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Aktuelle Projekte

Pneumocystis spp. zählen zu den Pilzen und können in einer großen Anzahl von Säugetieren Pneumonien verursachen. Bei Mensch und Ratte wurde eine hohe Infektionsrate festgestellt, aber auch beim Schwein konnte Pneumocystis in 51% der Schweine mit Lungenentzündung und in 73% der Schweine ohne respiratorische Symptome nachgewiesen werden. Beim Menschen kann die Kolonisation der Lunge mit Pneumocystis zu verschiedenen potentiell wichtigen klinischen Effekten, wie zum Beispiel der Entstehung einer akuten Pneumonie, der Übertragung auf andere Menschen oder der Beteiligung an der Entstehung von Lungenkrankheiten führen.

Die Schweinehaltung unterscheidet sich von Haltungsbedingungen anderer Tierarten dadurch, dass verschiedene Altersgruppen gemeinsam in einem Stall gehalten werden. Dieser Faktor fördert das Auftreten von polymikrobiell bedingten Krankheiten und gerade Atemwegserkrankungen verbreiten sich sehr leicht und stellen eine der wichtigsten Krankheitsursachen dar. Daten aus Voruntersuchungen zeigten, dass Pneumocystis ein förderlicher Kofaktor polymikrobiell bedingter respiratorischer Erkrankungen sein kann. Vor allem die Infektion von jungen Schweinen kann von wirtschaftlicher Bedeutung sein, da Entwicklungsdefizite, die früh im Leben auftreten, nur schwer ausgeglichen werden können.

Derzeit ist das Genom von Pneumocystis carinii F. sp. suis (im vorliegenden Antrag als Pneumocystis suis bezeichnet) nahezu unbekannt. Durch die Sequenzierung des gesamten Pneumocystis suis-Genoms werden nicht nur dessen Struktur, sondern auch Informationen über metabolische und andere biologische Eigenschaften verfügbar. Wir planen, diese Daten in weiterer Folge mit jenen von anderen Pneumocystis-Spezies zu vergleichen. Die Charakterisierung des Genoms wird zu einem besseren Verständnis der Entstehung und Entwicklung der Pneumocystis-Pneumonie beim Schwein beitragen und die Richtung für die Entwicklung neuer Strategien die Diagnose, Behandlung und Prävention betreffend vorgeben.

Die Untersuchung von Pneumocystisjirovecii beim Menschen zeigte, dass die jeweilige Pilzkonzentration in den Lungen abhängig vom jeweiligen Pneumocystis-Genotyp, aber auch vom Vorliegen bestimmter Koinfektionen stark variieren kann. Neben der Sequenzierung des Pneumocystis suis-Genoms planen wir die Ermittlung der Heterogenität dieses Erregers. Die Analyse von Proben aus verschiedenen Betrieben eröffnet die exzellente Möglichkeit zu untersuchen, ob unterschiedliche Pneumocystis suis-Genotypen existieren. Außerdem können mögliche Assoziationen zwischen diesen Genotypen und der Pneumocystis suis-Konzentration, dem Alter der Tiere, klinischen Symptomen und bestimmten Koinfektionen sowie die Pneumocystis suis-Epidemiologie auf Herdenbasis evaluiert werden.


Mitarbeiter:
Univ.-Prof. Dr. Herbert Weissenböck
Priv.-Doz. Dr. Christiane Weissenbacher-Lang

Kooperationspartner:
Univ.-Prof. Dr. Wolfgang Sipos, Universitätsklinik für Schweine, Veterinärmedizinische Universität Wien
Prof. Dr. Liang Ma, Critical Care Medicine Department, NIH Clinical Center, Bethesda, Maryland, USA
Dr. Ousmane Cissé, Critical Care Medicine Department, NIH Clinical Center, Bethesda, Maryland, USA

Projektzeitraum: 09/2018 – 08/2021

Finanzierung:
FWF - Fonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung

Trotz intensiver Forschung bleibt Herzstillstand eine der häufigsten Todesursachen der modernen Gesellschaft. Nur sehr wenige Patienten überleben einen Herzstillstand mit gutem neurologischem Outcome. Am Tiermodell (Ratte und Schwein) werden die Auswirkungen von Herzstillstand und Reperfusion auf das Gehirn untersucht. Als therapeutische Ansätze werden unterschiedliche Reanimationsarten und milde Hypothermie getestet.
 

