Antimikrobielle Resistenzen (AMR) sind eine globale Herausforderung. Die Viehzucht stellt ein bedeutendes Reservoir für luftgetragene AMR-Bakterien dar. Dieses Teilprojekt schließt Wissenslücken zur Übertragung von zoonotischen Erregern wie Francisella tularensis und Staphylococcus aureus zwischen Menschen, Tieren und Pflanzen und konzentriert sich dabei auf Staub als neuen Verbreitungsweg. Zu den Zielen gehören die Charakterisierung von kontaminiertem Staub aus Ferkelhaltungsbetrieben, um dessen Rolle bei der Übertragung von AMR-Bakterien und Francisella tularensis bzw. Staphylococcus aureus zu verstehen und die Umsetzung von Interventionsmaßnahmen, wie z. B. die Bewertung von Desinfektionsmethoden bei Staubbelastung. Darüber hinaus werden im Rahmen des Projekts evidenzbasierte Empfehlungen für politische Entscheidungsträger und öffentliche Gesundheitsdienste entwickelt, um wirksame Präventions- und Kontrollstrategien zu unterstützen. Dabei ist besonders wichtig, dass der Transfer der wissenschaftlichen Ergebnisse Zugang zu Meldewegen und entsprechenden Entscheidungsträgern findet.

Mikrobielle Resistenzen (AMR) wurden von den Vereinten Nationen als eine der sechs globalen, neu auftretenden Umweltherausforderungen identifiziert. Die Tierhaltung ist ein wichtiges Reservoir und Quelle für AMR-Bakterien, weil 73% aller weltweit verabreichten Antibiotika in der Veterinärmedizin eingesetzt werden. Die genauen Mechanismen, wie diese Krankheits- und Zoonoseerreger auf Menschen, Tiere und Pflanzen übertragen werden, sind jedoch weitgehend unklar. AiRisk zielt darauf ab, einen Teil dieser Wissenslücke zu schließen, indem ein neuartiger Verbreitungsweg ins Visier genommen wird: Staub. Staub bildet eine interessante Verbindung zwischen den Bereichen von One Health und erleichtert die Übertragung von AMR-Bakterien und Zoonose-Erregern aus der Landwirtschaft in die Umwelt, auf Tiere und den Menschen. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Staub die bakterielle Überlebensfähigkeit in der Luft durch die Förderung der Biofilmbildung erhöhen kann und die Empfindlichkeit von Bakterien gegenüber Desinfektionsmitteln verändern kann. Daher ist es entscheidend, Desinfektionsmaßnahmen im Kontext der Staubbelastung zu bewerten. Im AiRisk Projekt übernimmt das ATB die führende Rolle für den Tierbereich und die Landwirtschaft. Es werden Staubpartikel aus Schweineställen auf ihre Konzentration, Größe und Masse charakterisiert, sowie ihre Beladung mit pathogenen Bakterien und Antibiotikaresistenzgenen. Dabei wird der Einfluss verschiedener Umweltbedingungen, Orte in Stall und des Tierhaltungssystems untersucht. Es wird gemessen und modelliert, wie stark die Emissionen von Stallstaub in die umliegende Umwelt sind, um somit eine Risikobewertung im Sinne von One Health durchführen zu können. Im zweiten Schritt wird ein Luftdekontaminisationssystem für den Stall entwickelt und bewertet. Alle hier gewonnenen Daten werden Stakeholdern und den zuständigen Bundesbehörden zur Verfügung gestellt um auf die wachsende Bedrohung durch AMR bestmöglich reagieren zu können.

