Ziel des Verbundforschungsvorhabens COFONI ist es, über einen längeren Zeitraum grundlegende und wichtige Fragen zum Virus, zu molekularen Grundlagen für die Wirk- und Impfstoffentwicklung sowie zur Vorhersage und Beeinflussung des Pandemiegeschehens zu erforschen. Neue Erkenntnisse sollen helfen, neue Therapieformen zu entwickeln und dem Land Niedersachsen weitere Instrumente an die Hand geben, um die Bevölkerung vor Infektionen mit SARS-CoV-2 zu schützen.Zentral koordiniert wird die standortübergreifende Vernetzung im Forschungsnetzwerk COFONI durch die Universitätsmedizin Göttingen (UMG). Prof. Dr. Jürgen Wienands, Forschungsdekan der UMG, leitet die zentrale Koordinierungsstelle zusammen mit Prof. Dr. Maren von Köckritz-Blickwede von der Tierärztlichen Hochschule Hannover (TiHo). Beginnen sollen die Forschungen im Netzwerk voraussichtlich Anfang 2021.Das Forschungsnetzwerk COFONI führt die in der Metropolregionen Göttingen, Hannover und Braunschweig vorhandenen wissenschaftlichen Kernkompetenzen in vier Schlüsselbereichen zusammen, die von entscheidender Bedeutung für die Bewältigung der Corona-Pandemie sind:

1. Epidemiologische Modellierung zur Pandemiebewältigung,
2. Antivirale Strategien über Wirk- und Impfstoffe,
3. Digitale Infektionsmedizin für eine individualisierte Versorgung von Patient*innen 
4. Pathophysiologie zur Immunmodulation und -kontrolle.

Eine zentrale Technologie-Plattform stellt allen Netzwerk-Beteiligten übergreifende Methoden und Tiermodelle sowie Daten- und Biobanken mit größtmöglicher Effizienz zur gemeinsamen Nutzung zur Verfügung. Fördermittel aus dem COFONI-Topf für Projektvorhaben in den vier Schlüsselbereichen können alle Forschungseinrichtungen aus Niedersachsen beantragen. An den zukünftigen Forschungsprojekten können sich auch die jeweils ortsansässigen Institutionen der Leibniz-Gemeinschaft und der Max-Planck-Gesellschaft beteiligen. Zur wissenschaftlichen Qualitätssicherung der Projekte sollen zu den Anträgen externe Gutachten von fachlich ausgewiesenen Personen eingeholt werden.

Bei schweren Krankheitsverläufen von COVID-19 kommt es, anders als bislang allgemein angenommen, nicht allein zu einer starken Immunreaktion – vielmehr ist die Immunantwort in einer Dauerschleife aus Aktivierung und Hemmung gefangen. Fachleute der Charité – Universitätsmedizin Berlin, der Universität Bonn, des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE), des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) und des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung (DZIF) präsentieren diese Befunde gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen eines bundesweiten Forschungsverbundes im Wissenschaftsjournal Cell.

Schulte-Schrepping et al.: Severe COVID-19 is marked by a dysregulated myeloid cell compartment. Cell (2020), DOI: 10.1016/j.cell.2020.08.001

Zur Entwicklung eines präklinischen Mausmodells der SARS-CoV-2-Infektion gemeinsam mit dem DPZ werden Tiere verpaart, die den humanen ACE2-Rezeptor als Eintrittsrezeptor des Virus exprimieren und in denen spezifisch auf Pneumozyten der Lunge das Typ I-Interferonsystem ausgeschaltet werden kann. Im Infektionsverlauf sollen sich ähnliche Symptome und Erkrankungen wie im Menschen entwickeln. In Kooperation mit dem Kantonsspital St. Gallen, Schweiz, gehen Forscher in einem Coronavirus-Modell in der Maus der Frage nach, wieso viele Patienten im Rahmen der COVID-19-Erkrankung den Geruchssinn verlieren.

Bevor neue Impfstoffe oder pharmazeutische Wirkstoffe am Menschen getestet werden dürfen, müssen in der sogenannten präklinischen Phase die Wirksamkeit und die Unbedenklichkeit der neuen Substanzen am Tier untersucht werden. Dafür müssen geeignete Tierarten gefunden und die Versuchsplanung an die jeweiligen Fragestellungen angepasst werden. Für die Untersuchungen an SARS-CoV-2 könnten dies Frettchen, Kaninchen, Hamster oder Mäuse sein. Die Planungen folgen dabei den höchstmöglichen Tierschutzstandards sowie den Vorgaben der Biosicherheitsstufe 3 (BSL3).

