AKTUELLE PROJEKTE
Der Forschungsverbund Leibniz INFECTIONS konzentriert sich auch weiterhin auf antimikrobielle Resistenzen (AMR). Die Ausbreitung von AMR bezeichnet die Weltgesundheitsorganisation (WHO) als eine der größten Bedrohungen für die öffentliche Gesundheit. Um das Problem ergebnisorientiert und strategisch vorausschauend anzugehen, ist ein multidisziplinärer und interdisziplinärer Ansatz erforderlich. Resistente Mikroorganismen entstehen und verbreiten sich nicht nur durch den Selektionsdruck antimikrobieller Therapien, sondern hängen auch mit menschlichen Aktivitäten zusammen. Dazu gehören:
- Einflüsse auf die Umwelt
- die Art der Landwirtschaft
- die öffentlichen Gesundheitssysteme
- und die wirtschaftlichen und sozialen Bedingungen, die bestimmen, wie Medikamente entwickelt, verkauft und genutzt werden.
Um zu verstehen, warum Resistenzen entstehen und wie sie sich verbreiten, müssen Expertinnen und Experten aus vielen Fachrichtungen eng zusammenarbeiten – nicht nur aus der Medizin. Dementsprechend nutzt Leibniz INFECTIONS das Fachwissen von 16 Leibniz-Instituten und weiteren wissenschaftlichen Partnern unter anderem dem Robert-Koch-Institut (RKI) und dem Friedrich-Loeffler-Institut (FLI).
Es wurden sieben Forschungsprojekte konzipiert, in denen verschiedene Verbundpartner zusammenarbeiten. Die interdisziplinären Projektteams (IPT) untersuchen die Übertragung von AMR aus verschiedenen Quellen – nämlich menschlichen, ökologischen, landwirtschaftlichen und sozioökonomischen. Ziel ist es, die allgemeinen Treiber von AMR zu identifizieren, das Risiko der Übertragung auf die menschliche Gesundheit zu bewerten und Gegenstrategien zu entwickeln. Die IPTs sind fortlaufend von 7 bis 13 nummeriert, um sie von den IPTs 1 bis 6 der vorherigen Förderperiode zu unterscheiden (siehe Abbildung). Weitere Informationen stehen unten in den Beschreibungen der Projekte.
Wasser ist für das menschliche Leben unverzichtbar, spielt aber auch eine wichtige Rolle als Überträger und Reservoir für die Übertragung von AMR in städtischen und ländlichen Gebieten. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Häufigkeit und Vielfalt von AMR in städtischen Gewässern und Sedimenten höher ist als in ländlichen Gewässern. Kläranlagen sind eine wichtige Quelle für AMR in städtischen Wasserquellen. Darüber hinaus sind Sedimente aus ländlichen Seen und Wasser aus landwirtschaftlichen Flächen wichtige Quellen für AMR in der Umwelt.
Wir werden das Risiko des Kontakts des Menschen mit AMR durch Umweltwasser bewerten, indem wir unsere in der vorherigen Förderperiode im Rahmen von INFECTIONS gesammelten Daten nutzen und einen bioinformatischen Vergleich mit Sequenzen klinischer Isolate aus unseren Sammlungen durchführen. Die Analysen werden auf Pilzpathogene, einschließlich mobiler genetischer Elemente, ausgeweitet. Die zukünftige Wasserentnahme wird Abwasserproben aus Partnerländern umfassen, in denen Antibiotika/Antimykotika in der Landwirtschaft eingesetzt werden. Der Phagengehalt der Proben wird bestimmt. Wir untersuchen das Phagenom (alle Bakteriophagen im Wasser) und ob Phagen vielversprechende Alternativen zur Bekämpfung von AMR-tragenden Bakterien sein könnten. In Pilotstudien werden wir versuchen, AMR-haltige Bakterien aus Abwasser zu entfernen, indem wir in Laborstudien umweltbasierte Phagen einsetzen.
