Noch bestehende Wissenslücken sollen erforscht werden

Die konventionelle Produktion von Fleisch mit landwirtschaftlichen Nutztieren leistet einen wichtigen Beitrag zur Versorgung der Bevölkerung mit tierischem Protein. Sie steht jedoch wegen negativer Effekte auf Umwelt und Klima sowie im Zusammenhang mit ethischen Aspekten und sich ändernden Essgewohnheiten in der Kritik. Zudem soll die Weltbevölkerung bis zum Jahr 2050 auf zehn Milliarden Menschen wachsen. Um diesen Zielkonflikt zu lösen, setzt eine steigende Zahl von Startups, Investoren und großen Lebensmittelproduzenten weltweit auf sogenanntes „In-vitro-Fleisch“, das direkt aus Zellen landwirtschaftlicher Nutztiere hergestellt wird. Jedoch sind wesentliche wissenschaftliche Fragen zu klären, bevor Produkte aus zellbasierter Landwirtschaft als ethisch einwandfreie, gesunde und klimafreundliche Alternative zu herkömmlichem Fleisch in Deutschland und der EU vertrieben werden können.

Die Wissenschaftlerin PD Dr. Monika Röntgen und ihr Team am Forschungsinstitut für Nutztierbiologie (FBN) möchten in dem gemeinsam mit Partnern gegründeten multidisziplinären Forschungskonsortium „CELLZERO Meat“ die bestehenden Wissenslücken schließen und nachhaltige Verfahrenslösungen entwickeln. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Projekt „CELLZERO Meat“ unter Federführung des FBN mit 1,19 Millionen Euro. Das Projekt wird in Übereinstimmung mit den in der „Nationalen Forschungsstrategie Bioökonomie 2030“ und der „Nationalen Politikstrategie Bioökonomie“ dargelegten Zielen und Leitlinien der Bundesregierung durchgeführt.

„Wir haben starke Partner an unserer Seite und ganz neue Forschungsansätze“, betonte die Projektleiterin PD Dr. Monika Röntgen. Zum Forschungsverbund gehören das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. in Greifswald (MV), die Hochschule Anhalt in Bernburg (Sachsen-Anhalt) sowie die PAN-Biotech GmbH in Aidenbach (Bayern).

Drei Hauptprobleme müssen gelöst werden
„Es gibt eine Reihe von ungelösten wissenschaftlichen Hürden, die eine Herstellung zellbasierter Fleischalternativen und damit auch die Entstehung eines Marktes bisher verzögert haben. Wir wollen einen Beitrag dazu leisten, diese zu überwinden“, so Röntgen. „Projektziel ist daher die Entwicklung eines Verfahrens, dass auf den Ergebnissen der eigenen Grundlagenforschung basiert. Im Fokus steht dabei, Alternativen für drei Hauptprobleme der zellbasierten Produktion von tierischem Protein zu finden und umzusetzen. Das betrifft den Einsatz von fötalem Kälberserum und Antibiotika in den für die Zellkultur genutzten Nährmedien sowie die Nutzung gentechnischer Verfahren“, sagte die Wissenschaftlerin.

Seit 2018 forscht das FBN unter Leitung von PD Dr. Monika Röntgen bereits zu zellbasiertem Fleisch. „Unsere langjährige Forschung zur Muskelentwicklung beim Schwein und zur Funktionalität muskulärer Stammzellen war die Basis der Projektidee zu CELLZERO Meat, die in einer bereits vom BMBF geförderten Sondierungsphase erfolgreich geprüft und weiterentwickelt wurde. In einer zweijährigen Machbarkeitsstudie, die im Juli 2022 startete, wird nun in einem innovativen Forschungsnetzwerk daran gearbeitet, wesentliche Verfahrensschritte praktisch umzusetzen.“

Hochspezialisierte Partner im Netzwerk
Das FBN-Team um PD Dr. Monika Röntgen ist für die zellbiologischen Aspekte des Verfahrens verantwortlich, welches ohne gentechnische Interventionen auskommt und alle Schritte von der Gewinnung des Ausgangsmaterials bis zum zellbasierten Produkt (Wurst bzw. geformtes Fleisch) umfasst. Durch die Partner an der Hochschule Anhalt wird parallel erforscht und untersucht, welche fleischtechnologischen, funktionellen und sensorischen Rohstoffeigenschaften für die Erzeugung eines schmackhaften und gesunden Lebensmittels aus tierischen Zellen erforderlich sind.

