Forschung

Drittmittelprojekt: Deutsche Bundesstiftung Umwelt, 98.149 EUR

Kliniken/Institute:
Fachgebiet Fischkrankheiten Institut für Parasitologie

Projektdetails:
Die Aufzucht von aquatischen Organismen zur Gewinnung von Lebensmitteln in Kreislaufanlagen in Gebäuden an Land ist aus Gründen des Umweltschutzes (Vermeiden von Nährstoff-Eintrag in Gewässer) und Sicherstellung der Wasserversorgung der Aquakultur angesichts eines stark schwankenden Wasserangebots durch den Klimawandel dringend geboten. Allerdings ist die Technologie hinsichtlich Nachhaltigkeit und Tierwohl noch nicht ausgereift und daher verbesserungswürdig. Die relativ junge und in Europa noch wenig realisierte Biofloc-Technologie (BFT) bietet nach dem derzeitigen internationalen Stand der Kenntnis für die Zielstellung einer nachhaltigen Aquakultur ein bedeutendes Potenzial, das es zu entwickeln gilt. Das Potenzial von BFT-Systemen zur Umweltentlastung bei der Aufzucht von tropischen Riesengarnelen (Litopenaeus vannamei)besteht im Vergleich zu herkömmlichen Kreislaufanlagen darin, dass aus Detritus, Bakterienkolonien und kleinen Wirbellosen bestehende Bioflocken von Garnelen als Nahrung aufgenommen werden können und so zu einer Re-zirkulation von Nährstoffen (Stickstoff, Phosphor, organische Reststoffe), verbunden mit einem reduzierten Ressourceneinsatz (Wasser, Futtermittel), zu einer geringeren Freisetzung von eutrophierenden Stickstoff- und Phosphorverbindungen und letztlich zu einer erhöhten Biosicherheit und Produktivität bei einem niedrigeren spezifischen Energieverbrauch führen. Darüber hinaus kann die Verwendung von Bioflocken, die in ihrer Zusammensetzung der natürlichen Nahrung von Garnelen entsprechen, zu einer Verbesserung des Tierwohls durch verbesserte Fütterung führen.

Kooperationspartner:

Polyplan GmbH, Bremen

Drittmittelprojekt: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), 232.098 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Biometrie Epidemiologie und Informationsverarbeitung

Projektdetails:
Es ist immer wieder erforderlich, zu spezifischen Fragestellungen des Lebensmittelrechts repräsentative Stichproben zu erheben, die innerhalb einer Lebensmittelcharge untersucht werden müssen, um eine bestimmte Aussage zum Vorkommen von potentiell pathogenen Erregern mit hinreichender Wahrscheinlichkeit treffen zu können. Dabei handelt es sich oftmals um komplexe Zusammenhänge, etwa wenn nicht von einer homogenen Verteilung des Merkmals innerhalb der Grundgesamtheit ausgegangen werden kann. Gleichzeitig sind diese Entscheidungen u. U. mit weitreichenden juristischen Konsequenzen verbunden und müssen zudem unmittelbar erfolgen. Dieses Problem der geeigneten Stichprobenerhebungen stellt sich sowohl bezogen auf
lebensmittelbedingte Krankheitsausbrüche durch zoonotische Erreger als auch in Fällen, in denen zu entscheiden ist, ob eine Charge eines Lebensmittels oder ein Prozess der Lebensmittelherstellung hinsichtlich der Belastung mit zoonotischen Erregern als sicher gilt oder nicht.
Um aus wissenschaftlicher Sicht eine sachgerechte Entscheidung für die Konzeption einer Stichprobenuntersuchung zu treffen, sind die Eigenschaften des Erregers, das jeweilige Lebensmittel und dessen Produktionsschritte (Technologie), das anzuwendende Laborverfahren, der Zeitpunkt und die Art des befürchteten Eintrags und epidemiologische (mathematische) Methoden zu berücksichtigen.
Hinzu kommt eine Bewertung, welche Aussagekraft eine durchgeführte Stichprobenuntersuchung haben kann bzw. welche Fehleinschätzungen weiterhin bestehen können.
Im Rahmen des Vorhabens werden anhand praktischer Anwendungsfälle eine Online-Werkzeug erstellt, dass diese Komponenten direkt aus Sicht der Veterinärbehörde bearbeitet.