Teilnehmende Institute: ATB, BNITM, DSMZ, FZB, HKI, IGB, IZW
Angesichts des stetig steigenden weltweiten Fleischkonsums und der wachsenden Zahl von Nutztieren stellen durch Wirtschaftsdünger verbreitete Antibiotikaresistenzen (AMR) ein zunehmendes Problem dar, das die Gesundheit von Tieren, Menschen und Umwelt beeinträchtigt. Da Gülle im Sinne einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft als Dünger für landwirtschaftliche Felder genutzt wird, besteht eine potentielle AMR-Übertragungsquelle in die Nahrungskette des Menschen. Im interdisziplinären Projektteam 8 (IPT8) konzentrieren wir uns auf einen One-Health-Ansatz um die Dynamik von Mikroorganismen und Fliegenlarven in Güllebehältern zu untersuchen. Dabei werden verschiedene Güllelagerbedingungen in landwirtschaftlichen Betrieben und im Labor untersucht, wobei der Schwerpunkt auf der Persistenz von AMR-Bakterien liegt, darunter Krankheitserreger wie Salmonellen, ESBL-produzierende E. coli und nicht-tuberkulöse Mykobakterien. Unser Ziel ist es, das Vorkommen von AMR und Veränderungen des Mikrobioms in Güllelagerbehältern in landwirtschaftlichen Betrieben und im Labor zu überwachen. Der Einfluss saisonaler Temperaturschwankungen, der Gülleart und des Füllstands der Behälter wird untersucht. Wir werden AMR-Krankheitserreger in Gülle durch mikrobiologische Kultivierung nachweisen und quantifizieren. Zur Bewertung der Mikrobiomvielfalt in Gülle wird eine 16S-rDNA-Sequenzierung durchgeführt. Es werden Untersuchungen durchgeführt um das Vorkommen und die Aufnahme von AMR-Bakterien aus Gülle durch Fliegen zu untersuchen. Die Pathogenbelastung von Fliegen und ihren Larven wird mit bakteriologischen und molekularen Verfahren bestimmt. Die hier gewonnenen Forschungsergebnisse ermöglichen es, praktische und wirksame Maßnahmen zur Reduzierung von AMR-Bakterien abzuleiten, indem die optimalen Bedingungen zur Güllelagerung ermittelt werden.
Teilnehmende Institute: ATB, BNITM, DSMZ, FZB, IGB, IZW, ZALF
Das interdisziplinäre Projektteam IPT9 untersucht, wie Fliegen antimikrobiell resistente (AMR) Krankheitserreger von Nutztieren auf den Menschen übertragen können, und bewertet die daraus resultierenden Gesundheitsrisiken. Die Studie konzentriert sich auf die Stubenfliege (Musca domestica), schließt aber auch andere Fliegenarten ein, die in der Nähe von Viehbeständen vorkommen. In Feldexperimenten werden wir in Deutschland und Ghana Fliegenarten, Populationsdichten, Bewegungsmuster und die Belastung mit Krankheitserregern bestimmen. In Laborstudien wird untersucht, wie Fliegen AMR-Erreger wie multiresistente Enterobakterien, Vancomycin-resistente Enterokokken, nicht-tuberkulöse Mykobakterien und Candida-Arten aufnehmen und ausscheiden. Auf der Grundlage ökologischer Daten und experimenteller Erkenntnisse werden Modelle entwickelt, um die Ausbreitung und Übertragung von Krankheitserregern durch Fliegen vorherzusagen und das Risiko für den Menschen zu bewerten. Das Team wird auch untersuchen, wie Umweltfaktoren die Übertragungsdynamik beeinflussen und die Wirksamkeit verschiedener Bekämpfungsstrategien untersuchen. Mehrere Leibniz-Institute bringen ihre Expertise in den Bereichen Entomologie, Mikrobiologie, Ökologie und Risikoanalyse ein, um ein umfassendes Verständnis der durch Fliegen vermittelten AMR-Verbreitung zu erlangen.
Teilnehmende Institute: ATB, BNITM, DSMZ, FLI, FZB, HKI, IOER, ZALF
Der unregulierte und massenhafte Einsatz von Antibiotika in der Tierhaltung trägt maßgeblich zur weltweiten Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen bei. In vielen Regionen des Globalen Südens fehlt es an tierärztlicher Versorgung und an regulatorischer Kontrolle, wodurch Antibiotika oft ohne fachgerechte Aufsicht verabreicht werden. Ziel von IPT10 ist es, praxistaugliche Interventionen zur Eindämmung von AMR in ressourcenarmen Kontexten zu entwickeln und zu testen.
