HIV-Analysen beleuchten die Virulenz
Da es keinen Impfstoff gegen HIV gibt, steht im Mittelpunkt der Prävention und Behandlung derzeit die Verabreichung antiretroviraler Medikamente an Menschen, die täglich mit dem Virus leben. Dank dieser Arzneimittel bleiben die Menschen gesund und verbreiten das Virus nicht weiter. „Alle Menschen mit HIV zu finden ist aber eine Herausforderung“, sagt Christophe Fraser, Projektkoordinator von BEEHIVE und Gruppenleiter in pathogener Dynamik am Nuffield Department of Medicine an der Universität Oxford dessen Team aktuell auch an der Eindämmung der Verbreitung von COVID-19 arbeitet. Es ist schwierig, Menschen mit HIV zu erkennen, da: „zum Zeitpunkt der Infektion nur grippeähnliche Symptome festgestellt werden. Danach treten normalerweise keine Symptome auf, bis sich Jahre später AIDS entwickelt hat.“ Ein besseres Verständnis für die Biologie, Entwicklung und Übertragungsmuster des Virus sind daher von wesentlicher Bedeutung für die Erarbeitung erfolgreicher Präventionsstrategien gegen HIV, um Gesundheitsfachleute dabei zu unterstützen, sich auf die gefährdetsten Bevölkerungsgruppen zu konzentrieren.
Wissenslücken schließen
BEEHIVE wollte eine entscheidende Wissenslücke schließen, indem es nach Mutationen in der genetischen Sequenz des Virus suchte, die mit der Virulenz, d. h. der Schwere der Infektion, in Zusammenhang stehen. Virulenz kann unter anderem am Sollwert der Viruslast gemessen werden. Dies ist die Konzentration des Virus im Blutplasma während des chronischen Stadiums der Erkrankung. Das Projekt konnte auf früheren bahnbrechenden Arbeiten aufbauen, die von Fraser und seinem Team durchgeführt worden waren und zu dem Ergebnis kamen, dass der Sollwert, der das Virus am meisten begünstigt, mit jenem übereinstimmt, der am häufigsten beobachtet wird. „Wir nahmen an, dass der Sollwert der Viruslast teilweise vom Virus kontrolliert wird und nicht nur auf das Immunsystem des Betroffenen und dessen Kampf gegen das Virus zurückzuführen ist“, so Fraser. „Die Frage war, ob Unterschiede in der genetischen Sequenz des Virus mit der Virulenz in Verbindung gebracht werden konnten.“ Anders ausgedrückt könnte es Mutationen geben, die die Schwere der Infektion beeinflussen. Um das herauszufinden, arbeitete das Projekt BEEHIVE mit Erkrankten aus acht europäischen Ländern und Uganda. Die Forschenden stellten einen Datensatz mit detaillierten Charakteristiken über den Krankheitsverlauf zusammen und entnahmen Blutproben, aus denen das Virus extrahiert und dessen genetische Sequenz bestimmt wurde. Die erhobenen Daten waren derart komplex, dass eine neue Berechnungsmethode, genannt Shiver, entwickelt werden musste. Dies führte zu einer zweiten Berechnungsmethode, genannt Phyloscanner, die ein kraftvolles Instrument für die Ableitung der Virusübertragung aus Sequenzdaten ist.
Hochskalierte HIV-Analyse
Dem Projektteam gelang es, Virusmutationen, die mit der Virulenz in Zusammenhang stehen, zu ermitteln. „Außerdem konnten wir bestätigen, dass ungefähr ein Drittel der Variation des Sollwerts der Viruslast auf das Virus zurückzuführen ist“, so Fraser. „Bei diesen und ähnlichen Untersuchungen hofft man darauf, dass ein besseres Verständnis der molekularen Grundlage von Virulenz eines Tages zu verbesserten Strategien für die Eindämmung des Virus führt.“ Klinische Proben, die in Shiver und Phyloscanner eingespeist wurden, vermittelten dem Team auch ein klareres Bild über Übertragungsmuster in der Bevölkerung. BEEHIVE gelang es außerdem, duale Infektionen (bei denen eine Person mit zwei verschiedenen HIV-Viren infiziert ist) zu charakterisieren. Das wichtigste Vermächtnis des Projekts, das im März 2019 abgeschlossen wurde, war der Beweis, dass HIV-Sequenzierung und damit verbundene Analysen in nie dagewesenem Maßstab durchgeführt werden können. Fraser und sein Team sind derzeit damit beschäftigt, diese Erkenntnisse in Maßnahmen im Gesundheitswesen im Afrika südlich der Sahara umzuwandeln. „Wir erwarten, dass wir unsere Analysen von BEEHIVE mit neueren, größeren Datensätzen aus diesen afrikanischen Projekten wiederholen können“, schließt er.
Schlüsselbegriffe
BEEHIVE, HIV, Impfstoff, antiretroviral, Virulenz, AIDS, Virus, Sollwert der Viruslast, genetisch, Sequenzierung, COVID-19
