Antigene und Reassortanten für in Afrika zirkullierende Rotaviren (AfRota)

Rotavirus-Infektionen stellen die wichtigste Ursache von schweren Magen-Darm-Erkrankungen bei Kleinkindern weltweit dar. Lebensbedrohende Krankheitsverläufe werden vor allem in Entwicklungsländern in Afrika und Asien beobachtet. Die kürzlich eingeführten Lebendimpfstoffe haben weltweit zu einem deutlichen Rückgang von schweren Rotavirus-Erkrankungen geführt. Die Effizienz dieser Vakzine ist allerdings in Afrika deutlich geringer als in Europa und Nordamerika. Eine Ursache für die variable Effizienz könnte das Vorkommen von unterschiedlichen Feldstämmen sein. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung von Strategien für die Herstellung von Antigenen und Reassortanten-Stämmen für deren Verwendung in zukünftigen Impfstoffen, die auf Rotavirus-Stämmen aus Afrika basieren. Die Untersuchungen werden in enger Zusammenarbeit verschiedener Forschungsinstitute in Deutschland, Südafrika und Mosambik durchgeführt; ein intensiver Austausch von Materialien, Stämmen und technischem Know-How ist vorgesehen. Rotavirus-Feldproben werden im südlichen Afrika gesammelt und durch Gesamtgenom-Sequenzierung und Versuche zur Zellkultur-Anzüchtung charakterisiert. Die antigenen Determinanten von ausgewählten Stämmen werden in Form von Rotavirus-ähnlichen Partikeln, die üblicherweise exzellente nicht-vermehrungsfähige Antigene für Impfstoffe darstellen, in Insektenzellen hergestellt. Darüber hinaus soll ein neuartiges reverses genetisches System für die Herstellung vermehrungsfähiger Rotavirus-Reassortanten verwendet werden, die antigene Determinanten der afrikanischen Rotavirus-Stämme enthalten. Das Projekt wird Einblicke in die genetischen und antigenen Eigenschaften von Rotaviren geben, die derzeit im südlichen Afrika zirkulieren. Darauf basierend werden Strategien zur Herstellung von Antigenen für Vakzine entwickelt, die speziell für den Afrikanischen Kontinent geeignet sind.

Rotaviren kommen in Menschen und Tieren vor und werden über direkten Kontakt sowie  durch kontaminiertes Trinkwasser und Lebensmittel übertragen. Rotavirus-Infektionen stellen die wichtigste Ursache von schweren Magen-Darm-Erkrankungen bei Kleinkindern weltweit dar. Lebensbedrohende Krankheitsverläufe werden vor allem in Entwicklungsländern Afrikas und Asiens beobachtet. Lebendimpfstoffe haben weltweit zu einem deutlichen Rückgang von Rotavirus-Erkrankungen geführt. Die Effizienz dieser Vakzine ist allerdings in Afrika deutlich geringer als in Europa und Nordamerika. Ziel des Projekts ist die Entwicklung von Strategien für die Herstellung von Antigenen und Reassortanten, die auf Rotavirus-Stämmen aus Afrika basieren, für deren Verwendung in zukünftigen Impfstoffen. Im Projekt wurden aktuell in Mosambik auftretende Rotavirus-Stämme analysiert. Hierbei wurde eine breite Vielfalt unterschiedlicher Stämme identifiziert. Speziell Virustypen, die nicht in den aktuellen Impfstoffen enthalten sind, zeigen eine Ausbreitungstendenz in der betrachteten Zeitperiode. Genauere Untersuchungen von ausgewählten humanen und Tier-Stämmen mit Hilfe der Gesamtgenom-Sequenzierung zeigten, dass sich diese konstant weiterentwickeln und genetisches Material untereinander austauschen. Zusätzlich wurden Reassortanten mit neuartigen Genomsegment-Kombinationen vorgefunden. Mit Hilfe eines neu entwickelten reversen genetischen Systems konnten sich vermehrende Reassortanten im Labor hergestellt werden, die Antigene von Afrikanischen Stämmen enthielten. Diese wurden anschließend in Zellkulturen weitergehend charakterisiert. Für einige der Stämme konnten allerdings keine vermehrungsfähigen Reassortenten hergestellt werden, weshalb hierzu Untersuchungen begonnen wurden. Parallel dazu wurden Methoden zur Herstellung nicht vermehrungsfähiger Virus-ähnlicher Partikel aus Rotavirus Kapsidproteinen begonnen.Die Ergebnisse zeigen, dass spezielle Rotavirus-Stämme in Subsahara-Afrika zirulieren und sich weiterentwickeln, die nicht vollständig durch die derzeit verfügbaren Impfstoffe abgedeckt sind. Die Nutzung des neu entwickelten reversen genetischen Systems erlaubt die schnelle Herstellung von vermehrungsfähigen Rotavirus-Stämmen, die antigene Charakteristika der zirkulierenden Afrikanischen Stämme aufweisen. Diese könnten zukünftig zur Herstellung neuartiger Impfstoffe verwendet werden, die spezifisch für den Afrikaniscken Kontinent angepasst sind, wo derzeit die meisten tödlichen Rotavirus-Erkrankungen auftreten.