Resultate:

Förster C, Nordhoff K, Fritzemeier J, Breuer J, Kreienbrock L. A Framework for Study Plan-ning in Food Safety Investigations. Berliner und Münchener Tierärztliche Wochenschrift. 2022;135:1-10 . doi: 10.2376/1439-0299-2022-9.

 

Förster C, Nordhoff K, Fritzemeier J, Kreienbrock L. Wie groß muss die Stichprobe sein? Rundschau für Fleischhygiene und Lebensmittelüberwachung - RFL. 2022;74(4):135-6

https://www.tiho-hannover.de/ibei/forschung/shiny-apps

Kooperationspartner:

Task Force Verbraucherschutz, LAVES

Veterinärdienst für Stadt und Landkreis Osnabrück

Drittmittelprojekt: Bundesministerium für Gesundheit, 203.916 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Biometrie Epidemiologie und Informationsverarbeitung

Projektdetails:
Das Projekt fokussiert auf das Schwerpunktthema "Erreger mit speziellen Resisten-zen". Die Hauptziele liegen dabei in (i) der Bewertung von komplexen Ausbruchs-szenarien mit dem Fokus auf horizontale Resistenzübertragung unter Einbeziehung der Ergebnisse moderner Sequenz-basierter Typisierverfahren, (ii) der Ableitung allgemeingültiger Standards und essentieller Voraussetzungen für eine valide Da-tenauswertung, (iii) einer Identifizierung von begünstigenden Faktoren und von Hinderungsgründen für eine zügige Umsetzung dieser; (iv) der Entwicklung von Strategien einer Zusammenführung klinisch-epidemiologischer Informationen mit Genomdaten und (v) einem Wissenstransfer in die qualifizierte Fachöffentlichkeit.
In einem sektorübergreifenden Ansatz werden zwei ausgewählte Antibiotikaresis-tenzen mit sehr hoher Public Health-Relevanz bearbeitet. Es geht zum einen um einen wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn mit unmittelbarem Public Health-Bezug, d.h. konkret um eine bessere Einschätzung des Gefährdungspotenzials (i) mcr-vermittelter Colistinresistenz bei Isolaten von Tieren und Lebensmitteln und deren Bedeutung für human-pathogene Isolate sowie (ii) carbapenemaseproduzie-render Enterobacterales in Tieren und Lebensmitteln als ein mögliches Reservoir der Resistenzentwicklung bei humanen Isolaten. Zum anderen wird mit dem Pro-jekt modellhaft die dringend notwenige Implementierung einer Kerntechnologie für eine genombasierte Erreger- und Resistenzsurveillance in Leitinstitutionen des Public Health und Veterinary Public Health und der epidemiologisch adäquaten Aus- und Bewertung realisiert.

Kooperationspartner:

Abteilung Infektionskrankheiten, Robert Koch Institut, Wernigerode

Abteilung für Medizinische Mikrobiologie Ruhr-Universität Bochum

FG Epidemiologie, Zoonosen und Antibiotikaresistenz, Abteilung Biologische Sicherheit, Bundesinstitut für Risikobewertung, Berlin

Drittmittelprojekt: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), 317.250 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Virologie

