Encephalitides induced by lyssa-, borna- and astroviruses : molecular detection and characterization

Schlottau, Kore GND

Encephalitis is a severe inflammatory disease of the brain which often has a fatal outcome or can lead to subsequent damages. In around two-thirds of all human encephalitis cases, the causative agent is, despite improved diagnostics, unknown today. Aim of this work was the development, improvement and validation of diagnostic methods, improvement of sampling strategies and the development of optimized systems for characterization of three viruses causing viral encephalitis. The main burden of RABV lies in developing countries, were standard diagnostic tools are often not realizable. Therefore, simple and rapid diagnostic tests for the use under resource limited settings, so called point-of-care tests (POCT), are favorable. Commercially available lateral flow device (LFD) based immunodiagnostic tests were analyzed and failed in terms of sensitivity compared to the standard FAT and RT-qPCR (Paper I). Therefore, molecular RABV alternative targeting genome tests were developed and combined with rapid nucleic acid extraction methods. The new HighSpeed RT-qPCR and RPA assays together with magnetic bead based automated or manual extraction methods delivered a specificity between 100% and 97.2% and a limit of detection of 10 or 1,000 genome copies per reaction, respectively and seem suitable as novel POCT (Paper II). Recently, a novel zoonotic VSBV-1, responsible for fatal encephalitis of three squirrel breeders, was detected. For further investigations of this new virus, methods ...

Die Enzephalitis ist eine entzündliche Erkrankung des Gehirns, die oftmals tödlich verläuft oder Folgeschäden hervorruft. Trotz verbesserter diagnostischer Methoden wird auch gegenwärtig bei zwei Drittel aller Enzephalitiden die Ursache nicht ermittelt. Ziel dieser Arbeit war es, für drei mit Enzephalitis im Zusammenhang stehende Viren Nachweisverfahren zu entwickeln, zu verbessern und zu validieren, Beprobungsmethoden zu verbessern und Systems für die Viruscharakterisierung zu optimieren. Die Standardmethoden der Tollwut-Diagnostik kommen in Entwicklungsländern oftmals nicht zum Einsatz. Abhilfe könnten so genannte „point-of-care tests (POCT)“ schaffen, welche für den schnellen und einfachen Feldeinsatz konzipiert sind. Ein Beispiel sind lateral-flow-device (LFD) basierte immundiagnostische Schnelltests. Diese wurden in einer Studie hinsichtlich ihrer Performance untersucht, wobei sich erhebliche Schwächen in der Sensitivität zeigten (Paper I). Daher wurden molekularbiologische POCT entwickelt und zusammen mit angepassten Magnetpartikel-basierten Schnellextraktionsverfahren getestet. Die entwickelte High-Speed RT-PCR und die recombinase polymerase amplification (RPA) lieferten eine Nachweisempfindlichkeit von 10 bzw. 1.000 Genomkopien pro Reaktion und eine Spezifität zwischen 100% und 97,2% (Paper II). Als weiteres Virus wurde das kürzlich neu entdeckte VSBV-1 untersucht, welches für die tödliche Enzephalitis dreier Bunthörnchenzüchter verantwortlich ist. Um die Verbreitung dieses Virus innerhalb der Hörnchenpopulation untersuchen zu können, wurden zwei in-vivo-Beprobungsmethode etabliert. Unter Zuhilfenahme dieser Methoden konnten mehrere VSBV-1-Infektionen in Hörnchen (aus den Unterfamilien Sciurinae und Callosciurinae) in Privathaltungen und Zoologischen Gärten in Deutschland, den Niederlanden und Kroatien identifiziert werden (ca. 3,5% aller beprobten Hörnchen). Dies weist auf eine ernstzunehmende Gefahr der Übertragung des Virus auf Menschen hin (Paper III und IV). Des Weiteren wurden mithilfe von high-throughput sequencing (HTS) und Metagenomanalyse zwei neue Astroviren identifiziert, die einen Neurotropismus anstatt der bekannten gastrointestinalen Pathogenese aufweisen. Dies betraf einerseits eine Kuh (Paper V) und andererseits zwei Schafen (Paper VI). Zur Charakterisierung wurden spezifische RT-qPCR Systeme sowie eine in-situ Hybridisierung entwickelt und eingesetzt. Zusammenfassend konnten neue Methoden zur Detektion und Charakterisierung von drei unterschiedlichen Enzephalitis-Viren entwickelt, validiert und für unterschiedliches Probenmaterial angewendet werden.

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Schlottau, Kore: Encephalitides induced by lyssa-, borna- and astroviruses : molecular detection and characterization. Greifswald 2017. Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät.

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