„Uns ist es wichtig, dass die benötigten Stammzellen ethisch vertretbar, das heißt nicht-invasiv und ohne Tötung oder Leid von Tieren, gewonnen werden können,“ unterstrich die Veterinärmedizinerin. Ersatzprodukte für fötales Kälberserum, das aus dem Blut ungeborener Kälber gewonnen wird, und neue Nährlösungen für die Zellkulturen werden in Zusammenarbeit mit dem bayerischen Unternehmen PAN-Biotech GmbH entwickelt. Damit während des gesamten Prozesses auf den Einsatz von Antibiotika verzichtet werden kann, wird am INP in Greifswald ein neues, rückstandsfreies Dekontaminationsverfahren auf Plasma-Basis entwickelt.

Markteinführung im Fokus
„Die zellbasierte Fleischproduktion ist ein hochkomplexer und derzeit noch sehr kostenintensiver Prozess. Es müssen in multidisziplinärer Zusammenarbeit skalierbare Herstellungsverfahren und eigenständige Technologien entwickelt werden, die Lösungen für die biologischen Prozesse, aber auch für deren technische Umsetzung unter Beachtung von Nachhaltigkeits- und ethischen Aspekten beinhalten. Deshalb wird noch einige Zeit vergehen, bis Zellkulturfleisch auf unserer Speisekarte steht. Wir sind aber davon überzeugt, dass es möglich ist, wissenschaftlich fundierte und ethisch unbedenkliche Verfahren zu entwickeln. Denn an dem Fleisch der Zukunft führt angesichts der Welternährungslage kein Weg vorbei“, so die Wissenschaftlerin.

In spätestens zwei Jahren sollen die Ergebnisse des Forschungsverbundes präsentiert werden. Dann werden auch Themen wie Verwertbarkeit und Markteinführung eine entscheidende Rolle spielen.

Partner im Netzwerk CELLZERO Meat
Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e. V. (INP) Greifswald (MV)
Das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e. V. (INP) gehört weltweit zu den führenden Forschungsinstituten im Bereich physikalischer Plasmen, deren Grundlagen und technischen Anwendungen. Mit derzeit etwa 200 Wissenschaftlern, Ingenieuren und weiteren Fachkräften ist das INP die größte außeruniversitäre Forschungseinrichtung zu Niedertemperaturplasmen in Europa.

Ansprechpartnerin:
Dr. Sybille Hasse (sybille.hasse@inp-greifswald.de) www.inp-greifswald.de

Hochschule Anhalt (HSA) in Bernburg am Campus Köthen (Sachsen-Anhalt)
An der Hochschule Anhalt (Anhalt University of Applied Sciences) mit Ihren drei Standorten in Köthen, Dessau und Bernburg studieren über 7.000 junge Menschen aus über 100 Ländern und erlangen einen Bachelor-, Master- oder auch Promotionsabschluss. Die HSA ist eine der forschungsintensivsten Hochschulen für Angewandte Wissenschaften in ganz Deutschland, insbesondere in den Bereichen Life Sciences und Technikwissenschaften. Bereits seit mehr als 25 Jahren sorgen Forscherteams an der Hochschule Anhalt für Innovationen in den Bereichen Prozess- und Technikentwicklungen für die Lebensmittelproduktion und Produktentwicklungen von Lebensmitteln. Sowohl die gesunde Ernährung als auch eine nachhaltige Produktion stehen im Mittelpunkt der anwendungs- und transferorientierten Arbeit.

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Wolfram Schnäckel (wolfram.schnaeckel@hs-anhalt.de) www.hs-anhalt.de/lef/

PAN-Biotech GmbH (Bayern)
Das 1988 gegründete Unternehmen entwickelt und produziert in Deutschland Zellkulturprodukte für die Forschung und die Bio-Pharma-Industrie weltweit. Schwerpunkte der Produktpalette beinhalten sowohl Zellkulturmedien und Supplemente für diverse Zellkulturen, als auch Pufferlösungen und andere Reagenzien für die Aufreinigung von Zellkultur-basierten Produkten in industriellen Prozessen. Aufgrund seiner Flexibilität und der Vielfalt der Produkte ist das Unternehmen in der Lage, die Umsetzung von Projekten, von der Entstehung der Ideen bis zur Realisierung im industriellen Maßstab, zu begleiten und zu unterstützen.