Projektdetails:
Das Genus Pestivirus gehört zur Virusfamilie Flaviviridae und beinhaltet RNA Viren von herausragender Relevanz, wie zum Beispiel das Virus der Bovinen Virusdiarrhöe (BVDV) und das Virus der Klassischen Schweinepest (KSPV), die Auslöser für anzeigepflichtige Tierseuchen sind. Über viele Jahrzehnte ist man davon ausgegangen, dass Pestiviren ausschließlich Paarhufer (Ungulaten) infizieren können. Vor kurzem sind jedoch auch bei Nicht-Ungulaten Wirten (Ratten und Fledermäusen) neuartige Pestiviren gefunden worden. Diese Viren besitzen den für klassische Pestiviren typischen Genomaufbau, sind jedoch genetisch sehr unterschiedlich. Offenbar handelt es sich hierbei um eine ganze Gruppe neuartiger Pestiviren über deren biologische Eigenschaften bislang keine Erkenntnisse vorliegen. Auch in Schweinen konnte ein solcher neuartiger Erreger identifiziert werden und wurde vorläufig als "atypisches porzines Pestivirus" (APPV) bezeichnet. Eigene Arbeiten sowie auch die Untersuchungen anderer Gruppen zeigen, dass ein Zusammenhang mit neurologischen Symptomen bei neugeborenen Ferkeln (kongenitaler Tremor) besteht. Eine Beteiligung an weiteren Erkrankungen (z.B. Unfruchtbarkeit, Abort, neonatalen Missbildungen) wird diskutiert und erscheint wahrscheinlich.
Trotz eines recht breiten Zelltropismus in infizierten Schweinen ist es problematisch, APPV auf den für KSPV etablierten porzinen Zelllinien zu isolieren und zu vermehren. Die schließlich erfolgreiche Isolierung sowie die Adaptation des Erregers an Kulturbedingungen liefern nun die Voraussetzungen für weitere in vitro Studien. Vorarbeiten zu diesem Projekt liefern starke Hinweise, dass es offenbar maßgebliche Unterschiede im Zelleintritt von APPV und KSPV gibt. Die Bindung des Erregers und der nachfolgende Eintritt in die Wirtszelle sind entscheidende Schritte im viralen Infektionszyklus und damit oftmals relevant auch in der Pathogenese viraler Erkrankungen. Vor diesem Hintergrund soll der Eintrittsmechanismus von APPV und porzinen Pestiviren näher untersucht werden. Ziel des Forschungsprojekts ist die Identifizierung und Charakterisierung molekularer Determinanten für den Eintritt von porzinen Pestiviren wie APPV und KSPV in die Wirtszelle. Im Einzelnen werden die Prozessierung der viralen Hüllproteine von APPV, sowie deren Beteiligung an der Bindung und dem Eintritt in die Wirtszelle adressiert. Mittels gentechnisch modifizierter Zelllinien soll näher charakterisiert werden, welche Bedeutung unterschiedliche Wirtszellproteine haben, bei denen eine Beteiligung am Viruseintritt vermutet wird. Ferner soll untersucht werden, inwieweit die Bindung an die Zielzelle den Gewebs- und Wirtstropismus von APPV bestimmt.
Die Kenntnis der Schlüsselfaktoren für Eintritt von APPV in die Wirtszelle kann einen wertvollen Beitrag leisten, die Biologie dieses neuartigen Erregers zu verstehen. Des Weiteren soll die Studie Einsichten in den komplexen, wahrscheinlich mehrstufigen Prozess des Zelleintritts von porzinen Pestiviren wie APPV und KSPV liefern. Auf Basis der neuen Erkenntnisse sollen sich weiterführende Arbeiten mit den molekularen Determinanten des Wirts- und Zelltropismus, den Virulenzeigenschaften von Pestiviren und den Pathogenitätsmechanismen pestiviraler Infektionen beschäftigen.

Resultate:

Publikationen aus diesem Projekt:

https://journals.asm.org/doi/10.1128/JVI.02186-20

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/22221751.2021.2011620

Neben diesen Studien zur Bedeutung des Wirtszellfaktors CD46 für den Zelleintritt wurden weitere zelluläre Faktoren identifiziert, die offenbar eine bedeutende Rolle für den Zelleintritt von Pestiviren spielen. Die weitere Untersuchung dieser Faktoren erfolgt in einem DFG-geförderten Fortsetzungsprojekt.

Drittmittelprojekt: DFG WO 1735/6-2, 210.000 EUR

Kliniken/Institute:
Reproduktionsmedizinische Einheit der Kliniken
Reproduktionsmedizinische Einheit der Kliniken