Antimikrobielle Resistenzen (AMR) stellen eine ernste Bedrohung für die öffentliche Gesundheit dar, da sie die Wirksamkeit von Antibiotika verringern und die Behandlung von Infektionen erschweren. Die Tierhaltung ist ein wichtiges Reservoir und Quelle für AMR-Bakterien, die über die Luft übertragen werden können. Übertragungswege und -mechanismen sind unklar, aktuelle Modelle berücksichtigen dies nicht ausreichend. AiRisk zielt darauf ab, diese Lücke zu schließen, indem ein neuartiger Verbreitungsweg untersucht wird: Staub. Das Teilvorhaben des Forschungszentrum Borstel untersucht die mikrobielle Zusammensetzung und die Verbreitung von Antibiotikaresistenzgenen (ARGs) in luftgetragenem Staub ("Bioaerosolen") aus Schweineställen. Ziel ist es, zu verstehen, welche Bakterien und Resistenzfaktoren an Staubpartikeln haften, wie sie sich über die Luft verbreiten und welchen Beitrag sie zur Übertragung resistenter Keime auf Mensch, Tier und Umwelt leisten. Es verbindet die Erfassung der Bioaerosolbelastung in der Umgebung von Ferkelställen, sowie die damit assoziierte Verbreitung von Antibiotikaresistenzgenen mit der Grundlagenforschung zu den Mechanismen der Überlebensfähigkeit luftübertragbarer mikrobieller Krankheitserreger im Aerosol. Insbesondere die mikrobielle Zusammensetzung, das durch Pathogenität und assoziierte Antibiotikaresistenzen verursachte Gefahrenpotenzial, sowie die biophysikalischen Eigenschaften von Stallstäuben stehen im Fokus. Die Erkenntnisse aus der biophysikalischen, (meta- )genomischen und mikrobiologischen Charakterisierung der gesammelten Aerosolproben, dienen im weiteren Projektverlauf außerdem der Entwicklung laborgenerierter Referenzstäube, an welchen die Tenazität von staubassoziierten Mikroorganismen, unter der Berücksichtigung verschiedener Umweltparameter wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und UV-Strahlung, untersucht wird.

Staubaerosolpartikel können durch Winderosion, mechanische Bodenbearbeitung, oder durch Belüftung von Tierställen in die Atmosphäre eingetragen werden. Aufgrund ihrer Herkunft können an ihnen Krankheitserregern anhaften. Ziel dieses Teilvorhabens ist es, Erkenntnis über die luftgetragene Ausbreitung dieser Staubaerosolpartikel zu gewinnen. Dabei sollen folgende Fragestellungen adressiert werden: Mit Blick auf die unterschiedlichen Emissionsszenarien und variierenden meteorologischen Bedingungen, wie weit und in welche Richtung werden Staubpartikel durch die Luft transportiert und wo werden die Partikel abgelagert? Im Rahmen dieses Teilvorhabens sollen diese Fragestellungen anhand von numerischen Modellsimulationen beantwortet werden. Für die geplanten Arbeiten wird ein Aerosolpartikelmodell verwendet, welches den Weg der Staubaerosolpartikel durch die Atmosphäre von der Quelle, über den Transport in der Atmosphäre und damit die luftgetragene Verbreitung, bis hin zur Ablagerung in der Umwelt und damit der Entfernung der Staubpartikel aus der Atmosphäre beschreibt. Um das Modell für die im Rahmen dieses Projekts definierten Fragen anwenden zu können, sind verschiedene Modellentwicklungen und Arbeitsschritte notwendig, die im Rahmen des Teilprojekts ‚Modellsimulationen‘ am TROPOS durchgeführt werden sollen. Insbesondere wird die numerische Parametrisierung, welche den Eintrag der Aerosolpartikel in die Atmosphäre beschreibt, dahingehend weiterentwickelt, um die verschiedenen Emissionsszenarien abbilden zu können. Mit Blick auf das Verbundvorhaben liefern die Modellsimulationen wertvolle Informationen zur Ausbreitung einschließlich Richtung und Distanz in Abhängigkeit von verschiedenen Emissionsszenarien sowie meteorologischen Bedingungen und Wetterlagen. Zusammen mit der Expertise der Verbundpartner soll damit das Risiko möglicher Kontamination der Umwelt und damit das Infektionsrisiko durch Luftübertragung abgeschätzt werden.