Dazu kombinieren wir drei Ansätze: (1) Verhaltensänderung durch Informationskampagnen, (2) der Einsatz kostengünstiger molekularer Diagnostik für Tierkrankheiten und (3) die digitale Erfassung von Antibiotikaeinsatz und Resistenzdaten. In Kooperation mit Partnerinstitutionen in Burundi, Ruanda, Tansania, Ghana und der DR Kongo werden diese Interventionen unter realen Bedingungen getestet.
Die Grundlage bilden bereits laufende Projekte wie AMRAfrica zur digitalen Überwachung, ADA zur Entwicklung neuer Diagnostik sowie mobile AMR-Labore in Ostafrika. IPT10 verbindet diese innovativen Ansätze mit empirischer Forschung, um praxistaugliche Empfehlungen für nachhaltige AMR-Bekämpfung zu entwickeln.
Teilnehmende Institute: ATB, BNITM, IPHT, RWI
Teilnehmende Institute: BNITM, FZB, IfW, RKI, RWI
Nicht-tuberkulöse Mykobakterien (NTM) sind eine vielfältige Gruppe von Bakterien, die häufig in der Umwelt vorkommen, insbesondere in Wasser und Boden. Sie verursachen zunehmend Infektionen beim Menschen, insbesondere bei Personen mit geschwächtem Immunsystem oder vorbestehenden Lungenerkrankungen wie Mukoviszidose, und es ist bekannt, dass sie auch eine Vielzahl von Tierarten infizieren. Diese Infektionen sind oft schwer zu behandeln, da viele NTM von Natur aus gegen mehrere Antibiotika resistent sind.
Es wird angenommen, dass Menschen sich hauptsächlich durch Kontakt mit Umweltquellen, die diese Bakterien enthalten, mit NTM infizieren. Welche Umweltquellen derzeit das höchste Risiko für anfällige Personen darstellen, ist jedoch noch unbekannt.
Ziel dieses Projekts ist es, NTM aus verschiedenen Umweltquellen wie Boden und Wasser sowie aus Pflanzen und Tieren in ganz Deutschland zu sammeln und zu analysieren. Die Bakterien werden untersucht, um festzustellen, wie häufig sie vorkommen, wie genetisch vielfältig sie sind und ob sie gegen die Antibiotika resistent sind, die normalerweise zur Behandlung von NTM-Erkrankungen eingesetzt werden. Diese Umwelt-NTM werden auch mit klinischen Isolaten von menschlichen Patienten unter Verwendung moderner molekularer Werkzeuge verglichen.
Die Ergebnisse werden uns helfen, potenzielle Quellen und Übertragungswege von NTM besser zu verstehen, Infektionsrisiken zu bewerten und zur Entwicklung neuer Strategien für Prävention und Behandlung beizutragen. Vielversprechende neue Therapien, darunter Bakteriophagen und neuartige Wirkstoffe, werden in Zusammenarbeit mit dem Projekt IPT13 an diesen Stämmen getestet.
Teilnehmende Institute: ATB, DSMZ, FZB, FLI, IGB, IZW, NTUS, RKI, UoS
In IPT13 werden die komplexen Wechselwirkungen polymikrobieller Spezies weiter untersucht. Auch hier werden Lungenepithelzellen der Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche als Modelloberfläche für die Kultivierung des Biofilms verwendet. In der nächsten Phase werden Lungenorganoide etabliert, um ein komplexeres Wachstumssystem zu schaffen. Es werden drei Gruppen von Mikroorganismen untersucht: Bakterien – M. abscessus, S. maltophilia, Pilze: C. albicans, C. auris, A. fumigatus und Viren: Influenza und SARS-CoV.
Die Ziele dieses Projekts bestehen darin, die Wechselwirkungen dieser Mikroorganismenarten mittels Lebendzellmikroskopie zu bewerten, mittels Proteomik zu analysieren, wie die einzelnen Arten in einem gemischten Biofilm aufeinander reagieren, und Phagenisolate und neuartige Antibiotika gegen polymikrobielle Biofilme für die therapeutische Kontrolle zu untersuchen.