Fakultätsname XYZ Fachrichtung XYZ Institutsname XYZ, Professur XYZ

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1 Fakultätsname XYZ Fachrichtung XYZ Institutsname XYZ, Professur XYZ Untersuchung zu Einträgen von Antibiotika und der Bildung von Antibiotikaresistenz im urbanen Abwasser sowie Entwicklung geeigneter Strategien, Monitoring- und Frühwarnsysteme am Beispiel Dresden Dr. Grit Kühne Frankfurt,

2 Gliederung 1. Das Partnerkonsortium 2. Hintergrund 3. Zielstellung 4. Arbeitspakete 5. Wissenschaftliche und technologische Erfolgsaussichten

3 1. Das Partnerkonsortium Koordinator: Prof. Dr. Dr. W. Kirch Forschungsverbund Public Health Sachsen & Sachsen Anhalt und Institut für klinische Pharmakologie, TU Dresden Prof. Dr. Peter Krebs Institut für Siedlungswasserwirtschaft, TU Dresden Prof. Dr. Thomas U. Berendonk Institut für Hydrobiologie, TU Dresden Prof. Dr. Lars Bernard Professur für Geoinformationssysteme, TU Dresden Herr Norbert Lucke Stadtentwässerung Dresden GmbH

4 2.1 Hintergrund Background: Abwasserkontamination durch Antibiotikaeintrag unvermeidbar Stofftransport im Abwasser oder Einlagerung im Sediment des Kanalsystems Risiko für Gentransfer und Reproduktion resistenter Mikroorganismen

5 2.2 Hintergrund Auswirkungen des Antibiotikaeintrags auf Bakterien in der Umwelt und insbesondere in den Kläranlagen bisher kaum untersucht nur unzureichende Erkenntnisse darüber wie sich der Antibiotikaeintrag auf die Entstehung und Übertragung von Antibiotikaresistenzen auswirkt Möglichkeit des Gentransfers in Kläranlagen flächendeckende und kontinuierliche Untersuchung zu Mechanismen der Übertragung von Antibiotikaresistenz im Abwassersystem nötig

6 2.3 Hintergrund Verschreibung Vermehrung von Resistenz Eintrag ins Abwasser Abbauverhalten Transport- und Retentionsverhalten

7 2.4 Hintergrund Antibiotika werden in Kläranlage kaum abgebaut weitgehend diffuser Eintrag ins Abwasser oder über Kläranlagenablauf Kläranlage Dresden Kaditz

8 3 Zielstellung Entwicklung geeigneter Strategien zur Eintragsminderung/ Resistenzbildung sowie eines Monitoring- und Frühwarnsystem Teilziele: Entwicklung eines Frühwarnsystems auf der Basis von: Informationen zur Antibiotikaverschreibung Messungen in der Kanalisation und im Klärschlamm sowie simulationsbasierte Erkenntnisse Prototypische Entwicklung des Frühwarnsystems Anpassung der Abwasserbehandlungsprozesse so, dass Resistenzbildung möglichst vermieden wird

9 4.1 Arbeitspakete AP 1 Koordination Erfolgreiche Umsetzung des Projektes im vorgesehenen Zeit- und Kostenrahmen Projektinternes Kommunikationsmanagement Kooperationsmanagement halbjährliche projektinterne Berichtlegung zur Überprüfung, ob Teilziele erreicht wurden Implementierung von Mechanismen zur Qualitätssicherung

10 4.2 Arbeitspakete AP 2 Datengetriebene Ermittlung der Antibiotikaeinträge Ermittlung ambulanter Einträge AOK Diagnose- und Verordnungsdaten ( 51 % der gesetzlich Versicherten = umfangreiche Datengrundlage) Ermittlung stationäre Einträge Daten der Klinikapotheken für alle Dresdner Krankenhäuser Absolute Mengen eingenommener Antibiotika nicht sehr hoch, analytische Bestimmung relativ schwierig Carbamazepin wird als Vergleichssubstanz herangezogen Am häufigsten verordnete Antibiotika in Dresden: Clarithromycin, Ciprofloxacin, Doxycyclin Untersuchungen zu Höhe der Dosierung, Metabolisierung und Ausscheidung

