Wie haltbar ist Wasser? Der Biostabilität von Wasser mit modernster DNA-& Zellanalyse auf der Spur

Karl Landsteiner Privatuniversität Krems startet Projekt zur Vermehrung wassereigener Mikroorganismen

Krems, 09.August 2018 – Um die Qualität von Grund- und Quellwasser besser zu verstehen, werden ab sofort modernste Methoden der Molekular- und Mikrobiologie sowie der chemischen Hochleistungsanalytik eingesetzt. Möglich wird dies dank eines jetzt gestarteten Projekts an der Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften (KL Krems). Ziel des Projektes ist es, disziplinenübergreifend neue Technologien zur Bewertung der Vermehrung von wassereigenen Bakterien und deren biochemischer Prozesse einzusetzen. So wird es möglich werden, die Biostabilität von Wasser wesentlich genauer als bisher zu bestimmen und vorherzusagen – ein grundlegender Beitrag zur Wasserhygiene und Gesundheit. Das vom Land Niederösterreich geförderte Projekt baut dabei auf international beachtete Forschungsergebnisse des Interuniversitären Kooperationszentrums Wasser und Gesundheit (ICC Water & Health) und des Departments für Agrarbiotechnologie IFA-Tulln der Universität für Bodenkultur Wien auf, die es erlauben, Mikroorganismen und ihre Aktivitäten in Wasserproben genau zu charakterisieren.

Wasser ist nicht nur H2O, wenn es etwa als Grund- oder Quellwasser sprudelt. Wasser enthält auch eine Reihe von Mikroorganismen, deren natürlicher Lebensraum das kühle Nass bildet. Die Entwicklungsdynamik der wassereigenen Bakteriengemeinschaft in Grund- und Quellwasser ist bis heute kaum bekannt. Daher ist es immer noch schwierig, ihren möglichen Einfluss auf die Qualität des Wassers nach Lagerung und Verteilung zu bestimmen bzw. vorherzusagen. Ein jetzt vom FTI Programm des Landes Niederösterreich gefördertes Projekt an der KL Krems nimmt sich nun dieser Problematik an und entwickelt eine zukunftsweisende Verfahrenskombination, die erstmals eine umfassende Analyse der Dynamik wassereigener Bakterien und damit zusammenhängender, biochemischer Schlüsselprozesse im Zuge der Nutzung von Wasserressourcen erlauben soll.

"Wasser marsch!“ für AQUASCREEN

Das als AQUASCREEN bezeichnete Projekt wird dabei von Prof. Andreas Farnleitner koordiniert. Der Leiter des Fachbereichs Wasserqualität und Gesundheit an der KL Krems erklärt den Hintergrund zum Projekt: "Bestehende Standardmethoden zum Nachweis von Mikroorganismen in Grund- und Quellwasser gehen noch auf Nachweisprinzipien aus dem 19. Jahrhundert zurück. Diese zielen hauptsächlich auf Bakterien ab, die eine Verschmutzung des Wassers von der Oberfläche her anzeigen, nicht aber auf die wassereigenen – z.T. sogar gänzlich unbekannten – Bakterien. In der Regel können weniger als 1% der wassereigenen Bakterien mit den Standardverfahren nachgewiesen werden. So wissen wir bis heute wenig über die Entwicklung dieser natürlichen Wassermikrobiota und wie sich diese über längere Zeiträume bei Lagerung und Verteilung auf die Qualität von Wasser auswirken kann. Zur Einschätzung und Vorhersage der Qualität von Trinkwasser, aber auch zur Identifizierung möglicher Gesundheitsgefährdungen, ist ein besseres Verständnis dieser Dynamiken unter Berücksichtigung der vorhandenen Nährstoff- und Umgebungssituation notwendig."

Mit AQUASCREEN ins 21.Jahrhundert

In Zusammenarbeit mit dem ICC Water& Health, dem IFA-Tulln und der EVN Wasser GesmbH wird nun eine neue Verfahrenskombination entwickelt, die das Vorkommen und Wachstum von wassereigenen Bakterien genauer, schneller und unmittelbarer bestimmen kann. Dabei setzt das Team zunächst, nach entsprechender Simulation der Lagerung des Wassers, auf modernste DNA-Sequenzierungstechniken und zytometrische Methoden, bei denen Bakterienzellen fluoreszierend markiert und optisch erfasst werden. Die Vorteile dieser Methoden liegen für Prof. Farnleitners Team-Kollegen, Prof. Alexander Kirschner sowie Prof. Regina Sommer vom Institut für Hygiene und Angewandte Immunologie der Medizinischen Universität Wien, auf der Hand. So meint Prof. Kirschner: "Es wird möglich sein, die aktiven und sich vermehrenden wassereigenen Bakterien direkt nachzuweisen und nicht nur indirekt nach ausgesuchten Indikatorbakterien zu suchen, die eine Verunreinigung andeuten können“. Darauf aufbauend wird Dr. Wolfgang Kandler vom IFA Tulln dieses Verfahren mit einem dritten Element verknüpfen – der chemischen Hochleistungsanalytik. Diese soll es ermöglichen, zusätzlich zu Vorkommen und Wachstum der wassereigenen Bakterien auch damit verbundene biochemische Schlüsselprozesse im Rahmen der Wasserversorgung besser nachverfolgen zu können.

