Veröffentlicht am 18. Dezember 2023

Blog Kemal Mehinagic – Afrikanische Schweinepest

«Das ASP-Virus fasziniert mich sehr und ich weiss, dass es noch viele Geheimnisse hütet, die ich gerne entschlüsseln würde. »

Pathogenese der Afrikanischen Schweinepest: Interaktion zwischen Virus und Tier

Die Afrikanische Schweinepest (ASP) wird durch ein Virus verursacht, das für Schweine und Wildschweine gefährlich ist, jedoch keine direkte Bedrohung für den Menschen darstellt. Im Jahr 2007 wurde ein hochvirulenter Stamm nach Georgien eingeschleppt. Seither breitet sich die Seuche in grossen Teilen von Europa und Asien aus, wo bereits mehrere Millionen Tiere an den Folgen der Krankheit verendet sind. Trotz intensiver wissenschaftlicher Bemühungen stehen bis heute weder eine Therapie noch eine sichere Impfung gegen die ASP zur Verfügung. Das IVI erforscht in seinem Hochsicherheitslabor das Immunsystem von Schweinen und dessen komplexe Interaktion mit dem ASP-Virus. Darüber hinaus werden Struktur, molekulare Genetik und Replikation des ASP-Virus untersucht sowie die Mechanismen, mit denen das Virus die Immunantwort des Wirts beeinträchtigt. Um die komplexen Interaktionen zwischen Viren und Schwein besser zu verstehen, unterhält das IVI seit Jahrzehnten eine Schweinezucht unter strengsten Hygienebedingungen. In dieser Zucht werden die Schweine frei von jeglichen Schweinepathogenen gehalten, weshalb die Tiere ein besonders naives Immunsystem entwickeln. Die unterschiedlichen Reaktionen dieses Immunsystems auf eine Infektion mit dem ASP-Virus haben im Vergleich zum Immunsystem konventionell gehaltener Schweine äusserst faszinierende Ergebnisse hervorgebracht, welche in unseren Publikationen ausführlich beschrieben worden sind.

Interview mit Dr. Kemal Mehinagic

• Was war das Ziel Ihrer Doktorarbeit?

  Meine Doktorarbeit hatte zwei Hauptziele: Einerseits wollten wir verstehen, wie unterschiedliche Wirtsfaktoren den Krankheitsverlauf nach einer Infektion beeinflussen. Zweitens war das Ziel, durch genetische Modifikationen hochvirulenter Stämme die Funktion von einzelnen viralen Genen, deren Funktion noch unbekannt ist, zu erläutern und so dieses enorm komplexe Virus besser zu verstehen. Da bisherige Methoden für die genetische Modifikation des ASP-Virus sehr zeitaufwändig sind, haben wir uns zudem das Ziel gesetzt, diese bestehenden Methoden zu verbessern und sogar neue Methoden für diesen Zweck zu entwickeln.

• Was sind die wichtigsten Ergebnisse Ihrer Dissertation?

  In mehreren In-vivo-Studien konnten wir nachweisen, dass der immunologische und hygienische Status der Schweine einen starken Einfluss auf den Krankheitsverlauf nach Infektion mit einem schwach bis mittelgradig virulenten Isolat hat. Mit hochvirulenten ASP-Viren hingegen ist der Krankheitsverlauf unabhängig vom Immunstatus der Schweine. Mit einem natürlich abgeschwächten Isolat konnten wir aber zeigen, dass Schweine, welche frei von spezifischen Schweinepathogenen (SPF-IVI, naives Immunsystem) sind, einen milderen Krankheitsverlauf haben und sich deutlich schneller erholen. Zudem waren diese Schweine im Vergleich zu «normalen» Hausschweinen, die auf Bauernhöfen gehalten werden, viel besser vor einer Nachinfektion mit einem hochvirulenten Virus geschützt. Diese Ergebnisse heben die wichtige Rolle des Immunsystems im Krankheitsverlauf hervor und erlauben es uns, die genauen Mechanismen der Krankheitsentwicklung zu studieren. Nicht zuletzt sind diese Beobachtungen auch für die Impfstoffentwicklung von zentraler Bedeutung.
  
