FRIEDRICH-LOEFFLER-INSTITUT

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2 FRIEDRICH-LOEFFLER-INSTITUT Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit JAHRESBERICHT 2011 Eine Einrichtung des Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz

3 Impressum Herausgeber Friedrich-Loeffler-Institut, Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit Der Präsident Südufer 10, Greifswald - Insel Riems Telefon: Fax: ; poststelle@fli.bund.de Internet: Präsident Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. vet. h. c. Th. C. Mettenleiter Redaktion E. Reinking A. Beidler Dr. J. Schell, Kapitel IV Abbildungen, Fotos Friedrich-Loeffler-Institut, soweit nicht anders vermerkt Satz Druckhaus Panzig, Greifswald Insel Riems, Juni 2012 ISSN

4 Vorwort Sehr geehrte Damen und Herren, Liebe Kolleginnen und Kollegen, vor Ihnen liegt der Jahresbericht 2011 des Friedrich-Loeffler-Instituts. Wir haben uns entschlossen, den Bericht dieses Jahr noch in der Ihnen schon bekannten Form zu gestalten, denken aber über eine Änderung der inhaltlichen Darstellung und des Layouts nach. Insofern wird dies wohl der letzte Jahresbericht zumindest in dieser Form sein! Auch 2011 gab es für das FLI eine Reihe von besonderen Ereignissen. So wurde Anfang Juni mit dem Umzug der ersten beiden noch in Tübingen verbliebenen Arbeitsgruppen an den Hauptsitz Insel Riems mit dem Bezug des neuen Laborgebäudes begonnen. Dieser Umzug in den Neubau bei laufendem Betrieb war eine logistische und administrative Herausforderung, die wir dank des großen Einsatzes aller Beteiligten sehr gut gemeistert haben. Dafür danke ich ganz herzlich besonders auch den eigentlichen Umziehern, die mit viel Engagement, pragmatischer Hilfeleistung und einem gehörigen Teil Muskelkraft dies umgesetzt haben. Man hat draußen gar nicht gemerkt, welche Umwälzungen sich hier abspielen, und das war auch unser Ziel. Dass im Neubau noch nicht alles funktioniert und wir weiterhin mit Kinderkrankheiten zu kämpfen hatten und haben, scheint wohl unvermeidlicher Teil eines solchen Vorhabens zu sein. Ich hoffe aber darauf, dass die Kinderkrankheiten nicht nahtlos in die Pubertätsprobleme übergehen! Parallel zur Inbetriebnahme des Neubaus wurde dann auch der traditionsreiche Standort Tübingen des FLI zum Jahresende endgültig aufgegeben. Eine lange Ära erfolgreicher Forschung in Tübingen geht damit zu Ende, die nunmehr an neuen Ufern (im wahrsten Sinne des Wortes) ganz sicher ebenso erfolgreich fortgesetzt wird. Herzlich Willkommen liebe Tübinger Kolleginnen und Kollegen auf der Insel Riems! Neben der Baumaßnahme auf der Insel, die nun mit dem Beginn des 3. Bauabschnitts in die letzte Realisierungsphase geht, sind auch die geplanten Neubaumaßnahmen in Jena und Mariensee nunmehr wieder in der Spur. Durch die Veränderungen im Status der Liegenschaften, die besitzmäßig an die Bundesanstalt für Immobilienaufgaben BIMA gegangen sind, haben sich Verzögerungen ergeben, aber jetzt zeichnen sich Zeitschienen schon einigermaßen verlässlich ab. Es bleibt also auch die nächsten Jahre noch spannend am FLI! Neben diesen bedeutenden baulichen und organisatorischen Änderungen wurde natürlich in der bekannten Vielfalt und Qualität am FLI auch geforscht. Dies dokumentieren die Beiträge in diesem Jahresbericht. Ein Highlight war sicherlich die zum Jahresende erfolgte Entdeckung eines neuen viralen Erregers, der nach dem Ort des Erstbefundes Schmallenberg-Virus genannt wurde. Das ganze Ausmaß dieser neuen Infektion wird sich erst in den nächsten Wochen und Monaten zeigen, aber das Interesse von Fachwelt und Medien ist beachtlich. Für uns ist das nur eine Facette der täglichen Arbeit, aber es ist ein weiterer Nachweis der wissenschaftlichen Leistungsfähigkeit des FLI. Im Rampenlicht standen und stehen aber auch andere Themen wie z.b. die Diskussion um den chronischen Botulismus, um die Sicherheit von Lebensmitteln aus geklonten Tieren oder um Tierschutzaspekte wie Schwanzbeißen oder schmerzlose Kastration bei Schweinen. All dies und viel mehr spiegelt sich auch in den wissenschaftlichen Veröffentlichungen des FLI wieder, die die Grundlage für diesen Jahresbericht liefern. Ich wünsche Ihnen eine interessante Lektüre. Mit besten Grüßen Ihr Prof. Dr. Dr. h.c. Thomas C. Mettenleiter

5 Inhaltsverzeichnis I. Aufgaben 7 II. Überblick 9 Organisation 10 Die Institute 12 Organigramm 18 Beschäftigte 19 III. Ausgewählte Schwerpunktthemen 23 Institut für Molekularbiologie (IMB) Molekulare Grundlagen der Pathogenität von Influenzaviren 24 Institut für Virusdiagnostik (IVD) Mit der Metagenomanalyse auf der Spur "Exotischer Viren": Die Entdeckung des "Schmalenberg-Virus" 28 Institut für Infektionsmedizin (IMED) Stechmücken-Monitoring in Deutschland 36 Institut für neue und neuartige Tierseuchenerreger (INNT) Usutu-Virus auf dem Vormarsch 40 Institut für Immunologie (IfI) Das Parapoxvirus ORF Virus (ORFV) als Plattform für neue Rekombinante Lebend-Vektorimpfstoffe 44 Institut für Tierschutz und Tierhaltung (ITT) Schwanzbeißen bei Mastschwein 49 Institut für bakterielle Infektionen und Zoonosen (IBIZ) Botulismus und Clostridium Botulinum - ein aktuelles Problem in der Rinderhaltung 53 Institut für Molekulare Pathogenese (IMP) Paratuberkulose - Handlungsbedarf und Handlungsoptionen 56 Institut für Nutztiergenetik (ING) Antibiotikaresistenzforschung 62 Institut für Epidemiologie (IfE) Wiederkäuer - Quelle für EHEC-Infektionen des Menschen 66 IV. Laufende Forschungsprojekte 71 1 Viren DNA Viren Familie Herpesviridae Familie Alloherpesviridae Familie Iridoviridae Familie Poxviridae Familie Asfarviridae RNA Viren Familie Reoviridae Familie Rhabdoviridae Familie Paramyxoviridae Familie Orthomyxoviridae Familie Bunyaviridae Familie Picornaviridae Familie Caliciviridae Familie Hepeviridae Familie Flaviviridae 87

6 2 Bakterien Chlamydien Mykobakterien Paratuberkulose Mykoplasmen Salmonellen Campylobacter Thermophile Campylobacter-Spezies Vibronenseuche der Rinder (bovine genitale Campylobacteriose) Brucellen Escherichia Coli Coxiellen Bakterielle Resistenzen Molekulare Grundlagen von Resistenzmechanismen Staphylococcus aureus Escherichia coli Parasiten Toxoplasma gondii Neospora caninum Besnoitia besnoiti Echinococcus multilocularis Prionenerkrankungen Immunologie Immunologische Grundlagen Allgemeine Impfstoffentwicklung und Immuntherapie Immunsystem der Fische Tierernährung Futtermittel und Futtermittelzusatzstoffe Vitamine Spurenelemente Seltene Erden Konjugierte Linolsäuren (CLA) Fumarsäure Isoflavone Mykotoxine Tierschutz und Tierhaltung Tierhaltung Geflügelhaltung Schweinehaltung Molekularbiologie und Physiologie Tiertransport, betäubung und schlachtung Züchtung und genetische Ressourcen Monitoring, Charakterisierung und Erhaltung tiergenetischer Ressourcen Biotechnologie Funktionelle Genetik und Bioregulation 125

