Labor für animale Influenzaviren
Bearbeitete Erreger
- Influenzavirus
Studien zum Virulenzpotential von Influenza-A-Viren des Geflügels mittels reverser Genetik
I. Einfluss der polybasischen HA-Spaltstelle auf die Virulenz.
II. Können auch andere HA-Subtypen als H5 und H7 hochpathogene Stämme hervorbringen?
S. Weber, J. Stech, O. Stech, J. Veits, S. Gohrbandt, J. Bogs und T. Mettenleiter
Schwerpunkt der Arbeiten im Labor sind molekularbiologische Untersuchungen zum Influenza A Virus des Geflügels. Influenza A Viren gehören der Familie der Orthomyxoviridae an. Sie erscheinen elektronenmikroskopischen als unregelmässig geformten sphärisch/ovoide Partikeln mit einem Durchmesser von 80 - 120 nm oder als filamentöse Strukturen, die bis zu 2000 nm lang sind. Die Oberfläche des Partikels besteht aus einer Lipidhülle aus der Projektionen herausragen, die zu zwei Typen von Glycoprotein spikes gehören. Influenzaviren besitzen ein aus 8 Segmenten bestehendes, einzelsträngiges RNA-Genom negativer Polarität. Das Virus-Genom kodiert für 11 Proteine, von denen den Glykoproteinen Hämagglutinin (HA) und Neuraminidase (NA) eine besondere Bedeutung zukommt. Bei der Infektion der Wirtszelle durch das Virus und der Freisetzung spielen sie eine entscheidende Rolle. Vom Hämagglutinin sind 16 verschiedene Formen (H1 - H16) beschrieben, Neuraminidase existiert in neun Varianten (N1 - N9). Alle bisher identifizierten hochpathogenen Influenza-Viren beim Geflügel sind den Subtypen H5 und H7 zuzuordnen. In Abhänggkeit von der Virulenz und dem Infektionsweg des Erregers treten bei infiziertem Geflügel respiratorische, gastrointestinale und zentralnervöse Störungen auf. „Hoch pathogene aviäre Influenzaviren“ (HPAIV) sind der Erreger der Klassischen Geflügelpest (KP) und verursachen schwere Allgemeinerkrankung des Geflügels, die mit hohen ökonomischen Verlusten einhergehen. Ein großes Problem bei den Influenzaviren ist ihre Wandlungsfähigkeit infolge einer hohen Mutationsrate im viralen Genom. Darüber hinaus besitzen sie die Fähigkeit des Austausches ganzer Genomsegmente zwischen unterschiedlichen Influenzaviren, was zu sprunghaften Veränderungen der Eigenschaften der neu entstandenen Reassortanten führen kann. In seltenen Fällen kann ein Geflügel-Influenzavirus die Speziesbarriere überspringen und Säugetiere, darunter auch den Menschen infizieren. Ein gutes Beispiel hierfür ist die ‚Vogelgrippe’ HPAIV H5N1. Mit der Verfügbarkeit der reversen Genetik für Influenza A Viren, und der damit verbundenen Möglichkeit der direkten Manipulation des Genoms der Erreger haben sich die Möglichkeiten zur Untersuchung der molekularen Mechanismen der Infektion als Vorbedingung der Entwicklung effektiver Bekämpfungsstrategien verbessert.
Wir haben die für typische Vertreter der 16 Subtypen des Hämagglutinins kodierenden Sequenzen in den Expressionsvektor pHW2000 (Hoffmann et al., PNAS 2000) kloniert. Diese 16 unterschiedlichen Hämagglutinine wurden mittels in vitro Mutagenese jeweils mit einer polybasischen Spaltstelle ausgestattet. Durch Nutzung der reversen genetischen Systeme für die schwach-pathogenen Influenza A-Virusstämme A/duck/Ukraine/1/63 (H3N8) und A/Chicken/Emirates/R66/2002 (H9N2), sowie den hoch-pathogenen Stamm A/Swan/Germany/R65/06 (H5N1) wurden Virusmutanten hergestellt, die in einem isogenen Hintergrund jeweils unterschiedliche Hämagglutinine exprimieren. Wir erhoffen uns detaillierte Einblicke in die molekularbiologischen Vorgänge, die für die Pathogenität und die Wirtsspezifität von Bedeutung sind.
Hoffmann E, Neumann G, Kawaoka Y, Hobom G, Webster RG.(2000). A DNA transfection system for generation of influenza A virus from eight plasmids. PNAS. May 23;97(11):6108-13.