Der Verbund AiRisk adressiert bestehende Wissenslücken bezüglich der Übertragung von AMR-Bakterien und zoonotischen Krankheitserregern – wie Francisella tularensis – zwischen Mensch, Tier und Pflanze, wobei der Schwerpunkt auf Staub als neuartigem Übertragungsweg liegt. Unter Einsatz eines One-Health-Ansatzes integriert das Projekt Fachwissen aus den Bereichen öffentliche Gesundheit, Veterinärmedizin und Umweltgesundheit, um Prävention, Überwachung und Gegenmaßnahmen zu verbessern. Das Ziel des Teilprojekts "Risiko- und Krisenkommunikationsstruktur für einen One-Health-Ansatz" besteht darin, ein Konzept zu entwickeln, das die effektive Kommunikation von Risiken in Krisensituationen ermöglicht. Dazu werden relevante Interessengruppen im gesamten One-Health-Bereich identifiziert – darunter Überwachungsbehörden, Entscheidungsträger sowie die allgemeine Öffentlichkeit. Ziel ist die Etablierung eines integrierten Systems für Risiko- und Krisenkommunikation, das die interdisziplinäre Zusammenarbeit erleichtert und eine bessere Einhaltung krisenrelevanter Vorschriften durch die Bevölkerung fördert. Die Kommunikationsstruktur wird anhand hypothetischer Szenarien getestet, um ihre Anpassungsfähigkeit an reale Krisen – beispielsweise Ausbrüche arzneimittelresistenter Bakterien wie F. tularensis – zu überprüfen. Zudem wird durch die Entwicklung einer agilen Kommunikationsstrategie die Flexibilität und langfristige Nachhaltigkeit gesichert. Als zentraler Output ist ein umfassendes Handbuch zur Kommunikationsstruktur vorgesehen, das als Leitfaden für alle Akteure im One-Health-Netzwerk dient. Diese Maßnahmen stärken die kollektive Fähigkeit, auf Gesundheitskrisen zu reagieren, Risiken zu minimieren und die öffentliche Gesundheit zu schützen.

Antimikrobielle Resistenzen (AMR) stellen eine ernste Bedrohung für die öffentliche Gesundheit dar, da sie die Wirksamkeit von Antibiotika verringern und damit die Behandlung von Infektionen erschweren. Die Tierhaltung ist ein wichtiges Reservoir und Quelle für AMR-Bakterien, die durch Staub über die Luft übertragen werden können und dadurch potenziell eine große räumliche Kontamination auslösen. Auch andere biologische Gefahren (z. B. Vogelgrippe, Schweinepest oder absichtlich ausgebrachte gesundheitsschädliche Stoffe) können sich durch Stäube als Träger der Pathogene ausbreiten. In AiRisk soll dieser Verbreitungsweg untersucht werden. Stäube können die Infektiosität von Erregern erhöhen und diese über weite Strecken transportieren und erhöhen somit das Potenzial für eine Pandemie. Stäube verbinden somit die Gesundheit von Menschen, Tieren und Pflanzen. Zur Pandemieprävention und -reaktion ist deshalb die interdisziplinäre Zusammenarbeit im Sinne des One Health-Ansatzes notwendig. Das Teilvorhaben Endanwenderperspektive und Praxistransfer stellt insbesondere den Praxistransfer sicher und bringt die Endanwenderperspektive in das Projekt ein. Das technische Arbeitsziel des Teilvorhabens ist die Evaluierung der einsatzrelevanten Aspekte im Rahmen der Ausbreitung von und Kontamination durch pathogentragende Stäube. Praktische Aspekte aus Bevölkerungsschutzperspektive werden in das Forschungsprojekt eingebracht. Zudem werden Praktiken im Katastrophen- und Zivilschutz im Rahmen des Projektes verfeinert und erweitert. Ein wesentliches hiermit verbundenes technisches Arbeitsziel ist die Ausarbeitung und Optimierung von Standardverfahrensweisen. Im Ergebnis wird die Sicherheit der Einsatzkräfte verbessert und die Effektivität sowie Effizienz der Maßnahmen werden gesteigert. Somit werden zukünftige Einsatzlagen schneller abgearbeitet und die Sicherheit für Menschen, Tiere und belebte Umwelt wird erhöht.