Veröffentlicht am 27. August 2024

Coronaviren verursachen respiratorische und enterale Virusinfektionen und Zoonosen

Die Forschung an Coronaviren wird in einem Hochsicherheitslabor der Stufe 3 durchgeführt. Dabei tragen die Forschenden einen Ganzkörperschutzanzug, der auch den Kopf bedeckt. Die Arbeit mit den Viren erfolgt äusserst vorsichtig an einer biologischen Sicherheitswerkbank.

Das IVI forscht an respiratorischen und enteralen Coronavirusinfektionen (CoV) bei Mensch und Tier. Unser Ziel ist es, die Interaktion des Virus mit dem Wirtsorganismus besser zu verstehen, um die Mechanismen der Pathogenese zu entschlüsseln und dadurch Strategien zur Vorbeugung und Kontrolle von CoV-Infektionen zu entwickeln.

Coronaviren sind RNA-Viren, die bereits vor fast 100 Jahren beschrieben wurden. Sie sind genetisch sehr variabel und können sowohl zahlreiche Tierarten als auch den Menschen infizieren. Sie stellen daher eine grosse Gefahr dar, Zoonosen (vom Tier auf den Menschen und umgekehrt) zu verursachen.

Bekannt sind vor allem die hochpathogenen Coronaviren, die beim Menschen schwere klinische Symptome verursachen, wie das SARS-CoV (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus), MERS-CoV (Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus) und SARS-CoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2). Jedoch gibt es auch zahlreiche Coronaviren in der Veterinärmedizin. Diese infizieren verschiedene Tiere, darunter Schweine, Rinder, Katzen, Hunde, Nagetiere und Vögel. Tierische Coronaviren infizieren vor allem die Atemwege und den Darmtrakt, und können neben respiratorischen Symptomen auch zu klinischen Symptomen wie Durchfall, Peritonitis, Hepatitis und Enzephalomyelitis führen.

Coronaviren beim Tier sind zum Beispiel:

Hühner: Infektiöses Bronchitis-Virus (IBV)
Rinder: Bovines Coronavirus (BCoV)
Katzen: Felines Coronavirus (FCoV), Felines infektiöses Peritonitis-Virus (FIPV)
Schweine: Porzines Epidemisches Diarrhoe-Virus (PEDV), Transmissible Gastroenteritis-Virus (TGEV), Porzines Respiratorisches Coronavirus (PRCoV)

• Warum ist es wichtig?

  Coronaviren stellen ein Risiko und eine Gefahr dar, nicht nur für den Menschen, sondern auch für zahlreiche Tierarten. Diese Viren können Zoonosen verursachen, was die Prävention und Kontrolle zusätzlich erschwert. Tiere können dabei als Reservoir oder als Zwischenwirt fungieren. Die Forschung zu Coronaviren ist unverzichtbar, um effektive Massnahmen zur Kontrolle und Prävention zu entwickeln, da bislang nicht für alle durch Coronaviren verursachten Krankheiten Impfstoffe oder Behandlungsmöglichkeiten verfügbar sind. Zudem können erhebliche wirtschaftliche Schäden entstehen.

• Was macht das IVI?

  Eines unserer langfristigen Ziele ist die Untersuchung der Replikation von Coronaviren. Hierfür nutzen wir reverse genetische Systeme, um die Mechanismen und Enzyme zu analysieren, die die Genexpression von Coronaviren auf molekularer Ebene beeinflussen. Das reverse genetische System hat sich als schnell, robust und vielseitig erwiesen und rekombinante Viren der wichtigsten CoV-Stämme sind im Labor verfügbar. Wir konnten Mechanismen der Translationsregulation der CoV-Genexpression identifizieren und charakterisieren. Darüber hinaus haben wir die enzymatischen Aktivitäten, die vom CoV-Replikase-Gen kodiert werden, untersucht und die Replikation, Transkription und Verpackung von Coronaviren anhand von rekombinanten CoVs, Replikon-RNAs, defekten Minigenomen und virusähnlichen Partikeln analysiert. Um die Virus-Wirt-Interaktionen von Atemwegsviren zu untersuchen, haben wir primäre Epithelkulturen der Atemwege etabliert, die unter so genannten «Luft-Flüssigkeits-Grenzflächen»-Bedingungen wachsen. Dieses Kultursystem ist nun für mehrere Spezies (Mensch, Kameliden, Fledermäuse) verfügbar und ermöglicht es uns, bestimmte Virus-Wirt-Wechselwirkungen (z. B. angeborene Immunumgehung) und die zoonotische Übertragung von CoVs in einer Umgebung zu charakterisieren, die dem authentischen primären Zielgewebe der CoV ähnelt.

  • Forschung an Coronaviren bei Tieren und solchen mit hohem zoonotischem Potenzial (wie MERS-CoV und SARS-CoV-2). Zudem arbeiten wir an der Entwicklung von Impfstoffen gegen verschiedene Coronaviren.
  • Funktionelle Charakterisierung von neu auftretenden SARS-CoV-2-Varianten.
  • Identifizierung und Bewertung von antiviralen Substanzen und Inhibitoren.
  • Für die Behandlung die Feline infektiöse Peritonitis (FIP), die durch ein Coronavirus bei Katzen verursacht wird, testen wir potenzielle antivirale Substanzen.
  • Zusammen mit dem «Centre for Emerging Viral Diseases» der Universität Genf sind wir das Referenzlabor für SARS-CoV-2 Varianten im  WHO Corona Virus Network CoViNet. Dieses Netzwerk ist das erste WHO-Referenzlabor-Netzwerk für SARS-CoV-2 und besteht aus 20 Laboren weltweit. Es unterstützt die WHO bei der Charakterisierung neuer SARS-CoV-2-Varianten und hilft dabei, die Grundlagen für die Beurteilung von Gesundheitsrisiken zu schaffen.

• Wichtige Erkenntnisse

  • Unterstützung während der Pandemie: Dank seiner umfangreichen Erfahrung mit Coronaviren konnte das IVI sofort als wichtiger Partner in Forschungsprojekten und bei der Beratung verschiedener Behörden fungieren.
  • Erster Klon von SARS-CoV-2 am IVI hergestellt: Das gesamte Genom des Virus wurde in Hefen kloniert. Dieses experimentelle Werkzeug wird von vielen Laboren weltweit genutzt.
  • SARS-CoV-2 und MERS-CoV: Perspektiven für die Entwicklung eines abgeschwächten Lebendimpfstoffs in Form eines Nasensprays.
  • Entwicklung von Behandlungsmöglichkeiten für das Feline infektiöse Peritonitis (FIP) bei Katzen: Testen von potentiellen antiviralen Substanzen.
  • PEDV: Entwicklung eines Impfstoffs in Zusammenarbeit mit dem BLV und industriellen Partnern.
  • Funktionelle Charakterisierung neuer SARS-CoV-2-Varianten: Kommunikation mit der WHO und veröffentlichte Studien zu SARS-CoV-2 Spike-D614G sowie den Varianten Alpha, Beta, Delta und Omicron-BA.1.
  • Entwicklung und Charakterisierung antiviraler Substanzen: Für die Therapie von Covid-19.

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