Towards a more efficient control of foot-and-mouth disease outbreaks

Das Maul- und Klauenseuche-Virus (MKSV) ist ein positiv-strängiges RNA-Virus aus der Familie der Picornaviridae, das sich in sieben Serotypen unterteilt und sich durch eine sehr hohe Kontagiosität für Klauentiere mit der Fähigkeit zur rasanten Ausbreitung auszeichnet. Strategien zur Bekämpfung und Kontrolle basieren auf einer frühzeitigen Erkennung akuter Infektionsausbrüche, schneller Einleitung von Gegenmaßnahmen und Massenvakzinierungen. Ziel dieser Arbeit war es daher, eine schnelle und einfache Methode zur Genomsequenzierung zu entwickeln sowie die Gründe zu untersuchen, warum einige Zelllinien, die hauptsächlich zur Impfstoffherstellung eingesetzt werden, sich als resistent gegenüber Infektionen mit MKSV erweisen. Des Weiteren wurden adaptive Sequenzveränderungen in verschiedenen Zellkultursystemen untersucht und die damit verbundenen Auswirkungen auf die Partikelstabilität und Immunogenität. Im Falle eines Ausbruchs ist die schnelle Detektion und Charakterisierung des zirkulierenden Virusisolates von großer Bedeutung, um einen passenden Impfstoff auszuwählen, der die weitere Ausbreitung des Virus eindämmt. Zusätzlich geben umfassende Sequenzanalysen des Ausbruchstammes Auskunft über dessen Herkunft und ermöglichen molekularepidemiologische Untersuchungen. Um solche Sequenzierungen schnell und einfach durchführen zu können, wurde ein universelles Primerset entwickelt, das den überwiegenden Bereich des offenen Leserahmens im Virusgenom abdeckt und Serotyp-unabhängig einsetzbar ist (Paper I). Des Weiteren zählt die Impfung empfänglicher Tierarten zu den Hauptpfeilern der Maul- und Klauenseuche (MKS)-Bekämpfung, sowohl im Falle eines akuten Ausbruchsgeschehens als auch als vorbeugende Maßnahme in Endemiegebieten. Baby Hamster Kidney (BHK)-Zelllinien sind dabei die üblicherweise zur Impfstoffproduktion verwendeten Zellen. Gründe, warum sich einige BHK-Zelllinien als resistent gegenüber einer Infektion mit MKSV erweisen, wurden in einer zweiten Studie auf die Virusanheftung an die Zelle eingrenzt. Zudem wurde ein alternativer Lösungsweg entwickelt, wie das MKSV mittels einer MKSV-sensitiven „Ammenzelle“ erfolgreich auf eine resistente Produktionszelllinie adaptiert werden kann (Paper II). Darüber hinaus wurden in einer dritten Studie adaptive Änderungen in der kapsidkodierenden Region des Virusgenoms durch Kultivierung und Passagierung des Virus in verschiedenen BHK-Zellsystemen untersucht. Es zeigte sich, dass auftretende Kapsidveränderungen serotypspezifisch zu sein scheinen und durch die verwendete BHK-Zelllinie beeinflusst werden, während das verwendete Zellmedium eineuntergeordnete Rolle spielt. Virustiter und Neutralisationsprofil der adaptierten Virusisolate unterschieden sich nicht von denen der Ausgangsisolate (Paper III). Zusammenfassend erweitert diese Arbeit unsere Kenntnis in unterschiedlichen Bereichen der MKS-Bekämpfung und unterstützt somit die weltweiten Bemühungen zur Ausrottung dieser Erkrankung.