Analyse der genetischen Kompatibilität porciner, humaner und aviärer Influenza A-Viren und Charakterisierung generierter Influenzavirus-Reassortanten

In der jüngeren Geschichte kam es mehrfach zum Ausbruch einer Influenzapandemie – so in den Jahren 1918, 1957, 1968, 1977 und 2009. Zumeist wurden die Pandemien nachweislich durch Influenzavirus-Reassortanten ausgelöst, also durch Viren, die aus der Neukombination der Genomsegmente von mindestens zwei unterschiedlichen Influenzaviren entstanden. Die neu entstandenen Viren trafen auf eine immunologisch weitgehend naive humane Population, wurden gut zwischen Menschen übertragen und waren somit erst in der Lage, Pandemien unterschiedlichen Ausmaßes auszulösen. Die vorliegende Arbeit liefert einen Beitrag zur Bewertung des Risikos der Entstehung einer solchen Reassortante mit hoher viraler Fitness, die bei Vorliegen weiterer Voraussetzungen potentiell eine Pandemie auslösen könnte. Dem Hausschwein kommt in diesem Zusammenhang eine besondere Bedeutung zu, da es nicht nur für porcine, sondern auch für aviäre und humane Influenzaviren empfänglich ist und daher Koinfektionen mit Influenzaviren aus ursprünglich verschiedenen Wirten möglich sind. In dieser Arbeit wurde zunächst die genetische Kompatibilität zwischen Genomsegmenten von humanen H1N1, porcinen H1N1 und aviären H5N1 Influenzaviren analysiert. Von besonderem Interesse waren dabei die Segmente der Oberflächenproteine HA und NA, sowie die Polymerasesegmente, da diese Segmente bei der Entstehung von Pandemieviren in der Vergangenheit ausgetauscht wurden und gleichzeitig die wichtigsten Virulenzfaktoren für die Wirtsspezifität und -adaptation tragen. Die Reassortanten wurden mittels der Methode der reversen Genetik erzeugt, wobei der Focus auf porcin-aviären, porcin-humanen, sowie Triple-Reassortanten lag. Die Rate der generierbaren Reassortanten war in dieser Arbeit mit über 90 % sehr hoch. Dies zeigt die außerordentlich hohe genetische Kompatibilität der Segmente von porcinen H1N1 und aviären H5N1 Influenzaviren sowie von porcinen H1N1 und humanen H1N1 Viren und sogar allen drei Parentalviren untereinander. Die Parentalviren und die aus ihnen erzeugten Reassortanten wurden zudem hinsichtlich ihrer viralen Eigenschaften analysiert. Dabei zeigten sich sehr deutliche Unterschiede in der Aktivität des Polymerasekomplexes, die sich z.T. auf das Vorhandensein definierter Polymerasesegmente zurückführen ließen. Da gleichzeitig große Unterschiede im Replikationsverhalten der Viren identifiziert werden konnten, wurde der Einfluss der Polymeraseaktivität auf die Replikation untersucht. Im Ergebnis zeigte sich, dass auch eine sehr niedrige Polymeraseaktivität eine hohe Replikationskompetenz ermöglichen und eine hohe Aktivität der Polymerase nachteilig für das Replikationsverhalten sein kann. Für eine effiziente Replikation der untersuchten Viren ist ganz offenbar eine Polymeraseaktivität in optimaler Höhe, jedoch nicht zwingend eine hohe Aktivität, nötig. Im Hinblick auf die Aktivierung des angeborenen Immunsystems der Wirtszelle nach einer Infektion durch die Parentalviren oder Reassortanten wurde festgestellt, dass die Viren häufig effektiv eine IFN-Sekretion durch infizierte Zellen hemmen können. War die IFN-Sekretion ausnahmsweise erhöht, war immer auch ein definiertes Genomsegment in den Reassortanten vorhanden. In der Literatur ist eine Vielzahl von Polymorphismen und Virulenzfaktoren beschrieben, die einen Einfluss auf die viralen Eigenschaften haben. Da sich die Eigenschaften der in der vorliegenden Arbeit untersuchten Viren nach dem Austausch eines Genomsegmentes häufig veränderten, wurde analysiert, ob sich die Änderungen durch das Auftreten bestimmter Polymorphismen begründen lassen. Dabei wurde deutlich, dass nur ein geringer Teil der Änderungen der viralen Eigenschaften nach einem Segmentaustausch durch Polymorphismen erklärbar sind. Ein möglicher Grund hierbei ist die isolierte Betrachtung der Polymorphismen und Virulenzfaktoren in der Fachliteratur ohne Berücksichtigung des genetischen Hintergrundes. Als Folge lassen sich virale Eigenschaften nicht zuverlässig anhand von publizierten Polymorphismen vorhersagen. Die vorliegende Studie gibt anhand der gewonnenen Ergebnisse einen Hinweis auf das hohe Potential der Entstehung eines Influenzavirus mit einer neuen Kombination von Genomsegmenten und gleichzeitig hoher viraler Fitness. Um das pandemische Potential dieser Reassortanten abschließend bewerten zu können, sind weitere Arbeiten zur vorherrschenden Immunität in der humanen Population und zur Transmissibilität der Viren notwendig.

Author dc:creator

• Holdack, Christian

• influenza
• reassortment
• porcine
• human
• avian
• H1N1
• H5N1

Licence dc:rights.uri

• http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen

Language dc:language

ger

Identifier URI

http://dx.doi.org/10.17169/refubium-16496

OAI record oai:identifier

https://refubium.fu-berlin.de/oai/request?verb=GetRecord&metadataPrefix=dim&identifier=oai%3Arefubium.fu-berlin.de%3Afub188%2F12298