Ansprechpartner:
Dr. Ing. Jianan Fu/Pascal Zimmermann (info@pan-biotech.de) www.pan-biotech.de

Quelle: Forschungsinstitut für Nutztierbiologie (FBN)

Bestimmte Haltungssysteme können Abhilfe schaffen

Für das Zoonosen-Monitoring wurden 299 Proben des Darminhalts von Mastkälbern und Jungrindern am Schlachthof untersucht. Gut zwei Drittel der Proben (65 %) enthielten antibiotikaresistente ESBL/AmpC-bildende /E. coli/-Bakterien. Weitere Untersuchungen wurden auf Ebene der Erzeugerbetriebe durchgeführt. Die Proben von Kälbern, die während ihrer Aufzucht in ihrem Geburtsbetrieb (Milchrinderbetrieb) verbleiben, waren dabei deutlich seltener mit antibiotikaresistenten Keimen belastet als diejenigen von Kälbern, die in Mastbetrieben aufgezogen werden. Dazu sagt der Präsident des Bundesamtes für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL) Friedel Cramer: „Die Ergebnisse zeigen, dass das Vorkommen von antibiotikaresistenten Keimen bei Kälbern stark davon abhängt, wie die Tiere aufgezogen werden. Um die Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen in diesem Bereich einzudämmen, sollten die Tiere möglichst in Haltungssystemen gehalten werden, in denen sich offenbar weniger resistente Bakterien entwickeln.“

Im vergangenen Jahr wurden für das Zoonosen-Monitoring Kotproben von Kälbern zur Mast unter anderem auf ESBL/AmpC-bildende /Escherichia coli (E. coli)/ untersucht. Diese antibiotikaresistenten Bakterien wurden in Proben von Kälbern, die in Milchrinderbetrieben aufgezogen wurden, zu 25,2 % und damit deutlich seltener nachgewiesen als in den Proben von Kälbern aus Mastkälberbetrieben (58,9 % positive Proben) und Mastrinderbetrieben (45,7 % positive Proben).

Dieser Unterschied hängt möglicherweise damit zusammen, dass Kälber, die in Milchrinderbetrieben aufgezogen werden, im Gegensatz zu Tieren aus Mastkälber- oder Mastrinderbetrieben, während ihrer Aufzucht im Geburtsbetrieb verbleiben. Sie sind dadurch weniger Stress (z. B. durch Transporte) ausgesetzt, was mit weniger Erkrankungen und damit einer selteneren Behandlung mit Antibiotika einhergehen könnte. Zudem haben sie weniger bzw. keinen Kontakt zu Kälbern aus anderen Beständen. Dadurch könnte es zu einer geringeren Verbreitung von ESBL/AmpC-bildenden Bakterien kommen.

ESBL- und/oder AmpC-bildende Bakterien bilden Enzyme, die die Wirksamkeit von Penicillinen und Cephalosporinen herabsetzen bzw. aufheben können, sodass die Bakterien unempfindlich gegenüber diesen Antibiotika sind. Eine Rolle spielen ESBL/AmpC-bildende Bakterien beim Menschen insbesondere als Verursacher von zum Teil schwerwiegenden Krankenhausinfektionen.

Der häufige Nachweis von ESBL/AmpC-bildenden /E. coli/ bei Nutztieren ist aufgrund der besonderen Bedeutung der Cephalosporine der 3. und 4. Generation für die Therapie des Menschen besorgniserregend, zumal nach derzeitigem wissenschaftlichem Kenntnisstand davon auszugehen ist, dass diese resistenten Keime auch über Lebensmittel auf den Menschen übertragen werden können.

Hintergrund
Im Zoonosen-Monitoring werden Daten über das Auftreten von Krankheitserregern in Tieren, Schlachtkörpern und Lebensmitteln erfasst, die auch beim Menschen Krankheiten auslösen können. Für das Zoonosen-Monitoring 2021 haben die Überwachungsbehörden der Bundesländer insgesamt 5.566 Proben auf allen Ebenen der Lebensmittelkette genommen und untersucht. Dabei wurden 2.210 Bakterien-Isolate gewonnen und in den Nationalen Referenzlaboratorien am Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) weitergehend charakterisiert und auf ihre Resistenz gegen ausgewählte Antibiotika untersucht.

