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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2020-03-01 - 2023-02-28

Der Anstieg von Antibiotikaresistenzen (AMR) ist eine globale Bedrohung für die menschliche Gesundheit. Neben Krankenhäusern, in denen multiresistente Bakterien ein akutes Problem darstellen, gewinnt die Ausbreitung von mensch-assoziierten antibiotikaresistenten Bakterien (ARB) und Resistenzgenen (ARG) aus Kläranlagen in Flüssen zunehmend an Bedeutung, da Flusswasser für eine Vielzahl von Zwecken (Trinkwassergewinnung, Erholung, Bewässerung) genutzt wird. Obwohl in den letzten Jahren viele Studien veröffentlicht wurden, die das Vorhandensein von mensch-assoziierten ARB und ARG in Flüssen belegen, existiert kein umfassendes quantitatives Konzept, das die Verteilungsmuster und Einflussfaktoren von human-assoziierten ARB und ARG beschreibt und erklärt. Für dieses Projekt wurde ein neues quantitatives Konzept entwickelt, um die Verteilungsmuster, Ausbreitungswege und Einflussfaktoren von mensch-assoziierten ARB und ARG entlang von vier Flüssen in Niederösterreich zu untersuchen, die Gradienten in Flussgröße, Landnutzung, Fäkalienbelastung, Krankenhausabwasser und möglichen Ko-Selektionsfaktoren wie Schwermetalle aufweisen. Zwei Hypothesen sollen getestet werden: (1) Im Wasser sind mensch -assoziierte ARB- und ARG-Abundanzen an das Ausmaß der Fäkalbelastung und an den Abwassereintrag aus Krankenhäusern gekoppelt. (2) In Biofilmen können die mensch-assoziierten ARB- und ARG-Abundanzen vom Ausmaß der Fäkalbelastung und Krankenhausabwässer entkoppelt sein. Unter dem Einfluss spezifischer ökologischer Selektionsfaktoren (Schwermetalle) tritt eine Amplifikation von ARB und ARG auf. Das neue Konzept basiert auf der Quantifizierung von human-assoziierten ARB und ARG in spezifischen Bakterien, die in Wasser und Biofilmen durch einen kombinierten kultur- und DNA-basierten Ansatz bestimmt werden. Diese Informationen werden mit quantitativen Daten über das Ausmaß und die Quellen der Fäkalbelastung sowie mit einer umfassenden Erfassung der Umweltbedingungen verknüpft. Diese Studie wird neue Ideen zum Verständnis und Management der mikrobiellen Wasserqualität und AMR in Flüssen stimulieren. Auf globaler Ebene adressiert das Projekt direkt die grundlegenden Anforderungen der Forschungsagenda, die im WHO-Aktionsplan für Wasser, Abwasser und AMR festgelegt ist. Auf europäischer Ebene adressiert es direkt den konkreten Maßnahmenplan zur Schließung von Wissenslücken über AMR im Rahmen des neuen EU AMR-Aktionsplans. Auf lokaler Ebene leistet sie einen direkten Beitrag zum priorisierten Forschungsbereich "Organische Spurenstoffe" im Rahmen des Themas "Wasser" der aktuellen FTI-Strategie für Niederösterreich. Nachhaltige Kooperationen zwischen den Projektpartnern am Interuniversitären Kooperationszentrum Water & Health an der KL Krems, am IFA Tulln der Universität für Bodenkultur, Wien und an der Medizinischen Universität Graz werden gefördert. Damit leistet das Projekt einen nachhaltigen Beitrag zum Wohle Niederösterreichs und darüber hinaus.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2020-01-01 - 2022-12-31