7 9 Weitere Forschungsfelder Wildtierforschung Vektoren und Reservoirwirte Technologieplattformen zur molekularen Analyse 128 von Erregern, Vektoren oder Wirten 9.4 Arbeitsgruppe Internationale Tiergesundheit Informatik, Biostatistik, Dokumentation Datenbanken Sammlungen von Biomaterialien Nationale Kryoreserve Nutztiere Sammlung von Zelllinien in der Veterinärmedizin Virusbank 134 Nationale und Internationale Forschungsverbünde 135 UND Exzellenznetzwerke A) Europäische und internationale Forschungsverbünde 135 B) Nationale Forschungsverbünde 136 V. Behördliche Aufgaben Aufgaben im Rahmen des Gentechnikrechts Nationale Referenzlaboratorien 140 VI. Organisierte Veranstaltungen 161 VII. Presse- und Öffentlichkeitsarbeit 165 VIII. Kooperationen mit Hochschulen und Mitarbeit in 169 wissenschaftlichen Gremien 1 Vorlesungs- und Hochschultätigkeit Wissenschaftliche Gremien Gremien Internationaler Organisationen Gremien und Kommissionen auf Bundes- oder Länderebene Gremien und Kommissionen 173 an Nationalen und Internationalen Forschungseinrichtungen 2.4 Mitgliedschaften in Wissenschaftlichen Akademien Wissenschaftliche gesellschaften, Fachverbände und Vereinigungen 175 IX. Publikationen Veröffentlichungen des Friedrich-Loeffler-Instituts Wissenschaftliche Veröffentlichungen Wissenschaftliche Publikationen (Peer-Reviewed) Weitere Wissenschaftliche Publikationen Bücher und Buchbeiträge Patente Arbeiten zur Erlangung eines akademischen Grades, Auszeichnungen und Preise Habilitationen Dissertationen Diplomarbeiten Masterarbeiten Bachelorarbeiten Auszeichnungen und Preise Redaktionelle Mitarbeit in wissenschaftlichen Zeitschriften 203

8 Aufgaben I. Aufgaben I Die Gesundheit und das Wohlbefinden landwirtschaftlicher Nutztiere stehen im Mittelpunkt der Arbeiten des Friedrich-Loeffler-Instituts, Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit (FLI). Hinzu kommt der Schutz des Menschen vor Zoonosen, d. h. zwischen Tieren und Mensch übertragbaren Infektionen. Das FLI ist eines der vier Bundesforschungsinstitute und selbständige Bundesoberbehörde im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV). Im Rahmen der Politikberatung erarbeitet das Institut wissenschaftliche Grundlagen, Gutachten und Stellungnahmen als Entscheidungshilfen zu allen Fragen der Tiergesundheit. Rund 900 Beschäftigte, davon etwa 120 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf Planstellen und 150 Beschäftigte auf befristeten Drittmittelstellen, arbeiten in elf Fachinstituten an sechs Standorten. Der Jahreshaushalt beläuft sich ohne Drittmittel auf etwa 45 Millionen Euro. Das FLI forscht in den Fachdisziplinen Bakteriologie, Epidemiologie, Ethologie, Genetik, Immunologie, Parasitologie, Physiologie und Virologie unter Einbeziehung verwandter Wissenschaften sowohl grundlagen- als auch praxisorientiert. Ziele der Forschung sind der Schutz landwirtschaftlicher Nutztiere vor Infektionskrankheiten durch eine bessere und schnellere Diagnose, die Erarbeitung von Präventionsmaßnahmen sowie von Grundlagen für moderne Bekämpfungsstrategien bei Tierseuchen und Zoonosen, die Entwicklung tierschutzgerechter Haltungssysteme, der Erhalt der genetischen Vielfalt bei Nutztieren und die effiziente Verwendung von Futtermitteln für die Erzeugung qualitativ hochwertiger Lebensmittel tierischer Herkunft. Hierfür arbeiten die 11 Fachinstitute innerhalb des FLI je nach Fragestellung eng zusammen. Darüber hinaus kooperieren sie in zahlreichen Projekten mit nationalen und internationalen Forschungseinrichtungen. Die Aufgaben des FLI bezüglich Tierseuchen und Zoonosen sind in 4 des Tierseuchengesetzes, in 2 der Tierimpfstoff-Verordnung sowie in 16 Abs. 4 des Gentechnikgesetzes festgelegt. Nach dem Tierseuchengesetz (in der Fassung vom ) in Verbindung mit der Tierimpstoffverordnung fungiert das FLI gemeinsam mit dem Paul-Ehrlich-Institut als Zulassungsbehörde für Sera, Impfstoffe, und Antigene. Am FLI steht dabei die Zulassung veterinärmedizinischer Infektionsdiagnostika im Vordergrund. Im Jahr 2011 wurden insgesamt 16 Zulassungen und 302 Chargenfreigaben vorgenommen. Nach dem Gentechnikgesetz (in der Fassung vom ) ist das FLI Einvernehmensbehörde bei Verfahren zur Freisetzung bzw. zum Inverkehrbringen von gentechnisch veränderten Tieren sowie von gentechnisch veränderten Mikroorganismen, die an Tieren angewendet werden sollen. Im Zusammenhang mit dieser Aufgabe ist das FLI auch beratend bei der Fortschreibung des Gentechnikrechtes sowie allgemeinen Fragen der biologischen Sicherheit tätig. Als zuständige Bundeseinrichtung betreibt das FLI über 75 nationale Referenzlaboratorien für anzeigepflichtige und meldepflichtige Tierseuchen. Die Referenzlaboratorien sind bis auf wenige Ausnahmen nach ISO/IEC akkreditiert. Sie klären Verdachtsfälle ab, beraten die Veterinärbehörden und führen Ringversuche oder ähnliche Maßnahmen zur Qualitätssicherung der Tierseuchendiagnostik in Deutschland durch. Im Rahmen dieser Tätigkeit veröffentlicht das FLI eine Sammlung amtlicher Verfahren zur Probennahme und Untersuchung auf anzeigepflichtige Tierseuchen sowie den Tiergesundheitsjahresbericht. Auf internationaler Ebene führt das FLI Referenzlaboratorien der Weltorganisation für Tiergesundheit (OIE) für Aviäre Influenza, Bovine Herpesvirus 1-Infektion, Brucellose, Chlamydiose, Newcastle Disease, Rotz und Tollwut. Hinzu kommen ein Collaborating Centre der Weltgesundheitsorganisation (WHO) für Tollwut sowie ein Referenzzentrum der UN-Organisation für Landwirtschaft und Ernährung (FAO) für Influenza bei Tieren und die Newcastle Krankheit. Außerdem ist das FLI Collaborating Centre for Zoonoses in Europe der OIE. FLI _Jahresbericht

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10 Überblick II II. überblick FLI _Jahresbericht

11 Überblick Organisation Hauptsitz Insel Riems Friedrich-Loeffler-Institut Institut für Molekularbiologie Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit Institut für Virusdiagnostik Südufer 10 Institut für Infektionsmedizin Greifswald-Insel Riems Institut für neue und neuartige Tierseuchenerreger Tel.: (038351) 7-0 Abteilung für experimentelle Tierhaltung und Biosicherheit Fax: (038351) , , Leitung: Prof. Dr. Dr. h. c. Th. C. Mettenleiter, Präsident und Professor Vertreter im Amt: PD Dr. F.J. Conraths, Direktor und Professor Forschungsreferent: Dr. J. Schell Referentin für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit: Dipl. Biol. E. Reinking Verwaltungsleiter: Leitender Regierungsdirektor D. Nobis Standort Braunschweig Friedrich-Loeffler-Institut Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit Bundesallee Braunschweig Tel.: (0531) Fax: (0531) , Institut für Tierernährung Örtl. admin. Vertreter des Präsidenten: Prof. Dr. Dr. S. Dänicke, Direktor und Professor Örtl. Verwaltung: B. von Hörsten, W. Müller Standort Celle Friedrich-Loeffler-Institut Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit Dörnbergstraße Celle Tel.: (05141) Fax: (05141) Institut für Tierschutz und Tierhaltung Örtl. admin. Vertreter des Präsidenten: Dr. L. Schrader, Direktor und Professor Örtl. Verwaltung: B. von Hörsten, W. Müller Standort Jena Friedrich-Loeffler-Institut Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit Naumburger Str. 96a Jena Tel.: (03641) Fax: (03641) , Institut für bakterielle Infektionen und Zoonosen Institut für molekulare Pathogenese Örtl. admin. Vertreter des Präsidenten: Prof. Dr. C. Menge, Direktor und Professor Örtl. Verwaltungsleiter: T. Honnef 10 FLI 2011