Bei schweren Verläufen einer COVID-19-Infektion spielt Sauerstoff eine entscheidende Rolle für das Überleben der Patienten. Es ist daher erforderlich, die Immunabwehr unter reduzierten Sauerstoffbedingungen zu untersuchen, um die grundlegenden Mechanismen des Krankheitsverlaufes zu verstehen. TiHo-Forscher haben bereits eine Technik etabliert, mit der sie die Sauerstofflevel im infizierten Gewebe, also dort, wo die Immunzellen aktiv sind, im Tierversuch messen können. Die ermittelten Werte sollen abschließend für die Erstellung von Tierversuchsersatzmethoden eingesetzt werden.

N-RENNT ist ein Forschungsnetzwerk für Infektionen im Gehirn. Viele neurologische Krankheiten werden durch Infektionen ausgelöst. Viren, Bakterien oder Parasiten können bei Menschen genau wie bei Tieren die Ursache für Erkrankungen des Zentralnervensystems (ZNS) sein oder den Krankheitsverlauf negativ beeinflussen. Und auch bei COVID-19 wurde schon über neurologische Schäden berichtet, wie beispielsweise der Verlust des Geschmackssinns. In dem Netzwerk sollen neurologische Schäden durch COVID-19 untersucht werden.

Der Forschungsverbund „R2N – Replace und Reduce aus Niedersachsen – Ersatz und Ergänzungsmethoden für eine zukunftsweisende biomedizinische Forschung“ wird vom Niedersächsischen Ministerium für Wissenschaft und Kultur gefördert. Ziel ist es, Methoden zu finden, die es erlauben, biomedizinische Forschung im Bereich der Lungeninfektionen bei Mensch und Tier zu betreiben und auf Tierversuche zu verzichten. In einem Teilprojekt des Verbundes baut die TiHo eine Gewebe- und Zellbank auf. Dafür sammeln und konservieren die Forscherinnen und Forscher Proben mit Zellen und Gewebeanteilen aus dem Atmungsapparat. So stehen die Proben jederzeit für Projekte bereit, um an Alternativen für Tierversuche zu forschen. Diese Gewebe- und Zellbank nutzen die TiHo-Forscherinnen und TiHo-Forscher jetzt auch für die Coronaforschung.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert an der TiHo seit 2019 das Graduiertenkolleg VIPER – Virusdetektion, Pathogenese und Intervention. Ziel von VIPER ist es, eine neue Generation von Virusforscherinnen und Virusforschern auszubilden, die neuen und wiederauftretenden Virusinfektionen auf den Grund gehen. Für drei Jahre arbeiten 28 junge Virusforscherinnen und Virusforscher an ihren Doktorarbeiten. Viele Erkenntnisse aus diesen Arbeiten können für die Coronaforschung genutzt werden. Zudem nehmen sie an speziell auf die Virusforschung zugeschnittenen Lehrveranstaltungen und Praktika teil, in denen sie lernen, wo verschiedene Viren vorkommen, wie sie mit den Zellen von Menschen und Tieren interagieren und wie sie nachzuweisen und zu bekämpfen sind. In dem Forschungsprogramm arbeiten unterschiedliche Fachdisziplinen interaktiv zusammen. 

Im Projekt ANI-CoV wird untersucht welche Haus- und Nutztierarten sowie exotische Tierarten für das SARS-CoV-2 empfänglich sind und möglicherweise dieses Virus auf den Menschen oder weitere Tierspezies übertragen können. Der Fokus des Projektes liegt auf Haus- und Nutztiere, da Menschen in regelmäßigen und engen Kontakt zu diesen Tieren stehen. Die Empfänglichkeit wird mittels primärer Zellkulturen, welche aus dem oberen und unteren Respirationstrakt gewonnen werden, untersucht. 
Darüber hinaus wird der Einfluss einer SARS-CoV-2-Infektion auf morphologische und funktionelle Veränderungen im respiratorischen Gewebe untersucht. Außerdem werden zelluläre Faktoren und/oder virale Anpassungen identifiziert, die für den viralen Eintritt in neue Wirtsarten erforderlich sind. 