11 4.3 Arbeitspakete AP 3 Messung und Analyse von Antibiotika und Antibiotikaresistenzen Untersuchung ob und wo Anreicherung/ Abbau im Abwasser Entsprechend unterschiedlicher Matrizes (Abwasser, Schlamm, Fließgewässer) Auswahl und Testung geeigneter Probensammel- und Probenaufbereitungsmethoden Kriterien für Identifikation geeigneter Messstellen: möglichst homogene demografische Zusammensetzung des oben liegenden Einzugsgebietes und Systemgrenzen sollen möglichst mit räumlicher Auflösung der AOK Daten übereinstimmen

12 4.4 Arbeitspakete AP 3 Messung und Analyse von Antibiotika und Antibiotikaresistenzen Erfassung antibiotikaresistenter Bakterien Untersuchung zur Antibiotikaresistenz (kultur-basierend und molekulare Methode) Einblicke in vorhandenen Multiresistenzen Ermittlung der Wahrscheinlichkeit für Gentransfer für bestimmte Kandidatengene und bakterien (Aeronmonas, Enterococci, Pseudomonas, Acinetobacter, Vibrio, Salmonella, Staphylococcus aureus) Erfassung mirkobieller Diversität Kommt es in bestimmten Regionen oder zu bestimmten Zeitpunkten zu einem erhöhten Auftreten von Antibiotikaresistenzen? phenotypische Testung auf Antibiotikaresistenzen Laborexperimente zum Gentransfer sowie Untersuchung der biologischen Diversität des Biofilms in der Kanalisation

13 4.5 Arbeitspakete AP 4 Modellbildung, Verfahrenstechnik und Stoffflussanalyse Modell zum Wassertransport im Kanalnetz verfügbar Erweiterung um konzeptionelle Modelle zur Speicherung von Antibiotikarückständen im Biofilm und Sediment der Kanalisation sowie Vermehrung und Übertragung von Antibiotikaresistenz Erkenntnisse zur Bildung von Antibiotikaresistenzen werden hinsichtlich Verweilzeit Sauerstoffgehalt Abwasserbeschaffenheit und Schlammkonzentration integriert Erstellen eines integrierten Modells

14 4.6 Arbeitspakete AP 5 Bewertungskarten, Konzeption eines Informations- und Warnsystems statistisch und messtechnisch ermittelte Ergebnisse der AP 2, 3 und 4 fließen in die Entwicklung von GIS-Analysewerkzeugen in AP 2 abgeleitete Antibiotikagaben werden regionalisiert und weitere potenzielle Eintragspfade GIS-basiert ermittelt sowie zeitliche und räumliche Modellierung Verschneidung mit Geodaten zur Demographie und Siedlungsstruktur sollen genutzt werden, um regionalisierte Antibiotikaeinträge auf korrelierende räumliche und zeitliche Verteilungsmuster zu untersuchen datengetriebene Ermittlung von räumlich und zeitlich aufgelösten Mustern der Antibiotikaeinträge aus den Verschreibungsdaten wird unter Berücksichtigung des Transportverhaltens mit den Ergebnissen der Mess- und Analysekampagnen (AP 3 und AP 4) in GIS fusioniert und damit die Aussagekraft von Verschreibungsdaten im Hinblick auf eine Vorhersage kritischer Zustände evaluiert

15 4.7 Arbeitspakete AP 6 Kommunikation und Weiterbildung Erstellen Projektwebseite Ergebnis- und erkenntnisangepasste Öffentlichkeitsarbeit Zielgruppenspezifische Kommunikation Ergebnisse fließen in folgende Bildungsmaßnahmen ein: Universitäre Ausbildung auf den Gebieten Medizin, Veterinärmedizin, Pharmazie, (Ab-)Wasser- und Abfall-Wirtschaft Aus- und Weiterbildung aller Fachkräfte der genannten Gebiete Weiterbildungsmaßnahmen innerhalb der Fachverbände

16 5. Wissenschaftliche und technische Erfolgsaussichten Identifizierung von Leitsubstanzen und Kategorisierung von Antibiotika Entwicklung eines Frühwarnsystems so Abschätzung Antibiotikaeintrags in die natürlichen Wassersysteme und der zugehörigen Antibiotikaresistenzen praktische Verwertung durch Stadtentwässerung Dresden (Mitglied im Partnerkonsortium) gesichert Studienerkenntnisse = Basis für mittel- und langfristige Abwasserreinigung in kommunalen Kläranlagen

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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