12 Überblick II Standort Mariensee Friedrich-Loeffler-Institut Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit Höltystraße Neustadt Tel.: (05034) Fax: (05034) Institut für Nutztiergenetik Örtl. admin. Vertreter des Präsidenten: Prof. Dr. H. Niemann, Direktor und Professor Örtl. Verwaltung: B. von Hörsten, W. Müller Standort Tübingen (bis ) Friedrich-Loeffler-Institut Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit Paul-Ehrlich-Str Tübingen Tel.: (07071) Fax: (07071) , , Institut für Immunologie Örtl. admin. Vertreter des Präsidenten: Prof. Dr. L. Stitz, Direktor und Professor Örtl. Verwaltungsleiter: Regierungsamtsrat K. Heberle Standort Wusterhausen Friedrich-Loeffler-Institut Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit Seestr Wusterhausen Tel.: (033979) 80-0 Fax: (033979) , Institut für Epidemiologie Örtl. admin. Vertreter des Präsidenten: PD Dr. F. J. Conraths, Direktor und Professor Örtl. Verwaltungsleiterin: Regierungsamtfrau B. Krause FLI _Jahresbericht

13 Überblick Die Institute Institut für Molekularbiologie (IMB) Das Institut für Molekularbiologie führt molekulare Analysen tierpathogener Viren durch und forscht an der Aufklärung der Interaktionen zwischen Virus und Wirtszelle auf molekularer Ebene. Schwerpunkte bilden animale Herpesviren (Pseudorabiesvirus, Bovines Herpesvirus 1, Virus der infektiösen Laryngotracheitis, Koi-Herpesvirus), Rhabdoviren (Tollwut- und Tollwut-verwandte Viren), Orthomyxoviren (Influenza), Paramyxoviren (Newcastle Disease Virus) sowie das zu den Asfarviridae zählende Virus der afrikanischen Schweinepest. Mittels molekularvirologischer und zellbiologischer Techniken werden Untersuchungen zur funktionellen Charakterisierung viraler Genprodukte sowie zur Interaktion mit zellulären Proteinen durchgeführt. Die gezielte Herstellung spezifischer Virusmutanten durch gentechnische Methoden (Klonierung kompletter viraler Genome als bakterielle artifizielle Chromosomen, BAC; reverse Genetik von RNA Viren inklusive aviärer Influenzaviren) bildet dabei die Grundlage. Am Institut ist eine Proteomanalyseplattform (nanolc-maldi-tof/tof Massenspektrometrie, MALDI-imaging) sowie eine Live-Cell Imaging Plattform zur Beobachtung virologisch-zellbiologischer Prozesse in Echtzeit etabliert. Leitung: Prof. Dr. Dr. h. c. Th. C. Mettenleiter (Präs. und Prof.) Vertretung: Dr. G. Keil (Dir. und Prof.) Wissenschaftliche Mitarbeiter: PD Dr. S. Finke (Wiss. Dir), Dr. W. Fuchs (WOR), Dr. A. Karger (WOR), Dr. B. Klupp (WOR), Dr. A. Römer-Oberdörfer (WOR), Dr. J. Stech, Dr. J. Veits, Dr. S. Weber. Drittmittelbeschäftigte / Stipendiaten: Dr. S. Abdel-Whab, A. Bauer, K. Grimm, C. Hamers-Allin, A.-K. Henning, S. Kargoll, K. Klingbeil, N. Koslowski, A. Kreibich, B. Möhl, F. Müller, A. Negatsch, Dr. T. Nolden, J. Orbanz, N. Osman, L. Paßvogel, R. Pollin, Dr. R. Portugal, K. Ramp, R. Scheffter, C. Schröter F. Schuster, Dr. O. Stech, C. Steglich, S. Warlich, U. Wessels Newcastle Disease, Infektionen mit Bovinem Herpesvirus Typ 1, Infektiöse Anämie der Einhufer, Maul- und Klauenseuche, Vesikuläre Schweinekrankheit, Afrikanische Schweinepest und Bovine Virusdiarrhoe/Mucosal Disease sowie Blauzungenkrankheit. Hinzu kommen Referenzlabore für exotische Tierseuchen wie die Pest der Kleinen Wiederkäuer, Lumpy-Skin-Krankheit, Rinderpest, Afrikanische Pferdepest oder Affenpocken. Die Laboratorien für Geflügelpest und Newcastle Disease sind zudem als Referenzstellen der Weltorganisation für Tiergesundheit (OIE) sowie der FAO anerkannt. Das Referenzlabor für BHV-1 ist ebenfalls ein internationales Referenzlabor der OIE. Im Institut werden Verfahren für die Diagnose virusbedingter Tierkrankheiten erarbeitet, verbessert und validiert, Zulassungsuntersuchungen von Diagnostika entsprechend Tierseuchengesetz vorgenommen sowie neue oder kommerziell nicht verfügbare Labordiagnostika entwickelt und bereitgestellt. Außerdem betreibt das IVD Prophylaxe- und Pathogeneseforschung sowie phylogenetische Analysen bei ausgewählten Erregern, beispielsweise für Schweinepest, Maul- und Klauenseuche, Aviäre Influenza, Orbiviren sowie Orthobunyaviren. Labore für die Molekularbiologie, klassische Sequenzierung und Hochdurchsatzsequenzierung/Next Generation Sequencing, Microarry Analyse und automatisierte Nukleinsäureextraktion komplettieren das Institutsspektrum. Leitung: PD Dr. M. Beer (Dir. und Prof.) Vertretung: Dr. H. Schirrmeier (Dir. und Prof.) Wissenschaftliche Mitarbeiter: Dr. S. Blome, PD Dr. C. Grund (WOR), Dr. B. Haas (Wiss. Dir.), Prof. Dr. T. Harder (Wiss. Dir.), Dr. D. Hoeper, Dr. B. Hoffmann (WOR), Dr. P. König, Dr. I. Reimann, Dr. H. Schirrmeier, Dr. E. Starick, Dr. G. Strebelow Drittmittelbeschäftigte: B. Abendroth, Dr. M. Eschbaumer, M. Fischer, C. Gabriel, Dr. K. Goller, D. Hanke, Dr. D. Kalthoff, A. Petrov, Dr. A. Pohlmann, M. Richter, S. Röhrs, M. Scheuch, A. Süßenguth, A. Wegelt, K. Wernike, Institut für Virusdiagnostik (IVD) Das Institut für Virusdiagnostik bearbeitet veterinärmedizinisch bedeutsame Viruserkrankungen bei Nutztieren vorrangig aus diagnostischer und differenzialdiagnostischer Sicht. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf anzeigepflichtigen Tierseuchen. Im Institut werden daher eine Reihe Nationaler Referenzlaboratorien geführt, u. a. für Klassische Schweinepest, Geflügelpest, Institut für Infektionsmedizin (IMED) Das Institut für Infektionsmedizin (IMED) des FLI betreibt vordergründig angewandte Forschung zur Ätiologie und Pathogenese viral, bakteriell und mykotisch bedingter Krankheiten bei Nutztieren. Ziele der Arbeiten sind die Optimierung der Diagnostik, die Entwicklung immunprophylaktischer Maßnahmen und die Ausarbeitung von Bekämpfungsstrategien für Nutztier- 12 FLI 2011

