In diesem Vorhaben wird die Bedeutung von Tier-assoziierten Staphylococcus aureus für den Menschen untersucht; insbesondere werden dabei MRSA der klonalen Linie CC398 berücksichtigt. Wichtige Teilaspekte der geplanten Arbeiten sind: 1) Epidemiologische Studien zur Erfassung der nosokomialen Übertragung von MRSA CC398. 2) Durchführung von Studien zur Erfassung der Bedeutung des auch bei Tier-asoziierten MRSA vorkommenden Methicillin-Resistenzgens mecC für die phänotypische Expression von Low-level Beta-lactam Resistenz. 3) Durchführung von Transkriptomanalysen in MRSA CC398. 4) Durchführung von Ganzgenomanalysen zur Erfassung der Wirtadaptation nach Übertragung von MRSA CC398 vom Tier auf den Menschen. 5) Durchführung von Untersuchungen zur Resistenz von Tier-assoziierten MRSA gegenüber Beschichtungen aus Metallionen. 6) Studien zur Effektivität von Phagen-Endolysinen gegenüber Tier-assoziierten MRSA. 7) Studie zum Erfolg von Dekolonisationstherapien bei Anwendung in Personengruppen die mit MRSA CC398 besiedelt sind.

Der stetige Anstieg an LA-MRSA Isolaten des klonalen Komplexes 398 (CC398) in der Tierhaltung und im Klinikumfeld in manchen Regionen Deutschlands weist darauf hin, dass dieser Isolat-Typ besonders erfolgreich darin ist, sich an verschiedene ökologische Habitate anzupassen. Das vorrangige Ziel dieses Projektes ist daher die Identifikation und Charakterisierung molekularer Mechanismen, die zum Erfolg dieser CC398 Isolate beitragen, sowohl Menschen als auch Tiere erfolgreich kolonisieren und infizieren zu können. Darüber hinaus soll das Potenzial klinisch relevanter LA-MRSA Linien, über einen horizontalen Gentransfer Fremd-DNA aufzunehmen und diese innerhalb der Spezies S. aureus zu verbreiten, untersucht werden.  Zur Beantwortung dieser Fragen sind folgende Versuche geplant: A) Die Fähigkeit zur Aufnahme von Fremd-DNA soll mithilfe klassischer Labormethoden wie dem "filter-mating", Phagen-Transduktionsassays und Co-Kultivierungsassays ermittelt werden. B) Die geplanten in vivo-Expressionsanalysen sollen per Microarray-Technologie (basierend auf der Agilent-Plattform) bzw. per Multiplex qRT-PCR (basierend auf der GeXP-Plattform) erfolgen. C) Die Erstellung einer Transkriptionsstartpunkt-Karte für CC398 Isolate soll mittels RNA-Direktsequenzierung (RNA-seq) per Hochdurchsatzsequenzierungen erfolgen. D) Die Interaktionsfähigkeit von LA-MRSA mit tierischem und menschlichem Gewebe soll per Rasterkraftmikroskopie analysiert werden.

Die beiden Teilprojekte 3 und 5 befassen sich mit Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA) entlang der Lebensmittelkette. Im TP 5 werden Untersuchungen zur Ausbreitung von MRSA in der Primärproduktion Schwein durchgeführt. Dabei soll die Kontaktstruktur zwischen Schweinen, zwischen Schweinen und Betreuungspersonal, sowie zwischen Schweinen und deren Umwelt unter Praxisbedingungen untersucht werden. Als Ergebnis wird ein entsprechendes Modell der MRSA Ausbreitung entwickelt. Das Modell zur MRSA-Ausbreitung innerhalb der Betriebe wird mit dem bereits entwickelten Modell zur Beschreibung der MRSA-Ausbreitung zwischen Betrieben kombiniert, um optimierte Interventionsstrategien angeben zu können. Im TP 3 steht das Übertragungsrisiko von MRSA über das Endprodukt Lebensmittel auf Verbraucher/innen im Fokus der Untersuchungen. Dabei sollen insbesondere die folgenden Fragestellungen anhand einer Kombination aus epidemiologischen bzw. labor-experimentellen in vitro- und invivo-Methoden adressiert werden: 1. Welches Risiko besteht im Zusammenhang mit einer möglichen Kreuzkontamination von Lebensmitteln, dem verwendeten Equipment und/oder dem Menschen mit MRSA im Küchenumfeld? 2. Welches Risiko einer Kolonisation des Menschen mit MRSA besteht nach dem Verzehr von kontaminierten Lebensmitteln? 3. Wie hoch ist das Gesamtrisiko einer Kolonisation des Menschen mit MRSA, die über Lebensmittel in das Küchenumfeld eingetragen werden? Zur Beantwortung der 1. Frage sollen Studien zur Kreuzkontamination/Übertragung von MRSA im Küchenumfeld sowie exp. Untersuchungen mit MRSA zur Kreuzkontamination durchgeführt werden. Im zweiten Teil sind exp. Fütterungsversuche beim Schwein zur Frage der Dosis-Wirkungsbeziehung von MRSA nach oraler Infektion geplant. Schließlich ist vorgesehen, eine mögliche Übertragung von MRSA im Haushalt, zu modellieren.