  Im zweiten Teil meiner Doktorarbeit haben wir es geschafft, verschiedene Gene des ASP-Virus aus dem Genom zu entfernen und so die Wichtigkeit und die Funktion dieser Gene für das Virus zu ermitteln. Unter anderem konnten wir ein spezielles Gen (genannt C717R) identifizieren, welches nicht nur eine wichtige Rolle im Lebenszyklus des Virus spielt, sondern zugleich stark mit der unspezifischen Immunabwehr der Schweinezellen interagiert. Solche Gene liefern oft wichtige Hinweise bezüglich der antiviralen Immunantwort, deren Verständnis für die Impfstoffentwicklung unerlässlich ist. Zusätzlich zu diesen wichtigen Erkenntnissen ist es uns gelungen, ein synthetisches Konstrukt des gesamten Erbgutes des ASP-Virus zu generieren. Dieses neuartige Werkzeug vereinfacht die genetische Manipulation des sehr grossen ASP-Virus Genoms und wird es in Zukunft ermöglichen, unbekannte Gene schnell und effizient zu charakterisieren, und legt so die Basis, um sichere genetisch veränderte Impfstoffe zu entwickeln.

• Inwiefern werden Ihre Ergebnisse dazu beitragen, die Forschung voranzubringen?

  Um effektive Medikamente oder Impfstoffe gegen eine Krankheit zu entwickeln, muss man den Erreger und die Immunantwort des Wirts auf diesen Erreger sehr gut verstehen. Im Falle der ASP ist leider vieles noch unbekannt. Mit meiner Doktorarbeit konnte ich dazu beitragen, das Virus und die Immunantwort der Schweine auf dieses Virus etwas besser zu verstehen. Das neu generierte Wissen kann vielfältig eingesetzt werden: Vor allem können unsere Erkenntnisse bezüglich der SPF-Schweine und des C717R-Gens bei der Entwicklung von potenziellen Impfstoffen helfen. Wie es in der Wissenschaft so ist, haben wir durch unsere Forschung viele neue Fragestellungen aufgedeckt. Vor allem wird uns die Komplexität der genetischen Modifizierungen in den nächsten Jahren beschäftigen. Ziel ist es, diese Methoden so zu optimieren, dass schnell und effektiv genetisch-modifizierte Viren hergestellt werden können, welche dann für weitere Forschungszwecke oder als Impfstoffe gebraucht werden können.

• Was hat Ihnen bei der Arbeit an Ihrer Doktorarbeit besonders gut gefallen?

  Das ASP-Virus fasziniert mich sehr und ich weiss, dass es noch viele Geheimnisse hütet, die ich gerne entschlüsseln würde. Mit solch «mysteriösen» Viren zu arbeiten und die damit in Verbindung stehenden Probleme zu lösen, kann sehr herausfordernd sein, was mir persönlich enorm viel Spass gemacht hat. Zudem hat mich die Arbeit mit diesem Virus gezwungen, kreativ zu sein, da ich oftmals neuartige Experimente entwickeln musste, um Fragestellungen gezielt beantworten zu können. Neben den wissenschaftlichen Aspekten war die Menschlichkeit und Kollegialität am IVI sehr fördernd. Die Arbeit in einem Hochsicherheitslabor war am Anfang sehr speziell, aber alle Kollegen waren sehr nett, kooperativ und hilfsbereit. Ich bin sehr froh, Teil dieses Kollektivs gewesen zu sein, und freue mich darüber, viele neue Freundschaften geschlossen zu haben.

• Was sind Ihre nächsten Projekte, was werden Sie tun?

  Ich schätze mich sehr glücklich, am IVI bleiben und das ASP-Virus weiter erforschen zu dürfen. Wie gesagt, gibt es viele wissenschaftliche Fragen, welche beantwortet werden wollen, jedoch freue ich mich auch darauf, mehr Zeit ausserhalb des Labors verbringen zu können. Eine Doktorarbeit nimmt sehr viel Zeit und Energie in Anspruch, so dass private Sachen oft etwas vernachlässigt werden. Ich freue mich unter anderem darauf, mehr Zeit mit meiner Familie verbringen zu können und meinen Hobbies wieder mehr nachzugehen. So interessant die ASP-Forschung auch ist, ein Jiu-Jitsu-Schwarzgurt wird man dadurch nicht … 😊

Publikationen

• The baseline immunological and hygienic status of pigs impact disease severity of African swine fever (PLOS PATHOGENS)
• In-yeast reconstruction of the African swine fever virus genome isolated from clinical samples (STAR Protocols)
• A sensitive luciferase reporter assay for the detection of infectious African swine fever virus (Journal of Virological Methods)

Afrikanische Schweinepest – komplexes Virus lässt viele Fragen offen