Fumonisine werden von verschiedenen Fusarium (und Aspergillus) spp. produziert und kommen häufig auf Mais und Maisprodukten vor. Sie sind starke Nierentoxine, Tumorpromotoren und können Geburtsschäden verursachen. Die Höchstwerte (oder Richtwerte) für Lebensmittel (und Futtermittel) wurden weltweit festgelegt, aber unveränderte Mykotoxine sind nicht die einzige Quelle der Exposition. Fumonisine neigen dazu, sich nicht kovalent an Proteine und komplexe Kohlenhydrate zu binden. Darüber hinaus ist so gut wie nichts über kovalent gebundene Fumonisine oder über das natürliche Vorkommen von (potentiellen) Fumonisin-Metaboliten mit Ausnahme ihrer hydrolysierten Formen bekannt. Derzeit fehlt es an Wissen darüber, wie Fumonisine mit Pflanzen interagieren, in welcher Form sie in die Nahrung aufgenommen und übertragen werden. In ihrem jüngsten Bericht aus dem Jahr 2018 empfiehlt der Gemeinsame FAO/WHO-Sachverständigenausschuss für Lebensmittelzusatzstoffe (JECFA) ausdrücklich, dass "Studien durchgeführt werden sollten, um das Auftreten von gebundenen Fumonisinen... und ihre Bioverfügbarkeit nach dem Konsum besser zu verstehen". Nach unserem Kenntnisstand ist dies die weltweit erste Studie, die systematisch darauf abzielt, die oben genannten Fragen zu beantworten und damit einen wesentlichen Beitrag zur Risikobewertung dieser Lebensmittelkontaminanten zu leisten.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2019-07-01 - 2020-12-31

Eine Hauptaufgabe ist die Schaffung definierter Bedingungen für die Kultivierung mehrerer Arten von Mehlwürmern (Larven von Schwarzkäfern, Tenebrionidae), die die Untersuchung der Mechanismen des Mykotoxinstoffwechsels ermöglichen. Das Ziel von WP 1 (an der BOKU-DAGZ) ist es, axenische Mehlwürmer zu produzieren, um festzustellen, ob das Mikrobiom einen wesentlichen Beitrag zur Entgiftung von Mykotoxinen leistet. In WP 2 werden Versuche mit den 13C-markierten Toxinen Desoxynivalenol, Zearalenon und Aflatoxin B1 durchgeführt. Vor dem Aufbringen der teuren markierten Toxine ist es wichtig, Bedingungen zu finden, unter denen die Mykotoxine reproduzierbar von den Mehlwürmern aufgenommen werden. Bei unzureichender Futteraufnahme werden Toxine direkt in den Abdominaltrakt des Insekts injiziert und anschließend mit LC-HRMS (/ MS) und MetExtract analysiert. Im Zentrum für Analytische Chemie am IFA-Tulln wird auch ermittelt, inwieweit sich die Aufnahme durch bekannte Metaboliten erklären lässt. Erste Pilotversuche und Literaturberichte zeigen, dass etwa 90% des Desoxynivalenols nicht erfasst werden. Mit Hilfe des isotopenunterstützten LC-HRMS (/ MS) -Workflows und der MetExtract-Datenverarbeitung sollte es möglich sein, neue Derivate zu finden und den nachgewiesenen Derivaten der Elterntoxine Summenformeln und vorläufige Strukturen zuzuweisen. Dies sollte es ermöglichen, biochemische Reaktionen und entsprechende Enzyme zu postulieren, die die Bildung von Mykotoxinmetaboliten katalysieren. Unter Verwendung des vollständig sequenzierten Genoms von Tribolium castaneum (Reismehlkäfer) sollten Kandidatengene identifiziert werden können, die in der verbleibenden Projektzeit durch heterologe Expression getestet werden. Es gibt vorläufige Beweise dafür, dass eine Entgiftung bei Mehlwürmern induzierbar sein kann. Daher besteht die Hauptaufgabe des WP 3 an der FH Tulln darin, mit Hilfe von Proteomics-Methoden nach Unterschieden im Proteom von Mehlwürmern zu suchen, die im Vergleich zu künstlich kontaminiertem Futter toxinfrei sind, und durch Peptidsequenzierung zu bestimmen, welche Gene für die Infektion verantwortlich sein könnten differentiell gebildete Proteine.

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