Research Projects & Service

Die Laborgruppe Heitmann untersucht die Interaktion von Viren und Stechmücken unter wechselnden Bedingungen. Genauer untersucht die Laborgruppe folgende Themendfelder:

Studien zur Vektorkompeten
Virusevolution in der Mücke
Einfluss von Larviziden auf Vektorkompetenz
Untersuchungen des Viroms deutscher Stechmücken
Genetik deutscher Stechmücken
Arthropodenzucht

Studien zur Vektorkompetenz

Die Untersuchung der Vektorkompetenz von einheimischen, invasiven und tropischen Stechmücken für verschiedene Viren ist ein zentraler Forschungsschwerpunkt meiner Laborgruppe. Hierbei werden Stechmücken mittels einer artifiziellen Blutmahlzeit mit Arboviren infiziert und darauf untersucht, ob sich nach einem bestimmten Zeitraum im Speichel der Stechmücken infektiöse Viruspartikel befinden. So wird analysiert, ob unsere einheimischen Stechmücken eingeschleppte tropische Viren übertragen können, oder ob invasive Stechmückenspezies unter unseren gemäßigten klimatischen Bedingungen als Überträger eine Gefahr darstellen. Für die Experimente werden sowohl Stechmücken aus unser Artropodenzucht als auch im Feld gesammelte Stechmücken verwendet. Bei der Feldarbeit werden wir unterstützt durch die Arbeitsgruppe Vektorkontrolle (Dr. Renke Lühken), sowie durch die KABS und das Institut für Dipterologie.

Die Untersuchung des Vektorpotentials abundanter deutscher Stechmückenspezies, sowie invasiver Stechmückenspezies in Deutschland wie bspw. der "asiatischen Tigermücke" Aedes albopictus, für das Tahyna-Virus ist Teil des Projektes CuliFo III (FKZ2819107A22). Des Weiteren wird die minimale Infektionsdosis für die Aufrechterhaltung des West-Nil-Virus-Infektionszyklus in Stechmücken untersucht.

Die Validierung des Einsatzes von FTA-Karten zur Stechmücken- und Arboviren-Surveillance wird in Kooperation mit der AG Vektorkontrolle (Dr. Renke Lühken) ebenfalls im Rahmen des CuliFo III Projektes untersucht. FTA-Karten (Flinder Technology Associates cards) sind eine kostengünstige Alternative zu bisherigen Surveillance-Systemen, die Validierung wurde bisher allerdings nur für Arboviren in tropischen Gebieten durchgeführt. Die Validierung für die in Europa verbreitete Arboviren Usutu Virus und Sindbis Virus sind Gegenstand dieses Projektes.

Die komplexen Einflüsse des Klimawandels, biotischen Interaktionen eines Ökosystems und menschlichen Eingriffen auf den Übertragungszyklus von Arboviren werden im Biodiversa Projekt DiMoC erforscht.

Gemeinsam mit der Goethe Universität und dem Robert Koch Institut wird der Einfluss von Hitzeereignissen auf den West-Nil-Virus-Zyklus in Deutschland unter besonderer Berücksichtigung des Vektors Culex pipiens biotype pipiens untersucht. Dieses Projekt (kurz HEAT) wird durch die Nationale Forschungsplattform für Zoonosen gefördert.

In Kooperation mit der Universität Helsinki werden finnische Stechmücken auf ihre Vektorkompetenz für West-Nil- und Usutu-Virus untersucht.

A researcher in a full protective suit is seen taking something out of the climate cabinet in a laboratory — Entnahme eines Stechmückenkäfigs aus Klimaschrank im BSL3-Insektarium ©BNITM

