Research

Funder: BMBF WIR! - Wandel durch Innovation in der Region
Funding number: WIR2206 191119
Funding amount: 411,360.00 €
Duration: September 2020 – August 2023

[German] In Mitteleuropa wurde der Rundblättrige Sonnentau (Drosera rotundifolia) und der Mittlere Sonnentau (Drosera intermedia) traditionell bei Erkrankungen der oberen Atemwege eingesetzt. Trotz der anerkannten Wirksamkeit ist Sonnentau heutzutage nicht mehr in der rationellen Phytotherapie zu finden. Grund dafür ist, dass Sonnentau unter Naturschutz steht und dadurch in den meisten Europäischen Ländern nicht mehr gesammelt werden darf. Im Rahmen des Projektes soll nachgewiesen werden, dass Sonnentau, der in Mecklenburg-Vorpommern kultiviert wurde, gegenüber importierten Arzneidrogen qualitativ hoch überlegen ist. Zunächst soll die bestehende Anbaumethode von Sonnentau überprüft und weiterentwickelt werden, um sowohl optimale Wirkstoffausbeuten zu erreichen, als auch ökonomische Kriterien zu erfüllen. Um die Abgrenzung von Sonnentau aus Mecklenburg-Vorpommern gegenüber minderwertigen Importwaren (z.B. Drosera madagascariensis) zu gewährleisten, sollen chemisch-analytische Qualitätsstandards erarbeitet werden. Diese sollen sicherstellen, dass nur Drosera rotundifolia (und ggf. D. intermedia) für die Herstellung von Arzneimitteln zulässig ist und mithilfe der erarbeiteten analytischen Standards überprüft werden kann. Neben den analytischen Methoden ist es ein Ziel, die wissenschaftliche Grundlagen für die pharmazeutische Anwendung zu erarbeiten. Dazu soll die Wirksamkeit von Sonnentau-Extrakten aus MV gegen verschiedene Pathogene wie Bakterien und Hefen nachgewiesen und mögliche phytotherapeutische Anwendungen abgeleitet werden. Weiterhin soll im Rahmen des beantragten Fördervorhabens der wissenschaftliche Nachweis der Unbedenklichkeit von Sonnentau bei einem Einsatz am Menschen erbracht und der bisher noch völlig unbekannte molekulare Wirkmechanismus adressiert werden. Basierend auf den Ergebnissen der Arbeiten sollen weitere neue Einsatzmöglichkeiten untersucht und ein erstes Funktionsmuster in Form einer oralen Arzneiform entwickelt werden. Das Gesamtziel des Vorhabens ist es, notwenige Forschungs- und Entwicklungsarbeit zu leisten, um ein neuartiges pflanzliches Arzneimittel basierend auf Sonnentau zu etablieren.

Funder: BMBF
Funding amount: 264,655.00 €
Duration: June 2021 – May 2024

The IFZO sub-project on the entry of substances into the Baltic Sea and the spread of antibiotic-resistant E. coli aims to expand the scientific basis of the sustainability transformation in the Baltic Sea region in an area that has not yet been comprehensively investigated. In addition to investigating the change in behavior in the context of the Baltic Sea literacy concept, necessary gaps in knowledge must be closed in order to enable appropriate behavior. In close collaboration with the University Medicine Greifswald and the Friedrich Loeffler Institute, antibiotic residues and the presence and effects of antibiotic-resistant germs (ESBL-producing E. coli) are monitored along the route from the clinic via the sewage treatment plant to the Baltic Sea in accordance with the One Health approach. A consolidation of knowledge in this research field also serves as an important component for the transformation of the Baltic Sea area into a sustainable region.

Funder: Landesförderinstitut Mecklenburg-Vorpommern
Funding amount: 150,000.00 €
Duration: July 2021 – July 2023

[German] Der Bedarf an qualitativ hochwertigen Arzneipflanzen in der Pharmazeutischen Industrie ist hoch und nimmt stetig zu. Gleichzeitig sinken jedoch die weltweiten Ressourcen und Bestände werden durch Wildsammlung zunehmend bedroht. Auch ist es durch die hohe Variabilität und zunehmende Umweltverschmutzung immer schwieriger aktuellen Qualitätsansprüchen zu genügen.

Mecklenburg-Vorpommern bietet aufgrund seiner Agrarökonomischen Infrastruktur und Historie nahezu ideale Bedingungen für den Anbau von Arzneipflanzen. Ziel ist es daher in Zusammenarbeit mit lokalen Kooperationspartnern neue Techniken des Anbaus zu entwickeln, die Qualität durch ein standardisiertes Verfahren sicherzustellen und neue Nutzungsmöglichkeiten für klassische Arzneipflanzen zu erschließen. Zur Sicherung der Qualität werden neue Monitoring-Verfahren entwickelt und Indikatoren in der Pflanzenentwicklung und Physiologie untersucht, die einen Rückschluss über den Wirkstoffgehalt und damit den optimalen Erntezeitpunkt zulassen. Die Entwicklung unter unterschiedlichen klimatischen Bedingungen wird ebenfalls untersucht.