Beteiligte Mitarbeiter:
Dr. Sandra Högler
Univ.-Prof. Dr. Peter Schmidt, Dipl.ECVP

Kooperationspartner:
Dr. Sandra Högler, Abteilung für Labortierpathologie, Vetmeduni Vienna
Prof. Sterz, Dr. Wolfgang Weihs, Department für Notfallmedizin, Med.Uni.Vienna
Prof. Sipos, Klinik für Schweine, Vetmeduni Vienna
Catharina Duvigneau, Institut für Biochemie, Vetmeduni Vienna

Finanzierung:
FWF - Fonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung
Hochschuljubiläumsstiftung der Stadt Wien
AKH

Im Rahmen der Diagnostik übermittelte tote Tiere stellen häufig das Initialereignis bei der Erkennung und weiteren Nachverfolgung neuartiger Krankheiten dar (Beispiele: Usutu Virus Infektion und West Nile Virus Infektion in Österreich).

Darauf aufbauend werden in manchen Fällen Überwachungs- und Monitoringprogramme initiiert, im Rahmen welcher Daten zur Inzidenz, Epidemiologie und generellen Bedeutung neu auftretender Krankheiten erhoben werden.

Beteiligte Mitarbeiter:
Univ.-Prof. Dr. Herbert Weissenböck, Dipl.ECPHM
Priv.-Doz. Dr. Christiane Weissenbacher-Lang

Kooperationspartner:
Institut für Virologie
Veterinärmedizinische Mikrobiologie, Universität Budapest
Institute of Vertebrate Biology, Czech Academy of Sciences
Universitätsklinik  für Schweine
AGES

Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass aviäre Hämosporidien (Gattungen von Plasmodium, Haemoproteus und Leucocytozoon) nicht nur gutartige Kommensalen sind, sondern häufig tödliche Infektionen bei Vögeln verursachen. Die Pathogenität wird überwiegend durch Gewebsstadien dieser Parasiten bedingt, die sich in verschiedenen Zelltypen entwickeln und zu einer Blockade von Blutgefäßen und Gewebeschäden führen. Gegenwärtig gibt es kaum Kenntnisse zur Langzeitpersistenz dieser Infektionen und das Vorhandensein ruhender Parasitenstadien, über die Zielzellen replikativer Gewebestadien, zur Auswirkung von Mischinfektionen auf das Ausmaß von Gewebeschäden, sowie zur Frage, ob 18S ribosomale RNA in bestimmten Entwicklungsstadien von aviären Malaria-Parasiten unterschiedlich exprimiert sind.

In dieser Studie sollen folgende Hypothesen getestet werden: (1) In Analogie zu Malaria-Parasiten von Primaten weisen aviäre Hämosporidien auch genetisch unterschiedliche Varianten der ribosomalen 18S-RNA in Wirten (Vögeln) und Vektoren (Stechmücken oder Gnitzen) auf. (2) Rückfälle bei Vogelmalaria werden durch ruhende Gewebsstadien verursacht, die durch ausreichend empfindliche molekulare Nachweismethoden sichtbar gemacht werden können. (3) Die exoerythrozytäre Vermehrung von Vogelmalaria-Parasiten der Vögel ist auf wenige spezialisierte Wirtszelltypen in verschiedenen Geweben beschränkt und verursacht in Mehrfachinfektionen stärkere Gewebsläsionen.

Zunächst werden differentiell exprimierte 18S rRNA-Varianten durch varianten-spezifische Sonden in Vogelwirten und Arthropodenvektoren dargestellt. Diese Ergebnisse sind die Basis der nachfolgenden Projektteile. Ruhende Stadien sollen durch ein hochsensibles In-situ-Hybridisierungsverfahren in experimentell infizierten Kanarienvögeln sichtbar gemacht werden. Die Wirtszelltypen, die die Vermehrung von Parasiten in verschiedenen Geweben unterstützen, werden durch Doppelmarkierungsansätze mit Antikörpern für bestimmte Zellmarker und molekulare Sonden für Hämosporidien identifiziert. Schließlich soll die Auswirkung von Mischinfektionen mit zwei oder mehr Hämosporidienarten mittels Doppelmarkierungen untersucht werden.