Virusevolution in der Mücke

Landesforschungsförderung Zelluläre Mechanismen von Infektionen - ZeMeIn

Durch die Globalisierung und das damit verbundene hohe, internationale Reiseaufkommen, werden humanpathogene Arboviren verschleppt und durch dortige indigene sowie invasive Stechmücken lokal verbreitet. Arboviren sind in der Lage sich in kürzester Zeit an neue Stechmückenspezies anzupassen, welches eine Ausbreitung dieser Viren in neue Regionen begünstigt oder aber Einfluss auf die Infektiosität und Pathogenität haben kann. Zielsetzung in diesem Projekt ist die Untersuchung der Veränderung der genetischen Diversität von verschieden Viren wie das Östliche Pferdeenzephalomyelitis Virus (EEEV) bei der systemischen Infektion von Stechmücken (Charakterisierung von Viruspopulationen in verschiedenen Gewebekompartimenten– „bottleneck“-Effekt) mittels Next Generation Sequencing (NGS) und den Einfluss der intrawirtsspezifischen Selektion in der Stechmücke auf Infektiosität/Fitness im Vertebraten-System (Zellkultur) zu klären. Dieses Projekt erfolgt in Zusammenarbeit mit der Laborgruppe Cadar.

Grafik Quasispecies composition — Schemata zur Methodik der Untersuchung von Quasispezies ©Jansen, created with Biorender

Einfluss von Larviziden auf Vektorkompetenz

Larvizide werden zur Eindämmung von Massenauftreten von Stechmücken unter anderem auch in Deutschland eingesetzt. Auch bei Ausbruchsgeschehen von Arbovirosen wird Vektorbekämpfung teils mittels Larviziden durchgeführt, wie z.B. um die Übertragung von West-Nil-Virus zu einzudämmen. Es ist bekannt, dass einige Larvizide in subletaler Dosis einen Einfluss auf das Mikrobiom von Stechmücken haben und damit auch die Vektorkompetenz beeinflussen können. Es wird der Fragestellung nachgegangen werden, ob verschiedene Larvizide in subletaler Dosis einen Einfluss auf die Vektorkompetenz einheimischer und invasiver Stechmücken in Deutschland haben und ob die Fitness der Stechmücken negativ beeinflusst wird. Damit sollen Aussagen über mögliche Nebeneffekte des Einsatzes von Larviziden in der Ausbruchsbekämpfung getroffen werden. Dieses Projekt erfolgt in Kooperation mit der AG Vektorkontrolle.

Untersuchungen des Viroms deutscher Stechmücken

Der Einfluss von Insektenviren auf die Infektion mit Arboviren ist bislang noch nicht ausreichend bekannt und Gegenstand einiger laufender Projekte. In Zusammenarbeit mit der NGS Core Facility wird das Virom aller Stechmückenarten, die in Vektorkompetenzstudien eingesetzt werden, analysiert um mögliche Zusammenhänge mit der Vektorkompetenz aufzudecken. Hierbei konnte z.B. das insektenspezifische Wiesbaden Virus (WBDV) identifiziert werden, was einen Einfluss auf die Übertragung von Arboviren durch die in Deutschland invasive Stechmückenspezies Aedes koreicus hat. So konnten wir zeigen, dass die Ko-Infektion von WBDV die Infektion mit Chikungunya Virus in der Stechmücke erhöht, während kein Einfluss auf die Infektion mit Zika Virus zu beobachten war.

Genetik deutscher Stechmücken

Die genetische Analyse der invasiven Spezies Aedes albopictus, auch asiatische Tigermücke genannt, erlaubte einen Einblick in die Ausbreitung dieser Spezies in Deutschland. Mittels einer Mikrosatellitenanalyse konnte gezeigt werden, dass die in Deutschland etablierten Populationen zu verschiedenen Zeitpunkten an verschiedenen Orten eingeschleppt wurden. Dieses Projekt wurde in Zusammenarbeit mit Dr. Renke Lühken und Prof. Dr. Tannich durchgeführt.

Arthropodenzucht

In der Arthropodenzucht des BNITMs werden verschiedene Stechmückenspezies gezüchtet, hierfür stehen 3 Klimazellen zur Verfügung. Unter unterschiedlichen Bedingungen werden sowohl einheimische als auch tropische Mücken gezüchtet, zusätzlich dazu werden im Sommer Wildfänge aus dem Feld aufgezogen. Zu den aktuellen Laborstämmen zählen Aedes aegypti, Aedes albopictus, Anopheles stephensi, Culex quinquefasciatus und Culex pipiens biotype molestus.

Anfragen von Presse, Schulen etc. werden gerne beantwortet, bitte wenden Sie sich dafür an die Presseabteilung.