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Genetic Characterisation of Highly Pathogenic Avian Influenza Viruses Based on Novel Real-Time Nanopore Sequencing

 

bearbeitet am Institut für Virusdiagnostik

 

Hochpathogene aviären Influenza Viren (HPAIV) gehören zu den komplexesten viralen Erregern weltweit mit hohem pandemischem Potenzial. Charakteristisch für AIV ist die hohe Evolutionsrate, die kontinuierliche Weiterentwicklung und schnelle Anpassung an Wirts- oder Umweltveränderungen. Daraus ergibt sich das ständige Risiko neu auftretender AIV-Stämme, was eine schnelle und kontinuierliche Überwachung der genetischen Eigenschaften unabdingbar macht.

Zu diesem Zweck wurde in meiner Promotionsarbeit die Entwicklung und Validierung eines schnellen und mobilen Nanoporen-Sequenzierungsprotokolls für die Vollgenomsequenzierung der AIV vorgestellt. Im Vergleich zu großen, teuren und arbeitsintensiven Sequenziergeräten der zweiten Generation ermöglicht der vorgeschlagene Nanoporen-Workflow durch den Einsatz des etwa 100 Gramm leichten MinION-Sequenzers (Oxford Nanopore Technologies, ONT) eine große Zeit- und Kostenersparnis. Denn nur eine vollständige Genomcharakterisierung ermöglicht ein detailliertes Verständnis der Ausbruchsdynamik.

Diese Promotionsarbeit stellt eine Studie zur Ausbruchsdynamik der großen HPAIV Epidemie 2016/2017 vor. Nach der Einschleppung von HPAI H5 Viren der Klade 2.3.4.4b nach Deutschland im Jahr 2016 wurden durch Vollgenomsequenzierung drei Subtypen (H5N8, H5N5 und H5N6) identifiziert. Dabei wurde das zoonotische Potenzial der zirkulierenden H5N6- und H5N5-Stämme genetisch analysiert, wobei sich herausstellte, dass sie ein sehr geringes zoonotisches Potenzial besitzen. Die Einschleppung eines neuen HPAI H5N8 Virus im Januar 2020 nach Deutschland wurde in einer weiteren Studie genetisch durch das zuvor beschriebene Nanoporen-Sequenzierungsprotokoll charakterisiert, um eine rasche Bewertung des Gesamtgenoms zu erreichen. Auch ein neuartiger HPAIV H5N2-Stamm aus Ägypten konnte mit Hilfe dieser in der Arbeit beschriebenen Technik vollständig genetisch charakterisiert werden.

Die Ergebnisse dieser Arbeit helfen bei der unerlässlichen Überwachung der AIV bei aktuellen und bevorstehenden Ausbrüchen, wodurch künftige Epidemien oder Pandemien besser erkannt und kontrolliert werden können. Die Promotionsarbeit umfasst insgesamt fünf wissenschaftliche Veröffentlichungen (3x Erstautor, 2x Ko-Autor). Für die tolle, lehrreiche und intensive Zeit möchte ich mich bei meinen Betreuern und Kollegen und für die Auszeichnung dieser Arbeit bei dem Förderverein des FLI herzlich bedanken.

Abbildung: Neben dem „Sequenzierungsalltag“ sind die Sequenzierungsmethoden der dritten Generation (MinION) auch bei Workshops zum Einsatz gekommen und sind dort auf großes Interesse gestoßen.

Abb.: J. King