Die Forschung an SARS-CoV-2 und die Wirksamkeitsprüfungen von Arzneimittelkandidaten gegen das Virus sind nur in Labors der Sicherheitsstufe 3 möglich. S3-Labors sind nicht in allen Forschungseinrichtungen vorhanden und das Arbeiten unter sogenannten S3-Bedingungen ist sehr herausfordernd. Im Rahmen des Projekts wird ein Coronavirus-Modell etabliert, mit dem auch unter der niedrigeren Sicherheitsstufe 2 gearbeitet werden kann. Das Modell basiert auf nicht-infektiösen virusartigen Partikeln. Diese sogenannten »virus-like particles« sind Viruspartikel, die keine Nukleinsäuren enthalten, wodurch sie nicht mehr in den Zielzellen vermehrt werden können und daher auch zu Impfzwecken eingesetzt werden. Mithilfe dieser virusartigen Partikel können Wirkstoffkandidaten unter S2-Bedingungen in alternativen In-vitro- und Ex-vivo-Modellen, wie z. B. in humanen Präzisionslungenschnitten (PCLS), getestet werden. Ein solches SARS-CoV-2-Modell kann auch zur Untersuchung von Risikofaktoren für schwerere Verläufe in gefährdeten Gruppen genutzt werden.

Patienten mit einem schweren Verlauf einer COVID-19-Erkrankung müssen oft beatmet werden, nicht-invasiv oder auch auf der Intensivstation. In beiden Fällen ist ein Monitoring – ein Überwachen der Atemfunktion und der Atemparameter – erforderlich. Die Patienten und auch das medizinische Personal sollten möglichst vor einer Virusinfektion geschützt werden. Ein intelligenter Virenfilter, der sowohl bei der nicht-invasiven als auch bei der invasiven Beatmung eingesetzt werden kann, soll diesen Schutz ermöglichen. In dem Projekt Filter4Flow entwickeln Fraunhofer-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler in Kooperation mit den Firmen Aircontrols und ELK einen solchen intelligenten Virenfilter – eine neuartige Kombination aus schnellen Sensorelementen zur Atemstrom-, Druck- und Atemgasmessung sowie einem Virenfilter. Hierbei werden die Signale digitalisiert und schnell und kabellos zu einem Atemsystem oder einer Patientenüberwachungseinrichtung (z. B. App) übertragen. Der intelligente Virenfilter ermöglicht ein genaues, zuverlässiges und gleichzeitig preisgünstiges Monitoring der Atmung einer hohen Patientenzahl bei gleichzeitiger Filterfunktion zum Infektionsschutz für Patient und Personal. Dies trägt dazu bei, einen befürchteten Engpass an Beatmungsplätzen zu verhindern.

In diesem Projekt werden Coronavirus-Proteine hergestellt, die besonders im Fokus stehen als Kandidaten für diagnostische Zwecke, therapeutische Zielproteine und als mögliche Kandidaten für proteinbasierte Impfstoffe – als Impfstoff gegen SARS-CoV-2, aber auch für die Zeit danach. Zur Identifizierung von Wirkstoffen werden geeignete Tests entwickelt und auf die am HZI vorhandenen Substanzbibliotheken (ca. 40.000 Substanzen) angewandt. Wechselwirkung von Wirkstoffen und Antikörpern mit den Coronavirus-Proteinen werden über biophysikalische Verfahren analysiert, um Affinitäten und Inhibitionskonstanten zu bestimmen. Weiterhin werden strukturbiologische Methoden wie Cryo-Elektronenmikroskopie oder Röntgenstrukturanalyse zum Einsatz kommen. Die Wirkung der Wirkstoffkandidaten wird im Assay mit dem intakten Virus validiert.

