Forschung

Drittmittelprojekt: EU Commission, Directorate-General for Health and Food Safety, 724.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Virologie

Projektdetails:
Finanzielle Zuwendung für die Arbeiten am EU Referenzlabor für Klassische Schweinepest
(Work program according to Annex IV of the Council Directive 2001/89/EC)

Kooperationspartner:

Dr. Christoph Staubach (FLI Riems)

Drittmittelprojekt: SprinD GmbH, 263.866 EUR

Kliniken/Institute:
Research Center for Emerging Infections and Zoonoses

Projektdetails:
Das virale Genom eines RNA-Virus wird in die Zelle freigesetzt, wo das virale Genom amplifiziert und seine Transkripte in Proteine übersetzt werden, um weitere Kopien des Virus zu bilden. CRISPR/Cas13-Enzyme spalten verschiedene Stellen des viralen Genoms und seiner Transkripte durch eine Kombination von crRNAs. Die Vermehrung des Virus wird blockiert und die Transkripte, die in virale Proteine übersetzt werden sollen, werden reduziert.

Kooperationspartner:

Universitätsmedizin Göttingen (UMG), Prof. Elisabeth Zeisberg

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: 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: Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur, 119.900 EUR

Kliniken/Institute:
Zentrum für Lehre - E-Learning-Beratung
Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit

Projektdetails:
Im Rahmen dieses Projektes werden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit verschiedenen Interessensgruppen in den Diskurs treten, um die Akzeptanz potentieller Alternativen zu herkömmlichen Proteinquellen zu erfragen, da diese für den späteren Einsatz als Lebensmittel von entscheidender Bedeutung ist. Der Fokus wird hierbei auf Insekten liegen, da deren Verzehr wahrscheinlich eine größere Herausforderung darstellt als der pflanzlicher Proteine. Ziel des Projekts ist es, die Verbraucherwünsche und -erwartungen sowie die Einstellungen gegenüber neuartigen Lebensmitteln besser zu verstehen und einzuordnen.

Drittmittelprojekt: BMBF, 114.582 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Virologie

Projektdetails:
Obwohl auf Genomebene in Fledertieren eine Vielzahl von Viren nachgewiesen wurden, gibt es nur eine geringe Zahl, die in Form infektiöser Virusisolate vorliegen. Da der Nachweis von Fledertierviren sehr häufig aus Kotproben erfolgt, sollten differenzierte Darmzellen die Zielzellen vieler dieser Viren sein, weshalb sie für die Isolierung von Fledertierviren aus Kotproben besonders geeignet erscheinen.
Ziel des Projektes ist die Etablierung eines Kultursystems bestehend aus intestinalen Organoiden von Fledermäusen, mit dem es ermöglicht werden soll, Fledermausviren zu isolieren und ihre Vermehrungseigenschaften sowie ihr zoonotisches Potential näher zu charakterisieren.

Resultate:

https://journals.asm.org/doi/10.1128/spectrum.03098-22

Drittmittelprojekt: BMBF, 95.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Virologie
Institut für Pathologie

Projektdetails:
Das MERS-CoV (Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus) ist die Ursache einer schweren und oft auch tödlich verlaufenden Atemwegserkrankung beim Menschen. Da das Virus natürlicherweise im Dromedar zirkuliert, welches vor allem auf der Arabischen Halbinsel ein sehr bedeutsames Nutztier mit engen Kontakt zum Menschen ist, stellt das Virus eine große Herausforderung als zoonotisches Pathogen dar. Dromedare scheiden das Virus in großen Mengen mit Ex- und Sekreten aus, sodass eine Übertragung auf den Menschen sehr produktiv ist, wohingegen die Mensch-zu-Mensch-Übertragung weniger epidemiologisch bedeutsam ist.
Um die derartige Infektionskette zu unterbrechen und um den Menschen vor einer Infektion zu schützen, ist es demnach von Bedeutung, die Virusausscheidung des natürlichen Virusreservoirs und damit des Dromedars zu verhindern. Die hierbei vielversprechendste Methode scheint die wirksame Vakzinierung des Dromedars als natürlicher Viruswirt zu sein.
Bei dem zu untersuchenden Impfstoff handelt es sich um MVA-MERS-S. Hierbei wird das Gen des S Proteins von MERS-CoV in das Genom von MVA (Modifiziertes Vaccinia Virus Ankara) eingebaut, sodass dieses replikationsdefiziente und als sicher getestetes Vektorvirus das MERS CoV S Protein exprimiert und so voraussichtlich zu einer Immunität des Dromedars gegen MERS CoV führt.
Das Ziel des Projektes besteht darin, die Immunogenität und protektive Wirksamkeit des Impfstoffes im Dromedar zu überprüfen. Dabei wird die bestwirksamste Applikationsroute des Impfstoffes ermittelt, das Level und die Langlebigkeit der Immunantworten (inklusive T Zellen), welche aufgrund der Vakzinierung induziert werden, charakterisiert und letztlich die Fähigkeit des Impfstoffes eine Virusausscheidung zu verhindern, untersucht.

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: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Bonn plus ein Doktorandenstipendium (HGNI, 1 Jahr, je 1300 €), 75.850 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Biochemie

Projektdetails:
CoVid-19 is characterized by infection of the airways by SARS-CoV-2. Apart from the respiratory tract, other organs are also involved, e.g. the intestinal tract. The importance of the intestinal infection is increasingly recognized. In a large proportion of pediatric patients, virus was detected in rectal swabs and virus shedding from the intestine was found even when oral swabs had become negative. Therefore, prolonged virus shedding and fecal-oral transmission have to be considered. This notion is supported by detection of the virus in wastewater.
The aim of this short project is to apply intestinal cell cultures to characterize the infection of differentiated intestinal epithelial cells by SARS-CoV-2 and thereafter intestinal orgranoids.
This in vitro infection approach will target the following aims:
1. Characterization of the replication efficiency of SARS-CoV-2 (virus yield, virus exit, virus entry, apical, basolateral).
2. Localization of the cellular receptor(s) in human intestinal Caco-2 cells
3. Investigation of the trafficking of the cellular receptor(s), determination and subsequent modulation of their mode of interaction with membrane microdomains (lipid rafts, LRs)
4. Effects of glycosylation modulators on the spike glycoprotein and its interaction with intestinal cells
5. Implication of virus infection on the trafficking and function of crucial enzymes of the intestinal physiology (APN, SI, LPH, DPP4).
This project will provide substantial information on the replication of SARS-CoV-2 in intestinal epithelial cells, evaluate its effects on the intestinal function and provide solid hypotheses on the molecular and biochemical basis for the symptoms elicited by SARS-CoV-2 infections. These hypotheses can be then examined at a later stage in intestinal organoids. Further, unravelling the biosynthetic pathway, glycosylation pattern and mode of interaction of the SARS-CoV-2 receptors and its modulation could constitute exquisite targets for potential therapy.

Kliniken/Institute:
Reproduktionsmedizinische Einheit der Kliniken
Klinik für Pferde

Projektdetails:
Ziel des Projektes ist das Vorkommen von Anti-Sperma-Antikörpern und Leukozyten im Samen einer Population von Warmblutzuchthengsten zu untersuchen. Weiterhin sollen die Auswirkungen von Anti-Sperma-Antikörpern und Leukozyten auf die Spermaqualität der betroffenen Hengste und die Entwicklung belegungsinduzierter Entzündungsreaktionen bei Stuten erforscht werden.

Kooperationspartner:

Niedersächsisches Landgestüt Celle