Q-Fieber erkrankte Personen leiden unter Fieber, Kopfschmerzen und anderen unspezifischen Symptomen. Im weiteren Verlauf kann es zu einer Lungenentzündung und in seltenen Fällen sogar zu einer Herzmuskelentzündung kommen. Bundesweit treten immer wieder örtlich begrenzte Epidemien auf.
Im Rahmen des Q-GAPS-Zoonoseverbundes werden im Teilprojekt (TP) 1 epidemiologische Studien zur Verbreitung von Coxiella burnetii in Herden kleiner Wiederkäuer durchgeführt. Scheiden- und Vorhauttupfer von Schafen und Ziegen werden mittels PCR auf erregerspezifische Gensequenzen untersucht. Diese molekularbiologische Methode identifiziert das Bakterium, bzw. Teile des Bakteriums und gibt auch Hinweise auf die Intensität der Erregerausscheidung. Parallel dazu werden auch Blutproben dieser Tiere auf Antikörper gegen Coxiella burnetii getestet. Weitere Studien beschäftigen sich mit der Ausscheidung des Erregers in milchproduzierenden Schaf- und Ziegenherden (Longitudinalstudie), den wirtschaftlichen Auswirkungen einer Coxiellen-Infektion speziell in Schafherden (Kohortenstudie) und den Effekten einer Impfung auf die Reproduktionsleistung sowie die Erregerausscheidung (Interventionsstudie) in betroffenen Herden.
Im TP 2 wird ein konzeptionelles Design für ein aktives Monitoring- und Surveillance-System (MOSS) zur Detektion und Charakterisierung von C. burnetii in Herden kleiner Wiederkäuer in Deutschland erstellt und die beste Kombination von Detektionsmethoden und Probenmatrizes für C. burnetii in Herden kleiner Wiederkäuer in Deutschland identifiziert. Außerdem werden die Anwendbarkeit eines angepassten latenten Klasse-Regressionsmodells auf diagnostische Testergebnisse von multiplen Matrizes sowie die Anwendbarkeit eines angepassten latenten Transitionsmodells auf die perpetuierte Ausscheidung von C. burnetii in Herden kleiner Wiederkäuer evaluiert. Des Weiteren wird eine Stakeholderanalyse zu den Bedürfnissen und Erwartungen von Human- und Veterinärmedizinern zu Informationen über C. burnetii durchgeführt. Gemeinsam mit Projektpartnern aus Q-GAPS werden das Risiko für das chronische Müdigkeitssyndrom nach einem Q-Fieberausbruch in der menschlichen Bevölkerung analysiert und eine Blaupause zur übergreifenden sekundären Analyse von Meldedaten von Ausbrüchen in Tierpopulationen und der menschlichen Bevölkerung erstellt.

Resultate:

https://q-gaps.de

Kooperationspartner:

Prof. Dr. Martin Runge, Lebensmittel- und Veterinärinstiut in Hannover (LAVES) (TP1);

PD Dr. Katja Mertens-Scholz, Friedrich-Loeffler-Institut (FLI), Institut für bakterielle Infektionen und Zoonosen (IBIZ), Nationales Referenzlabor für Q-Fieber (TP3);

Dr. Katharina Sabotta, Universitätsklinikum Jena, Institut für Medizinische Mikrobiologie (TP4);

PD Dr. Dimitrios Frangoulidis, Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr (TP5);

PD Dr. Michael R. Knittler, FLI, Institut für Immunologie (TP6);

Dr. rer. nat. Christian Berens, FLI, Institut für molekulare Pathogenese (TP6);

PD. Dr. rer. nat. Anja Lührmann, Universitätsklinikum Erlangen, Institut für Klinische Mikrobiologie Immunologie und Hygiene (TP7, Verbundkoordination);

Prof. Dr. Silke Fischer, Regierungspräsidium Stuttgart, Abt. 9 Landesgesundheitsamt

Referatsleitung 93, Allgemeine Hygiene und Infektionsschutz und Konsilliarlabor Coxiella burnetii (TP8);