Seit Ausbruch der Coronakrise werden immer mehr Informationen zu SARS-CoV-2 in öffentlichen Bioinformatik-Datenbanken integriert. Die Datenbankmanagementgruppe unter der Leitung von Professor Stefano Ceri am Politecnico di Milano will Biologinnen und Biologen bei der Interpretation der zunehmenden Informationen unterstützen. Im Rahmen des ERC Advanced Grants „Data-Driven Genomic Computing“ hat das Forscherteam die Suchmaschine GenoSurf entwickelt, die es Biowissenschaftlern ermöglichen soll, frei zugängliche menschliche Sequenzierungsdaten nach einer Vielzahl verfügbarer Kriterien abzufragen. Um zum Verständnis des Corona-Virus und seiner Ausbreitung beizutragen, erweitert die Gruppe GenoSurf um Virusgenome und beginnt mit frei zugänglichen Informationen über SARS-CoV-2. Das Forschungszentrum L3S ist an der Integration von Genomveränderungen in die Suchmaschine beteiligt und unterstützt Lernansätze für Daten, die eine maschinelle Erstellung biologischer Hypothesen ermöglichen.

Mit der Rechercheplattform PubPharm bietet der Fachinformationsdienst (FID) Pharmazie an der TU Braunschweig einen umfassenden und service-orientierten Zugang zu pharmazeutischen Informationsressourcen. Einerseits leistet der FID so einen signifikanten Beitrag für die Volltextversorgung des Faches durch Lizenzierung von Fachzeitschriften des Spezialbedarfs, die an den Hochschulstandorten des Faches campusweit zugänglich sind. Andererseits bieten die zentralen Dienste des FID gegenüber anderen Plattformen nachgefragte Alleinstellungsmerkmale, wie z.B. innovative, auf Wirk- und Arzneistoffe fokussierte Recherche-Tools. So wird mit einer semantisch angereicherten Suche, die auf Machine-Learning-Technologien beruht, eine Anzeige verwandter Substanzen, Erkrankungen/Symptome und Gene bei der Suche nach Arzneistoffen und Erkrankungen/Symptomen ermöglicht. Zugleich sind frei zugängliche fachspezifische Informationsressourcen (u.a. DrugBank, BRENDA, PubChem, ChEMBL) eingebunden, die weitere wirkstoffbezogene Daten liefern.

Die aktuelle Coronavirus Pandemie zeigt, dass sich bio-medizinische Rechercheplattformen flexibel und schnell neuen Informationsbedürfnissen anpassen müssen, um Wissenschaftler*innen mit aktuellen Informationen zu versorgen. Die kontextbasierten Services des FID  wurden deshalb im Hinblick auf COVID19 sowie SARS-COV-2 aktualisiert und in PubPharm integriert. Der FID beteiligt sich auch an der Open Research Challenge zu COVID19 (vgl. CORD-19 Research Challenge des Allen Institute for AI). Die zugehörigen ca. 50.000 Volltextpublikationen wurden mit einer eigens entwickelten Tagging-Pipeline annotiert. Diese Annotationen wurden anschließend der Community zur Verfügung gestellt. Die entsprechenden Services werden natürlich kontinuierlich mit der Veröffentlichung neuer Literatur erweitert.

Entscheidend für die Innovationskraft ist die enge Kooperation zwischen der Universitätsbibliothek Braunschweig (UB) und dem Institut für Informationssysteme (IfIS) der TU Braunschweig, die einen forschungsorientierten Ansatz bei der Entwicklung neuer Dienste ermöglicht. Innovative Recherchemöglichkeiten werden durch die Wissenschaftler*innen aus der Pharmazie evaluiert, was ihren Nutzen für das Retrieval sicherstellt.

Das Altern des Immunsystems (Immunseneszenz) ist durch Veränderungen der T- und B-Zell-Funktion gekennzeichnet, die zu einer verminderten Immunleistung und einer erhöhten Morbidität und Mortalität beitragen. Dies erklärt auch, warum ältere Menschen ein erhöhtes Risiko für schwere Verläufe von COVID-19 aufweisen. Wenig bekannt ist, welche Bedeutung die Versorgung mit Mikronährstoffen hierbei spielt. Ziel der Studie ist es, bei Seniorinnen ab 70 Jahren Zusammenhänge zwischen Ernährung und Immunfunktion zu charakterisieren und der Frage nachzugehen, inwieweit eine zusätzliche Gabe von Mikronährstoffen die Immunfunktion beeinflusst.