14 Überblick II krankheiten. Bei der Aufklärung von Erreger-Wirtstier-Beziehungen setzt das Institut virologische, bakteriologische, mykologische, elektronenmikroskopische, molekularbiologische und immunologische Methoden ein. Diese werden insbesondere bei tierexperimentellen Studien durch pathomorphologische Methoden in Verbindung mit der elektronenmikroskopischen Analyse von Ultrastrukturen ergänzt. Arbeitsschwerpunkte sind die Diagnostik und Bekämpfung von virusbedingten Fischkrankheiten, die Immunologie von Nutzfischen sowie Entomologie und Faktorenkrankheiten. Gegenstand aktueller wissenschaftlicher Projekte sind Untersuchungen zur Kompetenz verschiedener Arthropoden, insbesondere Insekten und Zecken, Viren zu übertragen, sowie die Diagnostik, Pathogenese, Immunantwort und molekulare Epidemiologie bei Virusinfektionen von Nutzfischen. In Zusammenarbeit mit anderen Instituten des FLI führte das IMED Studien zur molekularen Diagnostik und Pathogenese der Klassischen Geflügelpest durch. Multifaktoriell bedingte Infektionskrankheiten (Faktorenkrankheiten) wurden beim Schwein sowie bei Nutzfischen untersucht. Das IMED betreibt die Nationalen Referenzlaboratorien für anzeigepflichtige Fischseuchen (Virale Hämorrhagische Septikämie, Infektiöse Hämatopoetische Nekrose, Infektiöse Anämie der Lachse, Koi-Herpesvirus (KHV)-Infektion der Karpfen sowie die für das Gebiet der EU exotischen Fischkrankheiten Epizootische Hämatopoetische Nekrose und Epizootisches Ulzeratives Syndrom), für anzeigepflichtige Tierseuchen bei Weichtieren (Bonamiose, Marteiliose sowie die für die EU exotischen Infektionen mit Parasiten Bonamia exitiosa, Perkinsus marinus und Mikrocytos mackini), für anzeigepflichtige Tierseuchen bei Krebstieren (die nicht-exotische Weißpünktchenkrankheit/White Spot Disease sowie die exotischen Virusinfektionen Taura-Syndrom und Gelbkopfkrankheit/Yellowhead Disease). Darüber hinaus sind im Institut die nationalen Referenzlabore für Enzootische Bovine Leukose, für Caprine Arthritis/Enzephalitis und Maedi/Visna beim Schaf angesiedelt. Das nationale Referenzlabor für Bienenkrankheiten (Amerikanische Faulbrut, Kleiner Beutenkäfer, Tropilaelaps-Milbe) wurde ebenfalls im IMED etabliert. Im Zusammenhang mit den hoheitlichen Aufgaben der Referenzlaboratorien beraten die Wissenschaftler des IMED sowohl nationale als auch internationale Behörden und Verbände hinsichtlich der Diagnostik und Bekämpfung von Infektionskrankheiten von Fischen, Weichtieren, Krebstieren und Bienen. Kommissarische Leitung: Dr. D. Fichtner (Dir. und Prof.) Kommissarische Vertretung: Dr. U. Fischer (WOR) Wissenschaftliche Mitarbeiter: Dr. S.M. Bergmann (WOR), Dr. U. Blohm, Dr. habl. H. Granzow (Wiss. Dir), PD Dr. H. Kampen, Dr. B. Köllner, G. Kotterba, Dr. M. Schäfer, Dr. H. Schütze (WOR) Drittmittelbeschäftigte / Stipendiaten: Dr. J. Bogs, X. He, J. E. Jaros, T. Korytár, M. Kronefeld, K. Rieger, E. V. Soto Lampe Institut für neue und neuartige Tierseuchenerreger (INNT) Das Institut für neue und neuartige Tierseuchenerreger entwickelt neue Nachweismethoden für Prion-Erreger (BSE, Scrapie) und zur Differenzierung von Prion-Stämmen. Das INNT führt experimentelle BSE-Pathogenesestudien mit Rindern und kleinen Wiederkäuern durch und führt eine nationale BSE- Probenbank. Das INNT entwickelte transgene Mausmodelle zur Analyse der Übertragbarkeit dieser Erreger über Speziesgrenzen hinweg sowie zur Bedeutung der Glykosylierung des Prion- Proteins. Die bei der Prion-Umfaltung beteiligten Bereiche des Prion-Proteins werden in Scrapie-infizierten Zellkulturen und zellfreien Systemen untersucht. Neben diesen neuartigen Tierseuchenerregern bearbeitet das INNT schwerpunktmäßig virale Zoonosen, die durch Flaviviren (West-Nile-Fieber-, Japanische-Enzephalitis-Viren u. a.), Alphaviren (Amerikanische Pferdeenzephalomyelitis-Viren), Bunyaviren (Hanta-, Rift-Valley-Fieber-, Krim-Kongo-Hämorrhagisches-Fieber-Viren u. a.), Hepeviren (Hepatitis-E-Viren), Filoviren (Marburg-, Ebola-Viren) und durch Henipaviren (Hendra-, Nipah-Viren) verursacht werden. Laborarbeiten diesen Erregern erfordern teilweise höhere Sicherheitsstufen (BSL3, BSL4), die derzeit am FLI noch nicht oder nur eingeschränkt zur Verfügung stehen. Daher konzentrieren sich die Forschungsarbeiten derzeit vorrangig auf die Etablierung diagnostischer Nachweisverfahren (quantitative real-time RT-PCR, Microarray-Technologie sowie serologische und antigenetische Nachweistechniken). Im INNT werden die Aufgaben der Nationalen Referenzlaboratorien für BSE, Scrapie, viral-bedingte Pferdeenzephalomyelitiden, West-Nile-Viren, Japanische Enzephalitis-Viren, virale Pferdeenzephalomyelitiden (Alphaviren), Bunyaviren (hier: Hantaviren), Rift-Valley-Fieber-Viren, Krim- Kongo-Hämorrhagisches-Fieber-Viren, Filoviren und Henipaviren wahrgenommen. Im Rahmen des Neubaus wird das INNT für den Betrieb des BSL4-Bereiches verantwortlich sein. Darüber hinaus ist am INNT die veterinärmedizinische Geschäftsstelle der Nationalen Forschungsplattform für Zoonosen FLI _Jahresbericht

