Springe direkt zu Inhalt

Forschung

Gezielte Sequenzanreicherung und Sequenzierung von zoonotischen Orthohantaviren

Wir untersuchen die genetische Diversität, Evolution und Pathogenität von zoonotischen Orthohantaviren, die in wildlebend Nagetierpopulationen in Europa zirkulieren. Wir verwenden eine Kombination aus gezielter Sequenzanreicherung und Hochdurchsatz-Sequenzierung, um vollständige Sequenzen des Hantavirus-Genoms aus diversen Probenmaterialien zu erhalten. Unser Ansatz ermöglicht die selektive Sequenzierung eines breiten Spektrums von Orthohantaviren, einschließlich Dobrava-Belgrad, Hantaan, Puumala, Soul und Tula Orthohantaviren (siehe unten für weitere Details).

TSE

TSE

Neu auftauchende Krankheiten stellen ein ernstzunehmendes Gesundheitsrisiko für den Menschen dar. In den vergangenen zwei Jahrzehnten traten viele verschiedene Zoonoseviren (Severe acute respiratory syndrome-related Coronavirus, Middle East respiratory syndrome Coronavirus, aviäre Influenzaviren, Orthohantaviren, Zaire-Ebolavirus, Zika-Virus) als menschliche Pathogene auf. Viren, die ihren Ursprung in Tieren haben, gelten als Hauptquelle für das Auftreten neuer und für den Menschen gefährlichen Krankheitserreger.

Durch genetische Veränderungen getrieben entwickeln sich Viren jedoch weiter und erschließen neue Wirtsorganismen. Genetische Veränderungen, die Viren zoonotischen Ursprungs eine Adaption an den Menschen ermöglichen, sind bislang nur unzureichend erforscht.

Hantaviren

Orthohantaviren der Familie Hantaviridae sind wichtige neu auftretende Viren, die von Nagetieren, vor allem Mäuse und Ratten, auf den Menschen übertragen werden können. In Eurasien können die zoonotisch übertragenen Viren beim Menschen schwere hämorrhagische Fieber mit renalem Syndrom verursachen, während in Amerika das hantavirus-assoziierte pulmonale Syndrom auftritt. Derzeit sind weder Therapeutika noch Impfstoffe gegen diese Krankheiten verfügbar. In der Tat sind Orthohantaviren für die meisten zoonotischen Viruserkrankungen in Deutschland verantwortlich.

In Deutschland kommen drei Orthohantavirus-Spezies vor: Puumala-Orthohantavirus, Dobrava-Belgrad-Orthohantavirus und Tula-Orthohantavirus vor. In Europa wird ein durch Hantaviren verursachtes hämorrhagisches Fieber mit renalem Syndrom bei mehr als 10.000 Personen pro Jahr diagnostiziert, wobei die Anzahl der bestätigten Fälle in den letzten 20 Jahren stetig zugenommen hat.

In Deutschland wurden in den Jahren 2010-2015 insgesamt 3.663 Hantavirusinfektionen diagnostiziert, wobei das Puumala-Orthohantavirus für 97% der diagnostizierten Fälle verantwortlich war. Die hohe Fluktuation der menschlichen Infektionen korreliert mit der Fluktuation ihres natürlichen Tierreservoirs, der Rötelmaus (Myodes glareolus), einer in europäischen Waldgebieten häufigen Nagetierart. Während die Rötelmaus in ganz Deutschland weit verbreitet ist, wurden die meisten Puumala-Orthohantavirus-assoziierten Fälle in mehreren endemischen Regionen im Süden und Westen des Landes diagnostiziert.

Im Allgemeinen ist es schwierig, klinische Proben (Blutproben) von menschlichen Hantavirus-Patienten während der akuten Krankheitsphase zu erhalten. Solche Proben sind selten, aber umso wertvoller, da sie möglicherweise ein besseres Verständnis der Entwicklung von Viren und die Beschreibung genetischer Veränderungen ermöglichen, die für die Übertragung zwischen Arten wichtig sind. Ärzte, die einen Verdacht auf eine Orthohantavirus-Infektion haben, werden dringend gebeten, sich an das Nationale Konsiliarlaboratorium für Hantaviren am Institut für Virologie der Charité – Universitätsmedizin Berlin (https://virologie-ccm.charite.de/diagnostik/konsiliarlaboratorium_fuer_hantaviren/) zu wenden. Das Konsiliarlaboratorium bietet eine Virusdiagnostik und berät in infektionsepidemiologischen Fragen.

In erster Linie untersuchen wir den genetischen Aufbau von Puumala-, Dobrava-Belgrade- und Tula-Orthohantaviren. Wir versuchen zu verstehen, wie sich diese Viren entwickeln und welche genetischen Marker für ihre Pathogenität und die Übertragung auf neue Wirtsarten wichtig sind.

Gezielte Sequenzanreicherung & Sequenzierung

Wir verwenden eine Kombination aus gezielter Sequenzanreicherung und Hochdurchsatz-Sequenzierung, um vollständige genomische Sequenzen verschiedener Orthohantaviren-Stämme direkt aus den Proben der Reservoirwirte zu erhalten.

Die gezielte Anreicherung ermöglicht eine spezifische Reinigung winziger Mengen Nukleinsäuren aus heterogenen Mischungen und dient damit der Fokussierung der Sequenzierung auf relevante Sequenzen. Dieser Ansatz ist in realen Infektionsszenarien gut anwendbar. Wir haben die Methode genutzt, um komplette genomische Sequenzen von verschiedenen Stämmen verschiedener Orthohantaviren direkt aus Proben der Reservoirwirte zu erhalten.

Für die gezielte Sequenzanreicherung wird ein Pool von biotinylierten Oligonukleotid-Sonden verwendet, die komplementär zur Zielsequenz sind, und unter geeigneten Bedienungen mit diesen hybridisieren. Nach der Hybridisierung werden die Zielsequenzen aus dem Ausgangsmaterial unter Verwendung von reaktiven (Streptavidin-beschichteten) magnetischen Partikeln gereinigt und auf einer Hochdurchsatz-Sequenzierung-Plattform sequenziert (Abbildung).

Derzeit ermöglicht unser Ansatz die selektive Aufreinigung und Sequenzierung der folgenden Orthohantaviren:

  • Dabieshan-Orthohantavirus
  • Dobrava-Belgrad-Orthohantavirus
    • Kurkino virus
    • Saaremaa virus
    • Sangassou virus
    • Sochi virus
  • Hantaan-Orthohantavirus
    • Amur virus
    • Soochong virus
  • Puumala-Orthohantavirus
  • Seoul-Orthohantavirus
  • Thailand Orthohantavirus
    • Anjozorobes Virus
    • Jurong Virus
    • Serang Virus
  • Tula-Orthohantavirus

Sollten Sie über Probenmaterial verfügen, welches wahrscheinlich eines der oben genannten Viren enthält und an einer akademischen Zusammenarbeit interessiert sind, würden wir uns über eine unverbindliche Kontaktaufnahme freuen.