Personen mit chronischen Erkrankungen weisen ein erhöhtes Risiko für schwere Verläufe von COVID-19 auf. Dies gilt auch für Adipöse und Diabetiker. In metabolischer Hinsicht scheint dies auf die hiermit einhergehende chronisch niederschwellige Entzündung (low-grade-inflammation) und deren Folgen zurückzuführen zu sein. Gegenstand des Projekts sind die immunologischen Veränderungen bei moderatem Übergewicht und einer prädiabetischen Stoffwechsellage. Im Kern steht dabei die Frage, inwieweit ein neuartiges marines Öl aus Calanus finmarchicus antientzündliche Eigenschaften besitzt und die Insulinsensitivität bei Prädiabetikern erhöhen kann.

Die Ernährungsweise nimmt wesentlichen Einfluss auf die Gesundheit. Neben der dominierenden omnivoren Lebensmittelauswahl mit vergleichsweise hohem Fleischverzehr hat die vegane Ernährungsweise in den vergangenen Jahren für viel Aufmerksamkeit gesorgt, obwohl der Anteil an Veganern gering ist. Demgegenüber gewinnen Flexitarier auch zahlenmäßig stark an Bedeutung. Sie  verzehren zwar Fleisch, allerdings in geringen Mengen und situationsabhängig. Bislang fehlen vergleichenden Untersuchungen zu den Auswirkungen dieser drei Ernährungsmuster auf Ernährungs- und Gesundheitsstatus. Dabei mangelt es insbesondere an Daten zur Immunkompetenz. Das Projekt zielt daher darauf ab, diese Wissenslücken zu schließen, um Empfehlungen für eine nutritive Optimierung der Immunleistung ableiten zu können.

In dem Kooperationsprojekt mit der Firma Fiber-To-Go GmbH wird ein Prüfsystem für filtrierende Vliesstoffe entwickelt. Dieses System soll in der Prüfung von Vliesstoffen und filtrierenden Schutzausrüstungen für Epidemie- und Pandemiefälle eingesetzt werden und den Stand der Technik bereits bestehender Systeme deutlich überschreiten. Hierbei steht die Berücksichtigung der Anwendungsbedingungen im Vordergrund, was für aktuelle Prüfverfahren nach DIN EN 149 nicht gilt. Diese arbeiten mit Aerosolen („Gemisch aus festen oder flüssigen Schwebeteilchen in einem Gas“) aus Natriumchlorid-Lösung und Paraffinöl, die zur Prüfung der Filterwirkung nicht die Eigenschaften des jeweiligen Erregers berücksichtigen und folglich auch nicht die Wechselwirkung mit dem zu prüfenden Vliesstoff abbilden. Der zu entwickelnde Prüfstand wird mit einem Pumpsystem ausgestattet, das es erlaubt anwendungsorientierte Atemvorgänge abzubilden und den Prüfkörper unter physiologischen Bedingungen mit einem Prüfaerosol zu beaufschlagen. Das Prüfaerosol bildet ein ungefährliches Virus-like-Fluid, welches die physikalischen Eigenschaften eines jeweiligen Virus ähnelt und in einem speziell entwickelten Aerosolgenerators vernebelt wird. Die Filterleistung des Prüfkörpers und ggf. zerstörende Wirkung des Vlieses gegenüber dem Virus-Modell wird mit optischen Verfahren inline bestimmt.
 

Untersuchung zur Beurteilung von Aerosolverteilungen und damit Verteilung von Sars-CoV-2, z.B. in Hörsälen.

Das rechtswissenschaftliche Forschungsprojekt des House of Insurance untersucht zunächst verschiedene Deckungsfragen bei der Betriebsschließungsversicherung und Veranstaltungsausfallversicherung im Kontext der Corona-Pandemie. Ausgangspunkt ist dabei die Frage, in welchem Umfang Infektionskrankheiten wie COVID-19 von den Allgemeinen Versicherungsbedingungen der am Markt tätigen Versicherer erfasst werden und inwieweit bestehende Risikoausschlüsse für Seuchen und Pandemien eingreifen. Darüber hinaus nimmt das Projekt eine mögliche Haftung von Versicherungsvermittlern wegen einer Beratungspflichtverletzung in den Blick und thematisiert Fragestellungen zu Gefahrerhöhung und Versicherungsschutz bei einer Infektion mit dem Coronavirus.

Weitere Informationen folgen.

Erfahren Sie hier mehr zu diesem Projekt der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH).

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