15 Überblick angesiedelt. Ziel dieser Plattform ist es, die Forschungsaktivitäten im Zoonosenbereich zu forcieren sowie eine breite horizontale Vernetzung von Human- und Veterinärmedizin zu fördern. Dazu dient vor allem der Aufbau des Datenbankinternetportals, die Durchführung des jährlichen Symposiums für Zoonosenforschung sowie das zentrale Informations- und Kommunikationsportal unter Daneben betreibt das INNT das Netzwerk Nagetier-übertragene Pathogene sowie eine Technologie-Plattform zur Erstellung transgener Mäuse mit zugehöriger SPF-Haltung. Leitung: Prof. Dr. M. Groschup (Dir. und Prof.) Vertretung: PD Dr. A. Balkema-Buschmann (Dir. und Prof.) Wissenschaftliche Mitarbeiter: Dr. M. Eiden, Dr. C. Fast, Dr. M. Keller, PD Dr. R. Ulrich, Dr. U. Ziegler Drittmittelbeschäftigte / Stipendiaten: J. Angenvoort, P. Dremsek, H. EL Sheikh (DAAD), S. Jäckel, N. Kratzmann, L. C. Kwasnitschka, Dr. M. Mertens, G. Priemer, U. Rosenfeld, M. Schlegel, J. Schlosser, S. Schmidt, K. Schmidt, D. Ströse, K. Tauscher, A. Vina Rodriguez, Dr. A. Wiethölter Institut für Immunologie (IfI) Das Institut für Immunologie erforscht die immunologischen Mechanismen von erregerbedingten Tierseuchen. Untersuchungen an verschiedenen Viren tragen zur Verbesserung und Entwicklung neuer Bekämpfungs- und Kontrollstrategien sowie zur Risikoabschätzung bei der Freisetzung gentechnisch veränderter Organismen bei. Das bearbeitete Erregerspektrum reicht von veterinärmedizinisch relevanten Pestiviren (Virus der klassischen Schweinepest; Virus der bovinen Virusdiarrhoe) über Caliciviren (Virus der hämorrhagischen Kaninchenseuche), Influenzaviren, Papillomviren und Rabiesvirus bis zum Parapockenvirus und Chlamydien sowie Modellviren wie dem Lymphozytären Choriomeningitis Virus (LCMV). Erforscht werden die biochemischen Grundlagen der Virusvermehrung und die molekularen Mechanismen der Interaktion von Virus und Immunsystem des Wirtes. Arbeiten zur Attenuierung von Pestiviren sowie Untersuchungen zum Parapockenvirus als Vektorplattform und Arbeiten zu Nukleinsäure-basierten Impfstoffen unter der Berücksichtigung immunverstärkender Eigenschaften zeigen neue Aspekte für die Impfstoffentwicklung auf. Das Institut beschäftigt sich außerdem mit der Aufklärung der zellulären und humoralen Immunantwort nach verschiedenen Modellvirusinfektionen. Insbesondere Wechselwirkungen des angeborenen und adaptiven Immunsystems mit Viren werden vergleichend in verschiedenen Tierspezies, einschließlich Fischen und Fledermäusen, untersucht, wobei die Erforschung von Pathogenese und Interventionsmöglichkeiten besondere Berücksichtigung findet. Auf zellbiologischer Ebene liegen die Schwerpunkte auf den für eine effiziente Immunantwort relevanten Signalwegen und den Mechanismen der Antigenprozessierung zur MHCvermittelten Präsentation der viralen Antigene, aber auch auf escape Mechanismen zur Umgehung einer effizienten Immunantwort. Die Untersuchung der antigenpräsentierenden Funktion Dendritischer Zellen (DC) verbindet die verschiedenen Arbeitsgruppen des Instituts. Die Regulation der Immunantwort auf der Ebene ko-regulatorischer Immunrezeptoren wird vergleichend in verschiedenen Tierarten untersucht, um einerseits tierartspezifische Immunmechanismen zu erkennen, die für die unterschiedliche Empfänglichkeit gegenüber bestimmten Pathogenen verantwortlich sind und andererseits, um neue molekulare Interventionsziele zu identifizieren. Leitung: Prof. Dr. L. Stitz (Dir. und Prof.) Vertretung: Prof. Dr. E. Pfaff (Dir. und Prof.) Wissenschaftliche Mitarbeiter: PD Dr. R. Kammerer, PD Dr. M. Knittler, Dr. C. Luttermann, Prof. Dr. G. Meyers (Wiss. Dir.), Prof. Dr. O. Planz, Dr. H.J. Rziha (Wiss. Dir.) Drittmittelbeschäftigte / Stipendiaten: D. Aberle, R. Amann, Dr. M. Gutjahr, M. Haß, D. Kägebein, C. Radtke, J. Rohde, D. Rosenkranz, Dr. B. A. Tews, A. Vogel, R. Wennesz, S. Wirtz Institut für Epidemiologie (IfE) Das Institut für Epidemiologie beschäftigt sich mit der Epidemiologie einheimischer Tierseuchen (z.b. Aviäre Influenza, Blauzungenkrankheit, BSE, Klassische Schweinepest, Tollwut), der Prävention nicht einheimischer Infektionskrankheiten (Risikobewertungen bei der Einfuhr, Frühwarnsysteme) und den biomathematischen und epidemiologischen Grundlagen der Risikobewertung. Mit modernen epidemiologischen Methoden, die auch auf mathematische Modelle und geografische Informationssysteme zurückgreifen, werden neue Erkenntnisse gewonnen, die in die praktische Tierseuchenbekämpfung einfließen. Darüber hinaus nimmt das Institut behördliche Aufgaben wahr, insbesondere im Zusammenhang mit dem Tierseuchennachrichtensystem (TSN) und dem Projekt TRACES der Mitgliedsstaaten der Europäischen Union, und beteiligt sich an der Entwicklung elektronischer Werkzeuge des Tierseuchenmanagements. Das Institut unterhält eine Beratungsgruppe, die bei epidemiologischen Untersuchungen im Falle von Tierseuchenausbrüchen mitwirkt. Arbeitsgruppen, die unter Anwendung von labordiagnostischen Untersuchungen tätig sind, führen epidemiologische Studien durch. Die Evaluierung von 14 FLI 2011

16 Überblick Diagnoseverfahren für epidemiologische Zwecke sowie die Übernahme von Referenzfunktionen auf nationalem und internationalem Niveau bilden dabei eine wichtige Voraussetzung für eine optimale Validität der Studienergebnisse. Zu den Forschungsschwerpunkten gehören Tierseuchen, aber auch andere Tierkrankheiten mit wirtschaftlicher und/oder zoonotischer Bedeutung, beispielsweise Q-Fieber, Chlamydiose, Salmonellose, Infektionen mit Enterohämorrhagischen Escherichia coli, Toxoplasmose, Neosporose, Echinokokkose. Die Reservoirfunktion verschiedener Tierpopulationen für Tierseuchenerreger und wirtschaftlich bedeutsame Erkrankungen von Haustieren wird untersucht. Leitung: PD Dr. F.J. Conraths (Dir. und Prof.) Vertreter: Dr. M. Kramer (Dir. und Prof.) Wissenschaftliche Mitarbeiter: PD Dr. A. Aschfalk (WOR, derzeit beurlaubt), Dr. A. Fröhlich, Dr. Y. Gall, Dr. J. M. Gethmann, Dr. L. Geue (WOR), Dr. K. Henning (WOR), Dr. D. Höreth-Böntgen, A. Micklich, Dr. T. Müller (Wiss. Dir.), Dr. C. Probst, Dr. G. Schares (WOR), S. Schwarz, Prof. Dr. T. Selhorst (WOR), Dr. C. Staubach (WOR), Dr. A. Sutor Drittmittelbeschäftigte / Stipendiaten: Dr. C. M. Freuling, D. Herrmann, A. Hilbert, M. Kasper, M. Konschake, H. Lentz, P. Maksimov, A. Mathey, Dr. C. Schoene, J. Sonnenburg, A. Wolf Institut für molekulare Pathogenese (IMP) Das Institut für molekulare Pathogenese (IMP) hat die Aufgabe, die Interaktion zwischen bakteriellen Erregern von Tierseuchen und Zoonosen und ihren Wirten auf molekularer Ebene zu charakterisieren, die gewonnenen Erkenntnisse bezüglich ihrer Relevanz im Gesamtorganismus zu evaluieren und daraus Verfahren zur Prophylaxe und Bekämpfung von Infektionen bei landwirtschaftlichen Nutztieren zu entwickeln. Wissenschaftliche Schwerpunkte sind die Aufklärung der Pathogenese der Chlamydieninfektionen und die Entwicklung von Strategien zur Bekämpfung von Chlamydiosen bei Tier und Mensch sowie die molekulare Epidemiologie und die Diagnostik von Mykobakterien-Infektionen bei landwirtschaftlichen Nutztieren (Rindertuberkulose und Paratuberkulose). Methodische Schwerpunkte sind die Entwicklung innovativer, Microarray-basierter Methoden zur schnellen Diagnostik und Differenzierung der Erreger. Für Untersuchungen zur Funktion der molekularen Strukturen auf Erregerseite und ihrer Gegenspieler auf Wirtsseite werden bevorzugt In-vitro-Modelle mit primären Zellkulturen der Zieltierspezies (Rind, kleine Wiederkäuer, Schwein und Geflügel) verwendet. Der Einfluss bakterieller Faktoren auf die komplexen Interaktionen des Gesamtorganismus wird in homologen tierexperimentellen Systemen überprüft. Das IMP führt die Nationalen Referenzlaboratorien für Tuberkulose beim Rind, Paratuberkulose, Chlamydiose, Lungenseuche des Rindes sowie Beschälseuche. Das Labor für Chlamydiose ist zudem als Referenzstelle der Weltorganisation für Tiergesundheit (OIE) anerkannt. Leitung: Prof. Dr. C. Menge (Dir. und Prof.) Vertretung: Dr. K. Sachse Wissenschaftliche Mitarbeiter: PD Dr. A. Berndt, Dr. E. Borrmann, Dr. M. Heller, K. Kerner, Dr. H. Köhler, Prof. Dr. E. Liebler-Tenorio, Dr. P. Möbius, Dr. I. Moser, PD Dr. Dr. P. Reinhold, Dr. E. Schubert Drittmittelbeschäftigte / Stipendiaten: Ch. Clauß, U. Heise, K. Hillarius, C. Krüger, J. Lambertz, M. Meyer, K. Möhle, J. Nieter, C. Ostermann, Prohl, Dr. A. Rüttger, Dr, C. Schnee, C. Schönfeld, K. Sobotta, A. Soschinka, M. Weidig, G. Walter, S. Wilsky Institut für bakterielle Infektionen und Zoonosen (IBIZ) Das Institut für bakterielle Infektionen und Zoonosen forscht zur Ätiologie, Pathogenese und Epidemiologie von vorwiegend bakteriell bedingten Infektionskrankheiten von Nutz-, Heim- und Wildtieren. Ein bedeutender Teil der Arbeiten ist auf Krankheiten und Krankheitserreger ausgerichtet, die vom Tier auf den Menschen übertragen werden können (Zoonosen). Die Ergebnisse dieser Arbeiten fließen in die Entwicklung und Optimierung diagnostischer Verfahren sowie die Erarbeitung von Bekämpfungsstrategien ein. Im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten stehen durch Salmonellen, Campylobacter, Brucellen, Clostridien, Francisellen und Burkholderien bedingte Infektionen. Unabhängig vom jeweiligen Erreger werden schwerpunktmäßig Untersuchungen zur Erregerprävalenz durchgeführt, Übertragungswege und -mechanismen charakterisiert, Fragen der Erregerpersistenz bearbeitet, Infektionsketten und epidemiologische Zusammenhänge mit Hilfe klassischer und molekularer Methoden aufgedeckt, die zoonotische Bedeutung bestimmter Erreger ermittelt, Infektionsmodelle etabliert und therapeutische Möglichkeiten im Tiermodell geprüft. Das IBIZ führt die Nationalen Referenzlaboratorien für Brucellose, Campylobacteriose, Tularämie, kontagiöse equine Metritis, Milzbrand, Rauschbrand, Vibrionenseuche der Rinder, Rotz, Salmonellose der Rinder und durch Zecken übertragene Krankheiten. Die Laboratorien für Brucellose und Rotz sind zudem als Referenzlabore der Weltorganisation für Tiergesundheit (OIE) anerkannt. II FLI _Jahresbericht