Der vollständige Bericht zum Zoonosen-Monitoring 2021 ist hier online abrufbar.

Quelle: BVL

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• Die Klauengesundheit in den Fokus nehmen
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* Influenza beim Schwein besser verstehen: Die Bekämpfung
* Escherichia coli: Wissen, womit man es zu tun hat
* Tagung „One Health 2022: Mensch, Tier & Umwelt ganzheitlich denken“
* Null-Toleranz für Newcastle Disease
* Neues vom WBC-Rinderongress: „Der Hoftierarzt“ berichtet
* Neue Pflanzenschutzmittel greifen Darmflora von Bienen an

BfR wertet Daten zur Therapiehäufigkeit und zum Antibiotikaverbrauch aus

Antibiotika werden bei Masttieren zunehmend seltener eingesetzt. Dies ist das Ergebnis des Berichts des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR) zur „Therapiehäufigkeit und Antibiotikaverbrauchsmengen 2018-2021: Entwicklung in zur Fleischerzeugung gehaltenen Rindern, Schweinen, Hühnern und Puten“. Das BfR hat die Aufgabe, die von den Ländern übermittelten Daten zum Antibiotikaeinsatz jährlich auszuwerten und eine Risikobewertung zur Antibiotikaresistenz vorzunehmen. In seinem jetzt veröffentlichten Bericht berücksichtigt das BfR die Daten aus den Jahren 2018 bis 2021 und vergleicht diese mit dem Jahr 2017. „Die erfreuliche Botschaft ist, dass bei den erfassten Nutztierarten ein rückläufiger Antibiotika-Gesamtverbrauch zu sehen ist, wenn auch mit Schwankungen“, so Professorin Dr. Annemarie Käsbohrer, Leiterin der Fachgruppe Epidemiologie, Zoonosen und Antibiotikaresistenz, die den Bericht erstellte. Auch das Vorkommen von antibiotikaresistenten Keimen in Schlachttieren ist eher rückläufig. „Allerdings ist dieser Rückgang bei den Nutzungsarten unterschiedlich und spiegelt nicht den beobachteten Rückgang des Verbrauchs wider. Wir müssen das Resistenzverhalten von Keimen noch besser verstehen lernen und die Anstrengungen zur Reduktion intensivieren, um langfristig einen Abfall der Resistenzrate erreichen zu können“, sagt Käsbohrer.

Link zum Bericht „Therapiehäufigkeit und Antibiotikaverbrauchsmengen 2018-2021: Entwicklung in zur Fleischerzeugung gehaltenen Rindern, Schweinen, Hühnern und Puten“

Das BfR hat in seinem Bericht vier Kenngrößen in den Mittelpunkt gestellt. Zunächst wurde die betriebliche Therapiehäufigkeit betrachtet. Dieser Wert gibt an, an wie vielen Tagen im Halbjahr durchschnittlich bei einem Tier einer Nutzungsart in einem Betrieb eine antibiotisch wirksame Substanz angewendet wurde. Diese Werte wurden für Masthähnchen und -puten, Mastferkel und -schweine sowie Mastkälber und -rinder berechnet. So konnten auch Betriebe ermittelt werden, die im Laufe eines Halbjahres keine Antibiotika einsetzten, sogenannte Nullanwender-Betriebe. Zudem hat das BfR betrachtet, bei welchen der Nutzungsarten insgesamt am häufigsten antimikrobielle Substanzen zum Einsatz kommen (populationsweite Therapiehäufigkeit) und wie sich die Verbrauchsmengen über den Zeitraum entwickelten.

Den höchsten Anteil der Nullanwender-Betriebe pro Halbjahr gab es bei Mastrindern. Etwa 85 % dieser Betriebe verzichteten pro Halbjahr auf den Einsatz von Antibiotika. Bei Mastkälbern setzten etwas mehr als die Hälfte der Betriebe in einem Halbjahr keine Antibiotika ein. Bei Mastschweinen und -ferkeln umfasste der Anteil an Nullanwender-Betrieben, die in einem Halbjahr keine Antibiotika einsetzen, etwa ein Viertel der Betriebe. Bei Masthühnern und -puten schwankte der Anteil an Nullanwender-Betrieben zwischen 15 und 20 % pro Halbjahr.