Project leader: Dr. Gerold Lukowski (Institute of Marine Biotechnology e.V.)
Funder: BMEL
Funding number: 28N203300
Funding amount: 449,528.56 €
Duration: October 2021 – September 2024

Multi-resistant pathogens cause infections that are difficult to treat. Considering an increased occurrence of new types of resistant pathogens, it is important to curb these diseases spread. The majority of multi-resistant pathogens can colonize or infect farm animals as they do it at humans.

Therefore, an alternative material development, which naturally prevents the spread of multi-resistant pathogens in livestock using ingredients that inhibit colonization and stimulate the immune system, is urgently needed.

As a part of the project, substances are to be developed that prevent the growth of resistant germs on cow udder teats (mastitis). Results from previous experiments showed that lipid-containing marine organisms include ingredients with antibacterial properties. An innovative process for microencapsulation of marine organisms developed by us could make these health-promoting ingredients usable with an efficiency that would never be achieved with untreated biomasses.

In order to achieve this goal, new types of biomatrices based on antibacterial microalgae should be developed that use the parallel effect of both, biological and physical mechanisms, for prophylaxis. Due to complex requirements in animal husbandry, existing antimicrobial algae have to be tested for animal pathogens, as well as further development of microencapsulation methods, special semi-solid formulations and novel test methods is necessary. At the project's end, the aim is to examine the suitability for practical use of new biomatrices on an in vitro skin model of cow udder teat. The proposed concept could prevent spreading of multi-resistant pathogens and thus significantly reduce the usage of antibiotics in dairy farming.

Funder: FNR
Funding number: 2220MT003
Funding amount: 202,000.00 €
Duration: November 2021 – October 2024

[German] Methodenverbesserung zum Nachweis von Herbiziden in Rohrkolben mittels High Performance Liquid Chromatography (HPLC) und Liquid Chromatography–Mass Spectrometry (LCMS), Methodenentwicklung Nachweis Schwermetalle in Rohrkolben mittels Atomic Absorption Spectroscopy (AAS)

Funder: BMBF Plant3_InnoInvest "WIR! - Plant3 lnnovationsfördernde Infrastruktur"
Funding number: 03WIR!22IL1
Funding amount: 169,000.00 €

Funder: BMBF Plant3_InnoInvest "WIR! - Plant3 lnnovationsfördernde Infrastruktur"
Funding number: 03WIR!22IL1
Funding amount: 54,000.00 €

Funder: BMBF Innovationsraum: BaMS-RüBio - Blaue Bioökonomische Kreislaufwirtschaft für Rügen (Teilprojekt 5) - Umsetzungsphase
Funding number: 031B0915L5
Funding amount: 96,480.00 €
Duration: January 2022 – December 2024

[German] Das Projekt RüBio hat zum Ziel in Bergen auf Rügen ein integriertes Konzept der blauen bioökonomischen Kreislaufwirtschaft zu realisieren. Durch die Kombination einer Kreislaufanlage basierten Aquakultur von Speisefischen, dem Anbau von Heil- und Nutzpflanzen, der Fütterung von Insekten auf Grundlage regional anfallender biogener Reststoffe und der Kultivierung von Mikroalgen mit nährstoffreichen Prozesswässern werden vier wichtige biologische Systeme auf innovative Art und Weise miteinander verknüpft.

Die bestehenden Lieferengpässe für Heilpflanzen werden sich angesichts des fortschreitenden Klimawandels, der damit verbundenen Konkurrenz um Anbauflächen und der Zerstörung der Habitate von Arzneipflanzen in Zukunft noch verschlechtern. Einige Arzneipflanzen stehen in ihren Heimatregionen am Rand der Ausrottung (z. B. Teufelskralle) oder sind bisher nicht kultivierbar. Es müssen dringend Alternativen geschaffen werden, um den Bedarf decken zu können. Hier setzt das Teilprojekt an, indem es Grundlagenwissen zu den nötigen Wachstumsbedingungen dieser Pflanzen generiert und den Bedarf an Nährstoffen und Wasser für die Kultur ermittelt, was für die Modellierung bioökonomischer Prozesse essenziell ist. Darüber hinaus soll eine Vernetzung von Fischzucht und Heilpflanzenanbau über Hydroponiksysteme erforscht werden. Begleitend wird die Qualität der angebauten Pflanzen mit Methoden des Europäischen Arzneibuchs geprüft. Bioaktivitätsgeführt sollen die Anbaubedingungen optimiert werden. Für die Bewertung der antiviralen Aktivität werden in-vitro-Zellkultursysteme mit lokal im Mund-Rachen-Raum vorkommenden Viren (z. B. Coronaviren, Coxsackie-A-Viren) herangezogen. Parallel wird in in-vitro-Versuchen die proliferations- und wundheilungsfördernde Wirkung der Pflanzen untersucht. Neben Landpflanzen enthalten auch Algen Sekundärstoffe mit interessanten Bioaktivitäten, weshalb auch Algen­-Kulturen hinsichtlich ihrer antiviralen und wundheilungsfördernden Eigenschaften untersucht werden.