17 Überblick Leitung: Prof. Dr. H. Neubauer (Dir. und Prof.) Vertretung: PD Dr. H. Tomaso (Dir. und Prof.) Wissenschaftliche Mitarbeiter: Dr. M. Elschner (Wiss. Dir.), Dr. I. Hänel, Dr. H. Hotzel (WOR), Dr. C. Klaus, Dr. F. Melzer, Dr. U. Methner, Dr. W. Müller, Dr. P. Otto, Dr. A. Raßbach, Dr. C. Seyboldt, Dr. L. Sprague, PD Dr. J. Süss (Dir. und Prof.) Drittmittelbeschäftigte / Stipendiaten: M. Braukmann, Dr. V. Chaignat, Dr. M. Dietzsch, J. Dlabola, H. El Adawy, Ch. Hänsel, Dr. A. Kather, I. Khan, Dr. K. Mertens, Dr. E. Preuß, K. Rösel, Dr. G. Schmoock, Dr. A. Schneeberg Institut für Nutztiergenetik (ING) Wissenschaftliche Fragen der Genetik und Gentechnologie und der genetischen Vielfalt bei landwirtschaftlichen Nutztieren stehen im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten des Instituts für Nutztiergenetik. Schwerpunkte bilden Untersuchungen zur Charakterisierung und Erhaltung genetischer Ressourcen, biotechnische Methoden zu deren Erhaltung sowie die Entwicklung informationstechnologischer Strategien, mit denen der Erhalt genetischer Ressourcen auf regionaler und globaler Ebene ermöglicht werden kann. Die Charakterisierung genetischer Ressourcen schließt die Ermittlung individueller phänotypischer Varianz, z. B. bei Wachstum und Fortpflanzung, ein und ermöglicht dadurch die Analyse von Leistungsgrenzen bei Nutztieren. Weitere Schwerpunkte der wissenschaftlichen Arbeiten sind moderne reproduktionsbiologische Verfahren, wie In-vitro-Produktion von Embryonen, Spermientrennung, somatisches Klonen und die Stammzelltechnologie, die sowohl für den Erhalt genetischer Ressourcen als auch für zukunftweisende Zuchtprogramme von großer Bedeutung sind. Neue molekulargenetische Erkenntnisse in Kombination mit reproduktionsbiologischen Verfahren erlauben die Zucht transgener Tiere für unterschiedliche Anwendungsperspektiven, wodurch die genetische Vielfalt erweitert werden kann. Hierzu gehört auch die Entwicklung neuer biomedizinischer Anwendungsmodelle, mit einem Schwerpunkt bei der Xenotransplantation. Ferner werden Arbeiten zu den Themenbereichen molekulare Mikrobiologie und Antibiotikaresistenz durchgeführt, die im Zusammenhang mit der Diagnostik und Bekämpfung bakterieller Infektionen bei landwirtschaftlichen Nutztieren wichtig sind. Typisch für die aktuelle Forschung ist die Einbindung in nationale und internationale Forschungsverbünde. Hervorzuheben ist die Beteiligung am Exzellenz-Cluster REBIRTH, das an der Medizinischen Hochschule Hannover angesiedelt ist. Leitung: Prof. Dr. H. Niemann (Dir. u. Prof.), Vertretung: Dr. Dr. h. c. mult. E. Groeneveld (Dir. u. Prof.), Wissenschaftliche Mitarbeiter: Dr. U. Baulain (WOR), Dr. C. Ehling, Dr. R. Großmann (Dir. u. Prof.), Dr. M. Henning (WOR), Dr. S. Klein (WOR), Dr. P. Köhler (WR), W.A. Kues, Dr. A. Lucas-Hahn (WOR), Prof. Dr. N. Parvizi (Wiss. Dir.), Prof. Dr. D. Rath (Wiss. Dir.), Prof. Dr. S. Schwarz (Wiss. Dir.), Dr. S. Weigend (WOR) Drittmittelbeschäftigte / Stipendiaten: H. Ahrens, A. Badar, A. Bergmann, N. Bodzsar, G. Brenner Michael, T. Buchholz, M. Buß, S. Ceccobelli, P. Chanapiwat, M. Diederich, PhD Dr. Z. Duchev, A. Feßler, K. Fricke, Dr. W. Garrels, A. Gonzales Serrano, Dr.sc.agr. R. Großfeld, J. Hauschild, T. Hauschild, PhD Dr. J. Heinzmann, Dr. U. Janßen-Tapken, S. Junge, Dr. K. Kadlec, C. Kehr, Prof. Dr. J. Laurincik, C. Lyimo, G. Mönch-Tegeder, M. Mönch-Tegeder, U. Nienhoff, Dr. M. Nowak-Imialek, Dr. B. Petersen, PhD. S. Petkov, J. Phogat, A. Schink, K. Schürmann, M. Strothmeyer, Dr. U. Taylor, Prof. Dr. V. Terletski, S. Thebille, M. Tieben, V. Truong, Dr. V. Tyschenko, A. Weigend, S. Weiß, S. Wendlandt Institut für Tierschutz und Tierhaltung (ITT) Das Institut für Tierschutz und Tierhaltung führt grundlagen- und anwendungsorientierte Forschungsprojekte zur Bewertung und Weiterentwicklung tiergerechter Haltungssysteme sowie zu Transport, Betäubung und Tötung landwirtschaftlicher Nutztiere durch. Die Forschungen basieren auf der Erkenntnis, dass sich die aktuelle Anpassungsfähigkeit von Individuen an ihre Haltung aus der stammesgeschichtlichen Anpassung an den jeweiligen Lebensraum ableitet. Unterschiede in der Anpassungsfähigkeit werden dabei durch die genetische Variabilität und individuelle Erfahrungen verursacht. In die Forschung werden zudem ökonomische Aspekte, Managementaspekte wie die Bestandshygiene sowie durch die Tierhaltung verursachte Umweltbelastungen einbezogen, um Konflikte zwischen Ökonomie, Tier- und Umweltschutz zu vermeiden. Tierschutzrelevante Probleme in der Haltung sind nur zu verstehen, wenn die Mechanismen, durch die die Anpassungsreaktionen der Tiere vermittelt werden, bekannt sind. Hierbei bilden motivationale und kognitive, stressphysiologische und immunologische sowie molekulare Steuerungsmechanismen des Verhaltens einen Schwerpunkt. Als Faktoren, die die Anpassungsreaktionen der Tiere an die Haltungsbedingungen festlegen oder modifizieren, werden insbesondere Reifungsprozesse, genetische Faktoren, Ernährung und Gesundheitsstatus der Tiere berücksichtigt. Ausgehend von den Anpassungsmechanismen lassen sich Indikatoren für eine objektive Erfassung der Auswirkungen von Haltungssystemen ableiten. Für die praxistaugliche Umsetzung sind hierbei Indikatoren wichtig, die sich experimentell wiederholen und validieren lassen. Dazu gehören Verhaltensänderungen und -störungen, Stressreaktionen, Störungen des 16 FLI 2011