Projektdetails:
The central aim of the first phase of our project was to correlate subzero membrane phase and permeability properties of sperm with their ability to survive freezing and thawing. In addition, biomolecular stability of freeze-dried sperm and physical properties of glasses for dry preservation have been investigated. We discovered that ice formation triggers a membrane phase transition, which is dependent on the ice nucleation temperature, the cooling rate, and the type of cryoprotective agent that is used. Freezing-induced membrane phase changes were used to investigate the cell membrane permeability to water allowing prediction of optimal cooling rates for cryopreservation. Furthermore, we discovered that membranes become permeable for molecules for which they are normally impermeable during freezing, while the cells survive freezing zu beladen. We found that simply exposing cells to freezing can thus be used to load cells with membrane impermeable lyoprotective agents, such as sucrose or trehalose, which preserves chromatin in freeze-dried sperm even under accelerated aging conditions. Whereas in the first phase of this project water and solute transport processes have been predominantly studied at the cellular and membrane level, in the next phase this will be extended to the tissue level and multiple component solutions. Membrane transport parameters of oocytes for water and cryoprotective agents will be determined from cell volume responses in a microfluidic device. Membrane permeabilization during loading cells with cryoprotective agents will be investigated by studying uptake of membrane-impermeable molecules. It is planned to investigate if sodium ions also pass membranes during freezing and if freezing in reduced sodium increases cryosurvival. Diffusion of protective molecules in ovarian tissues and concomitant dehydration will be investigated to develop a mass transport model, which will allow to correlate distribution of protectants with cryosuriviva. Storage stability of cryopreserved specimens will be investigated by studying molecular mobility and membrane transport processes near the glass transition temperature with the aim to develop formulations allowing cryogenic storage at higher temperatures.

Drittmittelprojekt: Förderverein Bioökonomieforschung (FBF e.V.), 39.000 EUR

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

Projektdetails:
Richtlinien für spermatologische Mindestanforderungen über die Qualität von Ebersperma berücksichtigen bisher nicht die Spermienzahl in der Besamungsportion. Es ist bekannt, dass bestimmte Defizite in der Spermaqualität durch eine erhöhte Spermienzahl in der Besamungsportion kompensierbar sind. Die Kompensierbarkeit ist abhängig von der Art der Abweichung und der Anzahl betroffener Spermien im Ejakulat. Im Ebersperma stellen Plasmatropfen (PT) die häufigste morphologische Fehlform dar. Derzeit liegt der zulässige Grenzwert für diese Abweichung bei 15 % (BRS Richtlinie 2005).Ziel ist es, befruchtungsrelevante Fähigkeiten von Spermien mit und ohne PT vergleichend zu untersuchen. Basierend darauf wird die Kompensierbarkeit von Plasmatropfen durch eine Erhöhung der Spermienzahl in der Besamungsdosis geprüft. Die Erkenntnisse sollen gegebenenfalls bei Anpassung der BRS-Richtlinie berücksichtigt werden.

Resultate:

Animals 2021, 11, 2570. https://doi.org/ 10.3390/ani11092570; https://doi.org/10.3390/ani12202892

Kooperationspartner:

Dr. Heiko Henning, Friedrich-Loeffler Institut Mariensee

Prof. Martin Schulze, Institut für Fortpflanzung landwirtschaftlicher Nutztiere, Schönow

Drittmittelprojekt: DFG SI 1462/4-2, 210.000 EUR

Kliniken/Institute:
Reproduktionsmedizinische Einheit der Kliniken
Reproduktionsmedizinische Einheit der Kliniken

Projektdetails:
The central aim of the first phase of our project was to correlate subzero membrane phase and permeability properties of sperm with their ability to survive freezing and thawing. In addition, biomolecular stability of freeze-dried sperm and physical properties of glasses for dry preservation have been investigated. We discovered that ice formation triggers a membrane phase transition, which is dependent on the ice nucleation temperature, the cooling rate, and the type of cryoprotective agent that is used. Freezing-induced membrane phase changes were used to investigate the cell membrane permeability to water allowing prediction of optimal cooling rates for cryopreservation. Furthermore, we discovered that membranes become permeable for molecules for which they are normally impermeable during freezing, while the cells survive freezing zu beladen. We found that simply exposing cells to freezing can thus be used to load cells with membrane impermeable lyoprotective agents, such as sucrose or trehalose, which preserves chromatin in freeze-dried sperm even under accelerated aging conditions. Whereas in the first phase of this project water and solute transport processes have been predominantly studied at the cellular and membrane level, in the next phase this will be extended to the tissue level and multiple component solutions. Membrane transport parameters of oocytes for water and cryoprotective agents will be determined from cell volume responses in a microfluidic device. Membrane permeabilization during loading cells with cryoprotective agents will be investigated by studying uptake of membrane-impermeable molecules. It is planned to investigate if sodium ions also pass membranes during freezing and if freezing in reduced sodium increases cryosurvival. Diffusion of protective molecules in ovarian tissues and concomitant dehydration will be investigated to develop a mass transport model, which will allow to correlate distribution of protectants with cryosuriviva. Storage stability of cryopreserved specimens will be investigated by studying molecular mobility and membrane transport processes near the glass transition temperature with the aim to develop formulations allowing cryogenic storage at higher temperatures.

