Einflussfaktoren der Dynamik von Vogelgrippe bestimmen
Viren der Vogelgrippe vermehren sich in der Regel nur in den oberen Atemwegen und im Verdauungstrakt von Vögeln, insbesondere bei wildlebenden Wasservögeln. Es kann jedoch zu einem drastischen Anstieg der Virulenz kommen, wenn das Virus auf Geflügel wie beispielsweise Hühner übertragen wird. Das Auftreten neuer Stämme tierischer Influenzaviren in der menschlichen Bevölkerung kann zu Pandemien führen, wie im Jahr 2009 beim Ausbruch der Influenza A H1N1, die auch als Schweinegrippe bekannt ist. Die Dynamik der Vogelgrippe ist bislang nur unzureichend erforscht, wodurch die Entwicklung wirksamer Präventions- und Bekämpfungsstrategien für hochpathogene Vogelgrippeviren (HPAI) erschwert wird. Das EU-finanzierte Projekt DELTA-FLU schließt diese kritische Lücke mit Hilfe von Hightech-Instrumenten und einer Verknüpfung von Beobachtungen, Tierstudien und Modellsystemen.
Übertragung von Vogelgrippeviren
Influenzaviren werden anhand ihrer Oberflächenproteine Hämagglutinin (H) und Neuraminidase (N) in Subtypen eingeteilt. DELTA-FLU konzentrierte sich auf spezielle HPAI-Viren, die H5-Linie aus Asien, die sich seit über 20 Jahren ausbreitet und im wildlebenden Vogelbestand als erstes HPAI-Virus fortbesteht, nachdem sie aus einem niedrig pathogenen Vogelgrippevirus (LPAI) mutiert war. „In Europa sind die HPAI-Viren H5N8 und H5N1 die vorherrschenden Subtypen, die zu schweren Epizootien (vergleichbar mit Epidemien beim Menschen) geführt haben. Sie sind ebenso für eine aktuelle Panzootie (ähnlich einer Pandemie) verantwortlich, die Europa, Asien und Nordamerika betrifft,” so Thomas C. Mettenleiter, Präsident des Bundesforschungsinstituts für Tiergesundheit Friedrich-Loeffler-Institut und DELTA-FLU-Koordinator. Eine Übertragung von Wildvögeln auf den Menschen setzt bestimmte Anpassungen voraus, und dabei spielen Schweine eine entscheidende Rolle. Schweine besitzen im Atemtrakt sowohl vogel- als auch menschenähnliche Rezeptoren, die beiden Virustypen die Vermehrung und Anpassung ermöglichen. Außerdem können „Schweine als Mischorganismus fungieren, sodass sich Vogelgrippeviren und an den Menschen angepasste Viren gleichzeitig vermehren können. Dies kann zu neuartigen Reassortanten führen, also zu Hybridviren, die genetisches Material beider Viren enthalten, was die Untersuchung der Replikation von LPAI/HPAI-Viren in Schweinen sehr wichtig macht”, erklärt Mettenleiter.
Profilierung von HPAI-H5Nx-Viren
Das ehrgeizige und auf fünf Jahre angelegte DELTA-FLU-Projekt konzentriert sich auf die aktuell verbreiteten hochpathogenen H5Nx-Viren (insbesondere H5N8 und H5N1). Zu den wissenschaftlichen Höhepunkten gehört, dass das Forschungsteam dank der Satellitenverfolgung von Sendern nun ein viel besseres Verständnis der Flugrouten wild lebender Wasserzugvögel hat. So konnten sie die HPAI-Viren H5N8 und H5N1 charakterisieren und feststellen, dass diese zwar eine hohe Virulenz für bestimmte Wildvögel aufweisen, aber nur ein geringes zoonotisches Potenzial besitzen (das heißt, auf den Menschen überspringen). DELTA-FLU stellte überraschend fest, dass es sich bei der Einschleppung von HPAI-H5N8- und HPAI-H5N1-Viren nach Europa um eine Schwarmepidemie handelte (also um eine Einschleppung mit einer hohen Anzahl von reassortierten Viren). Mithilfe der Genomepidemiologie konnte das Team den Weg des HPAI-H5N1-Virus von der Einschleppung nach Europa über Island bis nach Nordamerika aufklären. „Über 15 Genotypen des HPAI-H5N1-Virus wurden identifiziert, und die genetische Zusammensetzung wurde mithilfe von Sequenzierungsmethoden der nächsten Generation und Phylogenetik analysiert. Überraschenderweise fanden wir erkrankte Säugetiere wie Füchse mit den neuen HPAI-H5N1-Virusstämmen. Darüber hinaus hat DELTA-FLU die Entstehung der HPAI-Viren aus den LPAI-Viren aufgeklärt und mit Transkriptomik untersucht”, erläutert Mettenleiter. DELTA-FLU hat wichtige Lücken in unserem Verständnis der Dynamik der Vogelgrippe geschlossen, insbesondere im Hinblick auf die stark reassortierenden H5Nx-Stämme, die für die anhaltenden weltweiten Ausbrüche verantwortlich sind. Diese Erkenntnisse ebnen den Weg für die Entwicklung wirksamer Präventions- und Kontrollstrategien.
Schlüsselbegriffe
DELTA-FLU, HPAI, Vogelgrippe, H5N1, H5N8, H5Nx, reassortierend, hochpathogene Vogelgrippe, Schwarminvasion