18 Überblick Immunsystems und veränderte Genaktivitäten, pathologische Merkmale sowie Morbidität und Mortalität. Weiterhin sollten Bewertungsverfahren möglichst wenig Aufwand erfordern und wenig störanfällig sein. Bewertungsindikatoren und -verfahren bilden auch die Werkzeuge, um Verbesserungen in der tiergerechten Haltung von Nutztieren zu entwickeln und zu prüfen. In enger Zusammenarbeit mit der Praxis werden hierbei potentiell problematische Haltungsfaktoren identifiziert und untersucht. Daraus resultieren Maßnahmen, die negative Auswirkungen der Haltung reduzieren oder vermeiden, z. B. durch veränderte Haltungseinrichtungen, Fütterung, Tier-Mensch-Interaktionen sowie verbesserte Transportbedingungen, Betäubungs- sowie Schlachtverfahren. Leitung: Dr. L. Schrader (Dir. und Prof.) Vertretung: Dr. M. Marahrens Wissenschaftliche Mitarbeiter: Dr. J. Berk (WR), Dr. B. Bünger, Dr. J. Kjaer, Dr. N. Kleinschmidt, C. Otto (WOR), Dr. S. Petow, Dr. L. Phi van (WOR), Dr. F.-D. Zerbe Drittmittelbeschäftigte / Stipendiaten: C. Brendler, Dr. S. Dippel, U. Feise, J. Kirchner, Dr. N. Kleinschmidt, T. Lerche, D. Madey, T. Pickel, Dr. B. Scholz, A. Schubbert, J. Schulz, K. Steinkamp, A. vom Brocke Institut für Tierernährung Das Institut für Tierernährung forscht auf den Gebieten Ernährungsphysiologie, Futtermittelkunde und Tierfütterung. Im Mittelpunkt der Arbeiten stehen tiergesundheitliche Aspekte als Voraussetzung für eine effektive Umwandlung von Futterinhaltsstoffen in qualitativ hochwertige Lebensmittel tierischer Herkunft oder andere Leistungen von Tieren bei einer möglichst geringen Umweltbelastung. Dem Einfluss verschiedener essenzieller und unerwünschter Nahrungsbestandteile auf das Immunsystem kommt dabei eine zentrale Bedeutung zu. So wird die Relevanz einiger Vitamine sowie Spurenelemente als Vertreter der essenziellen Nahrungsbestandteile auf das Immunsystem verschiedener Tierarten untersucht. Von den unerwünschten Nahrungsbestandteilen sind insbesondere bestimmte Mykotoxine mit immun-modulierender Wirkung von Interesse, da sie in Futtermitteln in höheren Konzentrationen vorkommen können. Hierzu führt das Institut für Tierernährung bei Wiederkäuern, Schweinen und Geflügel Untersuchungen durch, um die Wirkmechanismen aufzuklären, Möglichkeiten der Dekontamination von belasteten Futtermitteln aufzuzeigen und kritische Konzentrationen im Futter abzuschätzen. Hinzu kommt die Analytik der Toxine sowie deren Metaboliten in Lebensmitteln tierischen Ursprungs ( carry over ). Im Bereich Stoffwechsel und Nährstoffbedarf werden die Umsetzungen im Verdauungstrakt der Nutztiere untersucht; besonders das Vormagensystem der Wiederkäuer ist hierbei im Fokus, da Nährstoffumsetzungen in diesem Bereich entscheidenden Einfluss auf umweltrelevante Ausscheidungen, wie Methan und Stickstoff, ausüben. Weitere Themen sind die Regulation der Futter- und Wasseraufnahme, die artgerechte Ernährung von Nutztieren sowie Ableitungen zum Energie- und Nährstoffbedarf verschiedener Tierarten. Das Institut untersucht und bewertet außerdem die Wirkungsweise und die Effizienz neuartiger Futterzusatzstoffe. Leitung: Prof. Dr. Dr. S. Dänicke (Dir. und Prof.) Vertretung: Dr. U. Meyer (WOR) Wissenschaftliche Mitarbeiter: Dr. A. Berk, Dr. S. Döll, PD Dr. I. Halle (WOR), Dr. L. Hüther, Dr. P. Lebzien, Dr. H. Valenta (WOR) Drittmittelbeschäftigte / Stipendiaten: M. Aschemann, W. Bigalke, U. Brezina, B. Brosig, I. Cramme, M. Ebrahem, Dr. J. Frahm, T. Gorniak, S. Grüter, M. Lohölter, K. Müller, C. Otten, J. Pappritz, M. Petzold, K. Preugschat, C. Rauls, N. Remling, I. Rempe, L. Renner, D. Rohweder, A. Röttger, K. Schulz, A. Schwabe, K. Stelter, D. von Soosten, T. Tilker-Spreer, K. Wilkerling, J. Winkler, L. Winter, S. Wroblewitz II FLI _Jahresbericht

19 Überblick : FLI 2011

20 Überblick Beschäftigte II Übersicht über vorhandene Personalstellen am FLI - Stand Institut/Einrichtung Wissenschaftler Nichtwissenschaftler (ohne Verwaltung) Verwaltungspersonal Gesamt a b ges. a b ges. a b ges Braunschweig 1. Sekretariat 1,0 1,0 1,0 2. Institut für Tierernährung 9,0 4,5 13,5 17,3 2,0 19,3 32,8 3. Gemeinsch. Einrichtungen 10,4 2,0 12,4 12,4 4. Örtliche Verwaltung 2,0 2,0 2,0 Celle 1. Sekretariat 1,0 1,0 1,0 2. Institut für Tierhaltung und Tierschutz 9,9 4,5 14,4 17,9 5,0 22,9 37,3 3. Gemeinsch. Einrichtungen 4,0 4,0 4,0 4. Örtliche Verwaltung 1,5 1,5 5,8 5,8 7,3 Insel Riems 1. Leitung u. zentrale Dienste 8,0 4,5 12,5 0,8 0,8 1,0 1,0 14,3 2. Institut für Molekularbiologie 9,0 8,0 17,0 10,0 3,5 13,5 30,5 3. Institut für Virusdiagnostik 13,0 10,5 23,5 15,3 7,0 22,3 1,0 1,0 46,8 4. Institut für Infektionsmedizin 10,0 1,5 11,5 7,0 2,0 9,0 1,0 1,0 21,5 5. Institut für neue und neuartige 7,0 10,5 17,5 5,5 6,5 12,0 1,0 1,0 30,5 Tierseuchenerreger 6. Gemeinsch. Einrichtungen a) Abteilung experimentelle 5,8 2,5 8,3 50,0 3,0 53,0 61,3 Tierhaltung und Biosicherheit b) andere gemeinsch. E. 3,0 3,0 47,2 4,0 51,2 54,2 7. Hauptverwaltung 2,5 2,5 9,0 3,0 12,0 35,3 8,8 44,1 58,6 Jena 1. Sekretariat 1,0 1,0 1,0 2. Institut für bakterielle Infektionen und Zoonosen 14,0 3,0 17,0 19,6 19,6 36,6 3. Institut für molekulare 12,0 7,0 19,0 17,4 2,0 19,4 38,4 Pathogenese 4. Gemeinsch. Einrichtungen 1,0 1,0 23,0 3,0 26,0 1,0 1,0 28,0 5. Örtliche Verwaltung 5,0 5,0 4,6 4,6 9,6 FLI _Jahresbericht