Fitte Forschung dank FTI

Das Projekt wird dafür vom Land Niederösterreich mit Fördermitteln aus dem FTI Programm unterstützt, das einen interdisziplinären Themenschwerpunkt zu Ernährung – Medizin – Gesundheit hat. Damit trägt auch das Land maßgeblich zum weiteren Ausbau des Schwerpunkts Wasserqualität und Gesundheit der KL Krems bei. AQUASCREEN kann so auch nahtlos auf laufende Ergebnisse eines von der NÖ Forschungs- und Bildungsges.m.b.H. (NFB) im Rahmen des Science Call 2015 geförderten Projektes (AQUASAFE) komplementär aufbauen, in dem ein neuer Ansatz zur Herkunftsbestimmung fäkaler Verunreinigungen in Wasser entwickelt und verfeinert wird Dazu werden hochspezifische, quantitative Nachweise geringster Mengen an genetischem Material (DNA) aus spezifischen Darmbakterien von Mensch oder Tier entwickelt. Dank der konsequenten Unterstützung dieser Forschungsarbeiten gelingt es der KL Krems, innerhalb kurzer Zeit mit dem Forschungsschwerpunkt Wasserqualität und Gesundheit wichtige Beiträge zur Gesundheit und Lebensqualität zu leisten.

Über die Karl Landsteiner Privatuniversität Krems

Die Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften (KL) ist Wegbereiterin und Katalysatorin für zukunftsorientierte, gesellschaftlich relevante Lehr- und Forschungsbereiche in der Medizin und den Gesundheitswissenschaften. In diesem Sinne fokussiert sie auf ein fächerübergreifendes, international ausgerichtetes Studienprogramm, das eine sinnvolle Ergänzung zum klassischen Ausbildungsangebot der öffentlichen Universitäten darstellt. Mit ihrem europaweit anerkannten Bachelor-Master-System stellt die KL eine flexible Bildungseinrichtung dar, die auf die Bedürfnisse der Studierenden und Anforderungen des Arbeitsmarkts abgestimmt ist. In der Forschung konzentriert sich die KL gezielt auf Nischenfelder in gesundheitspolitisch relevanten Brückendisziplinen wie der Medizintechnik, der Psychodynamik und Psychologie sowie dem Thema Wasserqualität und den damit verbundenen gesundheitlichen Aspekten. Die KL wurde 2013 gegründet und von der Österreichischen Agentur für Qualitätssicherung und Akkreditierung (AQ Austria) akkreditiert.

Über das Interuniversity Cooperation Centre for Water & Health

Das Interuniversitäre Kooperationszentrum Wasser und Gesundheit (ICC Water & Health) versteht sich als wissenschaftliche Plattform und kompetenter Partner in Fragen der Wasserqualität und deren Auswirkung auf die menschliche Gesundheit. Das ICC widmet sich der Entwicklung innovativer Konzepte zur Beurteilung der Wasserqualität, neuer mikrobiologischer und molekularbiologischer Methoden, der Wirksamkeitsprüfung physikalischer und chemischer Aufbereitungsmethoden sowie numerischer Modelle zur Abschätzung des Infektions- und Krankheitsrisikos bei der Wassernutzung. Die gewonnenen Erkenntnisse werden zur Ableitung effektiver und nachhaltiger Managementmaßnahmen zum Schutz der Gesundheit verwendet. Das ICC wurde von der Technischen Universität Wien und der Medizinischen Universität Wien im Jahr 2010 gegründet und konnte dank der kompetitiven Forschungsförderung durch das Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft (BMWFW) nachhaltig etabliert werden. Im Jahr 2017 wurde das ICC Water & Health um die Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften (KL) erweitert. Die KL ist nun offizieller Teil der Forschungsplattform.

Rückfragehinweis:

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Univ.-Prof. Andreas Farnleitner
Fachbereich Wasserqualität und Gesundheit
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