Die Mehrzahl der angegebenen Forschungsfragen wurde bisher nicht angesprochen (ruhende Stadien und differenzielle Expression von rRNAs bei Vogelmalaria) oder nicht auf vergleichbar überzeugende Weise untersucht (Identifizierung von Zelltypen, die die Vermehrung von Vogelmalaria-Parasiten ermöglichen, Auswirkungen von Mischinfektionen auf die Schwere der Gewebeschäden).


Mitarbeiter:
Univ.-Prof. Dr. Herbert Weissenböck, Dipl.ECPHM, Projektleitung
Dr. Josef Harl, Postdoc
MMag. Tanja Himmel PhD, Postdoc

Kooperationspartner:
Dr. Gediminas Valkiunas, Mikas Ilgunas, PhD, Nature Research Centre, Vilnius, Litauen

Projektzeitraum: 10/2020 - 09/2023

Finanzierung:
FWF - Fonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung

Während in der Pathologie traditionell Gewebeproben mithilfe eines Lichtmikroskops untersucht werden, setzt die digitale Pathologie auf das Erstellen, Verwalten und Untersuchen von digitalen Mikroskopiebildern. Sogenannte Whole-Slide Image (WSI) Scanner ermöglichen das Digitalisieren von gesamten histologischen Präparaten, welche anschließend digital durch UntersucherInnen betrachtet (digitale Mikroskopie) oder durch Computersoftware ausgewertet (automatisierte Bildanalyse) werden können. Es ergeben sich zahlreiche innovative Anwendungsmöglichkeiten für die histopathologische Diagnostik, Forschung und Lehre. Hinsichtlich der Diagnostik von chirurgischen Gewebeproben sind generelle Vorteile der digitalen Pathologie, im Vergleich zur herkömmlichen Lichtmikroskopie, unter anderem die hohe Arbeitsflexibilität (z.B Homeoffice), Optimierung der Arbeitsabflüsse und das genauere und reproduzierbarere Bestimmen von quantitativen Parametern. Letztere kann vor allem durch automatisierte Bildanalysen, insbesondere mittels Methoden der künstlichen Intelligenz, erreicht werden. Obwohl diagnostische Labore die digitale Pathologie zunehmend als Untersuchungsmodalität integrieren, werden zurzeit automatisierte Bildanalysen allerdings aufgrund der geringen Verfügbarkeit von Bildanalysesoftware und der unzureichenden Erkenntnisse über die Leistung und Zuverlässigkeit noch nicht routinemäßig angewendet.

Die Zielsetzung dieses Forschungsprojektes ist es innovative Softwarelösungen unter Einbeziehung von Methoden der künstlichen Intelligenz zu entwickeln und für die diagnostische Anwendung zu validieren. Zusammen mit Kooperationspartners von der Technischen Hochschule Ingolstadt (Arbeitsgruppe Prof. Dr. Marc Aubreville), Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (Arbeitsgruppe Prof. Dr. Katharina Breininger), Freien Universität Berlin (Arbeitsgruppe Prof. Dr. Robert Klopfleisch) und Animal Medical Center New York (Dr. Taryn A Donovan) werden verschiedene relevante diagnostische Fragestellungen, insbesondere auf dem Gebiet der Tumorpathologie, bearbeitet. Schwerpunkt sind die Optimierung der Algorithmen, um eine breite Anwendung in verschiedenen Laboren zu ermöglichen, die verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten zu erforschen, den Einfluss auf Qualität und Effizienz der Diagnose / Prognose zu untersuchen sowie Vor- und Nachteile bzw. Limitationen der automatisierten Bildanalyse herauszuarbeiten.

Computerisierte Detektion von Mitosefiguren (grüne Kasten) in einem histologischen Präparat eines kaninen Mastzelltumors. 

Heatmap der Mitoseverteilung in einem kaninen Mastzelltumor als Hilfestellung für PathologenInnen die Tumorregion mit der höchsten Mitosedichte zu finden.