Drittmittelprojekt: NIH, 318.177 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Physiologie und Zellbiologie

Projektdetails:
To achieve a comprehensive mapping of the detailed autonomic, sensory and intrinsic innervation of the colon we have brought together a multidisciplinary team of world experts who have developed breakthrough methodological approaches to assess intrinsic and extrinsic innervation as well as functional circuitry. These recent advanced technologies include the use of tissue clearing (CLARITY), optogenetics, viral tracing, and a miniaturized microelectrode array device capable of a wide range of stimulation parameters, high-resolution microscopy and fiber-optic manometry catheter, as well as laser capture microdissection combined with NanoString nCounter techniques to map the molecular profiling of enteric neurons. These approaches will be applied to define molecular identity of ENS neurons, functional connectivity, detailed autonomic and sensory neuroanatomy, identification of ENS neurons projecting to target colonic cells and influence of different type of electrical stimulation on colonic function (secretion, permeability, motility, afferent nerve modulation). This will provide the foundation of the physiological mechanisms regulating the large intestine and the basis for a strategic development of efficacious treatment for the many intractable colonic disorders.

Kooperationspartner:

Flinders University (AU), University of California Los Angeles (USA), University of Nevada School of Medicine (USA) and Technical University of Munich (DE)

Drittmittelprojekt: EU , 330.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Mikrobiologie Zentrum für Infektionsmedizin

Projektdetails:
Full proposal for the call identifier SFS-14-2016 - Research and Innovation Action
"Understanding host-pathogen-environment interactions"

The problem being addressed is the major economic losses to the pig production industry worldwide due to Streptococcus suis (S. suis). This pathogen can cause invasive disease in pigs with symptoms such as acute sepsis, meningitis, endocarditis, pneumonia and arthritis often being reported. Almost 100% of pig farms world-wide have carrier animals (based on consultation with national farming associations veterinary practitioners and scientific researchers). S. suis is also frequently associated with porcine respiratory disease complex which is one of the major causes of mortality in pigs. In polymicrobial respiratory infections S. suis is considered as an opportunist invader and the interactions with other pathogens and the effects on the host?s immune system are not well understood. S. suis is also a zoonotic pathogen and human infections worldwide have increased significantly in the past years, with most cases originating in Southeast Asia . Currently, no efficacious, cross-protective vaccines exist for S. suis and resistance to macrolides, lincosamides, tetracyclines, and sulphonamides has been reported for up to 85% of S. suis isolates in many countries.S. suis is reported to be the most serious pathogen in piglets between the ages of 4 and 12 weeks and a leading cause of mortality in suckling pigs. Reports describing difficulty in disease control and management, especially "failure of bacterin vaccines" are common. Apart from economic losses due to mortality, S. suis infections depress both food conversion efficiency and daily life weight gain, thereby increasing unit production costs. Control is a priority target for the pig production and animal health industry due to the lack of cross-protective vaccines, increasing antibiotic resistance and endemic carriage in pig herds worldwide. Furthermore, there is recent concern about the emergence of hyper-virulent strains able to cause more rapid and severe infections of pigs and humans. The goal of PIGSs is to increase our understanding of the host-pathogen-environment interactions in S. suis infections in pigs, and thereby strengthening the evidence base for new innovations and effective prevention and control strategies. These include policy advice to stakeholders (e.g. farming practices), new diagnostics for virulent strains, subunit protein vaccines and other interventions to manipulate the host's protective microbiota and natural defense/immunity.

Resultate:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mbo3.1234; https://www.nature.com/articles/s41598-022-18227-3; https://www.mdpi.com/2076-2607/9/2/366; https://www.mdpi.com/2076-0817/13/1/4

Kooperationspartner:

Jerry Wells (NL), Koordinator

Drittmittelprojekt: Boehringer Ingelheim Vetmedica GmbH, 16.666 EUR

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

Projektdetails:
Zeitgleiche Isolierung und Charakterisierung von S. suis und PRRSV aus Organsystemen sezierter Schweine. Charakterisierung der Effizienz der Immunausweichmechanismen von S. suis Isolaten.