Funder: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL), Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR)
Funding number: 2221MT012X
Funding amount: 211,360.80 €
Duration: February 2023 – January 2026

[German] Im Fokus des Vorhabens SoMoMed steht die Erforschung einer nachhaltigen Produktion von Sonnentau und Moltebeere auf Torfmoosen in Paludikultur. Sonnentau wird seit Jahrhunderten als Heilpflanze zur Behandlung von Atemwegserkrankungen eingesetzt und die Moltebeere ist aufgrund ihres hohen Vitamin C und E Gehalts ein viel verwendetes Superfood in Nordeuropa.
Der Rohstoff-Bedarf an Sonnentau und Moltebeere wird in Europa hauptsächlich aus Wildsammlungen gedeckt, jedoch sind Wildsammlungen als Rohstoffquelle nicht nachhaltig und gefährden langfristig die natürlichen Bestände. Viele Gründe sprechen daher für einen regionalen Anbau beider Pflanzen. Sonnentau und Moltebeere sind typisch für nasse, nährstoffarme Hochmoore und können somit auch in Kombination mit Torfmoosen auf wiedervernässten Mooren angebaut werden. Diese klimaschonende Bewirtschaftung (Paludikultur) stellt eine Alternative zur herkömmlichen, entwässerungsbasierten, landwirtschaftlichen Moornutzung dar, die mit hohen Treibhausgasemissionen verbunden ist. Durch die genetische Charakterisierung ausgewählter europäischer Sippen hinsichtlich medizinisch wirksamer Inhaltsstoffe und Produktivität soll eine Grundlage für die züchterische Auslese geschaffen werden. Sorten mit hohem Wirkstoffgehalt und hoher Produktivität können somit für weitere Anbau-Tests ausgelesen werden. Durch Optimierung der Kulturbedingungen können Wirkstoffgehalte und Biomasseerträge noch weiter verbessert werden. Zur Erforschung des nachhaltigen Anbaus ist eine ökonomische und ökologische Analyse unabdingbar. Daher soll

1. das Marktpotential von Anbaukulturen analysiert,
2. die Kosten des Anbaus ermittelt,
3. ökologische Effekte abgeschätzt und
4. nachhaltige Geschäftsmodelle entlang der Wertschöpfungskette entwickelt werden.

Die Auswertungen fließen in die Entwicklung von nachhaltigen Geschäftsmodellen des Anbaus von Sonnentau und Moltebeere in Paludikultur ein.

Funder: HZI Fonds
Funding amount: 83,338.00 €
Duration: December 2020 – July 2022

Multi-drug-resistant pathogens (MDR) have been identified as an increasing threat to humans and animals worldwide. Besides the identification and development of new antibiotic compounds, the exploration of alternative strategies not requiring the use of antibiotics gains considerable importance. Among these potential alternatives, microbiota-based decolonization approaches have delivered promising preliminary results. However, decolonization of Gram-positive MDR bacteria is seemingly easier to achieve than decolonization of multi-drug-resistant Gram-negatives. Also promising are specific natural compounds possibly exhibiting significant antibacterial activity such as polyphenols and tannins. The combination of these plant-based compounds with probiotic bacterial species could help to decolonize the gut of animals with MDR pathogens and facilitate the reestablishment of colonization resistance. We aim to identify microbiota consortia that successfully compete with MDR bacteria in the gut lumen and plant compounds that elicit bactericidal activity against MDR pathogens and thus, in combination, enable decolonization of these pathogens. Using stool samples of wild and matching farm animals (e.g wild duck vs. brood duck; ruminants vs. dairy cattle; wild boar vs. fattening pig) we first aim to assess the level of colonization resistance (CR) against MDR pathogens by spiking stool samples with marked MDR bacteria such as ESBL-producing E. coli, carbapenem-resistant K. pneumoniae and MRSA and screen the proportion of MDR bacteria by selective plating of stool samples on antibiotic plates. In parallel, stool samples of the same animals will be spiked with both bioactive plant-based natural compounds (phenols and tannins) and assessed for their levels of CR using the same in vitro stool assays. Second, we aim to isolate specific competing probiotic strains from "MDR-clearing" samples, and third, evaluate these new therapeutics to decolonize the gut of MDR carrying farm animals including in-depth whole-genome sequence and initial mode-of-action analysis of selected bacterial strains.