Für die Verbrauchsmengen von Antibiotika ist bei allen Nutzungsarten ein rückläufiger Trend zu erkennen, wenn auch nicht immer gleichmäßig über den Zeitraum 2017 bis 2021 verteilt. Die größten Antibiotikamengen wurden nach wie vor bei Mastschweinen eingesetzt, gefolgt von -ferkeln, -puten, -hühnern und -kälbern. Die Verbrauchsmengen bei Mastrindern sind vernachlässigbar. Besonders erfreulich ist, dass auch ein Rückgang für die zur Behandlung des Menschen besonders wichtigen Antibiotikagruppen bei allen Nutzungsarten zu beobachten war.

Bei der durchschnittlichen Häufigkeit der Gabe von Antibiotika in den einzelnen Betrieben zeigte sich meist eine abnehmende Tendenz, allerdings durchaus auch mit höheren Werten in einzelnen Halbjahren. Allerdings ist bei Masthühner-Betrieben ein deutlich ansteigender Trend zwischen 2017 und 2021 zu erkennen. Die durchschnittliche betriebliche Therapiehäufigkeit stieg hier um 4,8 Tage an.

Die populationsweite Therapiehäufigkeit spiegelt diese Entwicklung wieder. Die häufigsten Antibiotikaanwendungen erfolgen mit einer durchschnittlichen Therapiehäufigkeit zwischen 20 und 25 Tagen im Geflügelbereich, gefolgt von Mastkälbern und -ferkeln mit 10 bis 15 Tagen sowie Mastschweinen mit etwa drei Tagen.

Das BfR hat die jetzt vorliegenden Daten zum Antibiotikaeinsatz bei Masttieren auch mit den Daten aus dem Resistenz-Monitoring abgeglichen, das gemeinsam mit den Ländern und dem Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL) durchgeführt wird. Beim Resistenz-Monitoring wurde für die einzelnen Wirkstoffe häufiger ein Rückgang als ein Anstieg der Resistenzrate beobachtet, allerdings gab es Unterschiede zwischen den Tierarten. Die Veränderungen betrafen jedoch nicht notwendigerweise solche Antibiotika-Substanzklassen, deren Einsatz in der jeweiligen Tier- und Nutzungsart am stärksten reduziert wurden.

Aus Sicht des BfR müssen daher die Anstrengungen zur Reduktion des Antibiotikaeinsatzes fortgesetzt und intensiviert werden, um die Ausbreitung von Resistenzen zu verhindern und langfristig auch einen Abfall der Resistenzraten erreichen zu können.

Rechtliche Grundlage für den jetzt erschienenen BfR-Bericht ist das Tierarzneimittelgesetz (TAMG) vom 28. Januar 2022. Das Gesetz regelt, dass Betriebe, die Rinder, Schweine, Hühner oder Puten zur Fleischerzeugung halten, den Einsatz von Antibiotika dokumentieren und an die zuständigen Landesbehörden übermitteln müssen. Dem BfR werden diese Daten in pseudonymisierter Form übermittelt.

Das BfR hat die Daten aus den acht Halbjahren vom 1. Halbjahr 2018 bis zum 2. Halbjahr 2021 ausgewertet und mit der Situation im Jahr 2017 verglichen. Zukünftig wird das BfR jährlich untersuchen, wie sich die Therapiehäufigkeit und der Antibiotikaverbrauch über die Zeit entwickeln. Dies ist ein wichtiger Baustein zur Abschätzung der Wirkung der Antibiotikaminimierungsstrategie der Bundesregierung und des Risikos einer Übertragung resistenter Bakterien aus der Tierhaltung auf den Menschen.

Ziel der Antibiotikaminimierungsstrategie ist, den Einsatz von Antibiotika in der Tierhaltung zu reduzieren, um so der Resistenzentwicklung von Keimen, die auf den Menschen übergehen können, entgegenzuwirken. Wenn Menschen mit antibiotikaresistenten Keimen in Kontakt kommen, wirken bei Krankheiten notwendige Antibiotikatherapien möglicherweise nicht. Die Auswertung der Daten zum Einsatz von Antibiotika und die Risikobewertung zur Resistenzentwicklung von Keimen ist Grundlage für die zuständigen Behörden, Maßnahmen zum Verbraucherschutz zu ergreifen.

Quelle: BfR