Die MRSA-Verbreitung innerhalb der Betriebe wird bisher mit einem mean field Ansatz (SIS Differentialgleichungsmodell) abgebildet. Bei diesem Modell wird von einer zufälligen Kontaktstruktur zwischen Tieren ausgegangen. Dieses Modell soll durch ein Modell der experimentell ermittelten Kontaktstruktur ersetzt werden. Außderem sollen neue oder für Staphylokokken ungewöhnliche antimikrobielle Resistenzgene in Isolaten, welche entsprechende Resistenzphänotypen zeigen, aber keine bekannten Resistenzgene aufweisen, identifiziert werden. Insbesondere werden Isolate mit molekulargenetischen Methoden untersucht, die Resistenzen gegenüber sogenannten Reserve-Antibiotika für die Humanmedizin zeigen.

Das Vorhabenziel sind die Entwicklung von Strategien bzw. Ansatzpunkten zur Bekämpfung von MRSA im Sinne des "One-Health"-Gedankens: Praxisnahe Empfehlungen für die Verbesserung der Arbeitsplatzsicherheit für veterinärmedizinische Mitarbeiter und zum Schutz der animalen Patienten sowie deren Besitzer werden durch eine Studie zur Implementierung und Evaluierung gezielter Hygienemaßnahmen erarbeitet. Außerdem werden durch eine Screeningstudie die Prävalenz und das Genom von neuen, potentiell zoonotischen MRSA-Varianten (z. B. „mecC-MRSA") in klinischem Untersuchungsmaterial von Haustieren untersucht. Darüber hinaus werden weit verbreitete zoonotische S. aureus hinsichtlich ihrer möglicherweise besonderen genetischen, metabolischen und funktionalen Eigenschaften durch die Erstellung von vergleichbaren Pathogenprofilen untersucht. Auf diesem Wege könnten neue Ansatzpunkte für die Bekämpfung zoonotischer MRSA identifiziert werden.

Ziele des Vorhabens sind die weitere Entwicklung von epidemiologischen Methoden und Ableitung von molekularen diagnostischen Merkmalen aus der Erreger-Charakterisierung für das rechtzeitige Erkennen des Auftretens und der Verbreitung von ursprünglich Tier-assoziierten MRSA mit Ausbreitungsfähigkeit beim Menschen und besonderen Virulenz-Eigenschaften. Arbeitsprogramm: 1) Durchführung interdisziplinär konzipierter Studien zu Besiedlung/Infektionen mit LA-MRSA bei Menschen mit beruflicher Exposition über Fleischprodukte infolge Beruflicher Tätigkeit in Groß-Küchen. 2) Konzipieren und Durchführung einer interdisziplinär angelegten Studie zur nasalen Besiedlung mit LA-MRSA bei Anwohnern von konventionellen Mastanalgen. 3) Besiedlung und Infektionen mit MRSA bei Besitzern/ Reitern von Sportpferden. 4) Weiterführen der Kohorte zur nasalen Besiedlung von Tierärzten mit LA-MRSA. 5) Untersuchung der dabei anfallenden Originalproben von Tieren und von Menschen auf neuartige und wichtige Antibiotika-Resistenzgene. 6) Molekulare Charakterisierung der gewonnen MRSA-Isolate im Hinblick auf Wirts-Adaptation und Virulenz-Eigenschaften.