21 Überblick Institut/Einrichtung Wissenschaftler Nichtwissenschaftler (ohne Verwaltung) Verwaltungspersonal Gesamt a b ges. a b ges. a b ges. Mariensee 1. Sekretariat 1,0 1,0 1,0 2. Institut für Nutztiergenetik 14,0 12,0 26,0 60,0 3,9 63,9 89,9 3. emeinsch. Einrichtungen 13,8 13,8 13,8 5. Örtliche Verwaltung 5,5 5,5 6,6 6,6 12,1 Tübingen 1. Sekretariat 1,0 1,0 1,0 2. Institut für Immunologie 7,0 9,5 16,5 12,0 3,0 15,0 31,5 3. Gemeinsch. Einrichtungen 14,0 14,0 14,0 4. Örtliche Verwaltung 5,0 5,0 5,0 5,0 10,0 Wusterhausen 1. Sekretariat 2,0 2,0 2,0 2. Institut für Epidemiologie 14,0 10,2 24,2 14,0 4,5 18,5 42,7 3. Gemeinsch. Einrichtungen 8,0 2,0 10,0 10,0 4. Örtliche Verwaltung 4,0 4,0 3,9 3,9 7,9 Gesamt FLI 139,2 88,2 227,4 397,1 56,4 453,5 75,3 8,8 84,1 765,0 a) = aus Hausmitteln b) = aus Zuwendung Dritter und von Bundesbehörden 20 FLI 2011

22 Überblick II FLI _Jahresbericht

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24 III III. ausgewählte schwerpunktthemen FLI _Jahresbericht

25 Ausgewählte Schwerpunktthemen Institut für Molekularbiologie (IMB) Molekulare Grundlagen der Pathogenität von Influenzaviren Jürgen Stech, Jutta Veits, Siegfried Weber, Olga Stech und Thomas C. Mettenleiter Hochpathogene aviäre Influenzaviren: GeiSSel der weltweiten Geflügelindustrie und mögliche Wegbereiter einer verheerenden Pandemie Hochpathogene aviäre Influenzaviren (HPAIV) verursachen Ausbrüche von Geflügelpest, die durch eine extreme Mortalität zu enormen ökonomischen Verlusten und eingeschränkter Nahrungsmittelversorgung führen können. Während HPAIV- Ausbrüche in der Vergangenheit regional und zeitlich begrenzt waren, ist die transkontinentale Ausbreitung der neueren hochpathogenen H5N1-Stämme einzigartig. Im Jahre 1997 wurden in Hongkong die ersten 18 Fälle von H5N1 HPAIV-Infektionen beim Menschen nachgewiesen, die zu acht Todesfällen führten. Seitdem kommt es kontinuierlich zu schweren Infektionen verbunden mit einer Letalität von mehr als 50 Prozent, was die Befürchtungen geweckt hat, dass ein H5N1 HPAIV mit neuartigen antigenen Eigenschaften eine verheerende Pandemie hervorrufen könnte. Im Mai 2005 wurde eine Untergruppe der H5N1-Viren, die Clade 2.2 Stämme, in toten indischen Streifengänsen (Anser indicus) am Qinghai-See in China identifiziert. Viren dieser Untergruppe breiteten sich in der Folge transkontinental bis nach Afrika und Europa aus. Zu Beginn des Jahres 2006 waren die Clade 2.2-Viren in Westeuropa angekommen. Ein besonders schwerer Ausbruch verbunden mit hoher Mortalität trat bei Schwänen (Cygnus spec.) an der Ostseeküste Deutschlands auf. Aus einem infizierten, gestorbenen Schwan wurde der Prototyp-Stamm A/ Swan/Germany/R65/06 (H5N1) (R65) isoliert. Weiterhin wurden mehr als 20 verschiedene freilebende Vogelarten aber auch diverse Säugerspezies wie Hauskatzen (Felis catus) und Steinmarder (Martes foina) infiziert. Diese Beobachtungen führen zu zwei Fragestellungen: Was sind die molekularen Determinanten für das sehr breite Wirtsspektrum der H5N1 Clade 2.2-Stämme und was befähigt ein HPAIV zu hoher Pathogenität im Gegensatz zu niedrigpathogenen Viren? Molekulare Grundlage des breiten Wirtsspektrums von H5N1 Clade 2.2-Stämmen Gab es schon in ihrer Evolution andere Wirte als Vögel? Obwohl die H5N1 Clade 2.2-Viren zu den aviären Influenzaviren gehören, tragen sie eine Punktmutation, welche sonst nur bei humanen Stämmen vorkommt. Die bei allen aviären Stämmen vorkommende Aminosäure Glutaminsäure an Position 627 in einer der drei Polymerase-Untereinheiten, dem PB2-Protein (PB2-627E), wird hierbei durch Lysin (PBS-627K) ersetzt. Diese Veränderung findet sich in allen saisonalen humanen Stämmen sowie im pandemischen Stamm von 1918, darüber hinaus aber auch in einem hochpathogenen H7N7 HPAIV, welches von einem verstorbenen Veterinär isoliert worden war, und in einigen humanen H5N1 HPAIV. In hochpathogenen Stämmen ist die Mutation PB2-627K mit schwersten Krankheitsverläufen in experimentell infizierten Mäusen, Meerschweinchen und Frettchen sowie mit Todesfällen im Menschen verbunden. Um die Relevanz der Mutation PB2-627K für die Clade-2.2- Viren zu untersuchen, stellten wir mittels reverser Genetik eine Virusmutante des Rügener Prototypstammes R65 her, in der diese Mutation entfernt wurde: R65-PB2K627E. Bemerkenswerterweise war diese Mutante zunächst in Säugerzellen genetisch nicht stabil, sondern mutierte sofort zum Wildtyp (PB2-627K) zurück. Hingegen kam es zu keiner Reversion, wenn R65-PB2K627E in Vogelzellen (DF1-Zellen) und im Hühnerei angezüchtet wurde. Was war der Grund für dieses Verhalten? Die PB2-627E-Substitution führte zu einer verringerten Virusvermehrung in Säuger-, aber nicht in Vogelzellen, einer in Säugerzellen stark, in Vogelzellen nur geringfügig reduzierten Polymerase-Aktivität, und einer deutlich reduzierten Virulenz in Mäusen, aber unveränderter Virulenz in Hühnern. Wenn R65-PB2K627E in Mäusen passagiert wurde, war schon am Tag 3 nach Infektion zum Wildtyp revertiertes Virus nachweisbar, während im Huhn die Mutante stabil blieb (Abb. 1). Um zu untersuchen, welche Virusgene die Reversion beeinflussen, wurden Reassortanten (Viren mit ausgetauschten Gensegmenten) mit dem für Menschen hochpathogenen H5N1 Virus A/HongKong/156/97 hergestellt, das den Virulenzmarker PB2-627K nicht trägt. Die Ergebnisse zeigten, dass sowohl PB2 als auch das Nukleoprotein vom HPAIV R65 stammen müssen, um eine Reversion zu PB2-627K in Säugerzellen zu erzwingen. Dies deutet darauf hin, dass eine starke Interaktion von PB2 und NP essentiell ist für eine hohe Replikationseffizienz der Clade-2.2-Viren in Säugern. Vermutlich haben nicht-aviäre Wirte während der Evolution dieser Viren eine wichtige Rolle gespielt (Bogs et al., 2011). 24 FLI 2011