Schweinefleisch, Krankheitserreger und Fortschritte – ein genauer Blick auf die PRRSV-Forschung

Die Schweinefleischindustrie bietet Menschen aller Kulturen eine beträchtliche Proteinquelle, essentielle Nährstoffe und eine vielseitige Zutat für verschiedene kulinarische Traditionen. Wenn also das Problem der Infektion mit dem Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus (PRRSV) in der Schweinefleischindustrie in den Vereinigten Staaten zu einem wirtschaftlichen Verlust von 650 Millionen US-Dollar pro Jahr führt, ist die Suche nach einer Lösung von entscheidender Bedeutung.

Eine vielfältige Gruppe von Forschern der Fakultät für Naturwissenschaften und des Universitätsklinikums Leiden in den Niederlanden hat kürzlich einen Artikel veröffentlicht, in dem sie ihre Entdeckung zum besseren Verständnis und Umgang mit PRRSV darlegen. Das folgende Interview ist mit Dr. Brian Mark, Professor an der Abteilung für Mikrobiologie und Dekan der Fakultät für Naturwissenschaften, der ein Labor leitet, das sich auf das Verständnis der molekularen Grundlagen von Krankheiten konzentriert.

Welche wichtigen Erkenntnisse ergaben sich aus den strukturellen Unterschieden zwischen PRRSV PLP2 und EAV und wie könnte dieses Wissen zu Strategien gegen PRRSV-Ausbrüche beitragen?

PRRSV ist ein viraler Krankheitserreger mit großer Bedeutung für die Schweineindustrie. Es kann Schweinefarmen schnell verwüsten, da das Virus hoch ansteckend ist, sich negativ auf die Fortpflanzungsgesundheit auswirkt und bei jungen Schweinen Atemwegserkrankungen verursacht.

Interessanterweise gehört PRRSV zu einer Gruppe von Viren (Nidoviren), zu der sowohl Arteriviren (EAV) als auch Coronaviren (SARS-1, -2, MERS usw.) gehören. Diese Viren exprimieren ein ähnliches Protein, eine sogenannte Protease, deren Funktion für ihre Replikation wesentlich ist. Die virale Protease ist nicht nur für die Virusreplikation unerlässlich, sie greift auch aktiv in die Immunantwort der infizierten Wirtszelle ein und hilft so bei der Virusvermehrung.

Seit mehreren Jahren entwickelt mein Labor eine Schlüsselprotease aus diesen Viren, um ihr die Fähigkeit zu entziehen, die Immunantwort des Wirts zu unterdrücken. Dies schwächt das Virus und bietet eine Strategie zur Entwicklung eines sogenannten abgeschwächten Virusimpfstoffs, der möglicherweise zur Impfung gegen Nidoviren eingesetzt werden könnte.

Interessanterweise haben wir in Zusammenarbeit mit Dr. Marjolein Kikkert und ihrer Gruppe am Medizinischen Zentrum der Universität Leiden in den Niederlanden herausgefunden, dass die Entfernung der Immunevasionsfunktion der Protease von SARS-2, MERS und EAV tatsächlich die Fähigkeit dieser Viren schwächt um die Immunantwort des Wirts zu unterdrücken.

Im Gegensatz dazu wurde jedoch durch die Entfernung dieser Funktion aus dem PRRSV dessen Replikationsfähigkeit erheblich beeinträchtigt. Dies steht im Gegensatz zu SARS-2, MERS und EAV, die sich in Zellkulturen noch replizieren könnten, nachdem die Immunevasionsfunktion ihrer Protease entfernt wurde.

Diese Entdeckung hat einen deutlichen Unterschied zwischen PRRSV und anderen Nidoviren offenbart, was für uns eine Überraschung war und nun in der Fachzeitschrift veröffentlicht wird PLoS-Krankheitserreger.

Welche Implikationen hat das Ergebnis Ihrer Forschung für die Entwicklung antiviraler Strategien und die Reduzierung wirtschaftlicher Verluste in der Schweinefleischindustrie?

Unsere Arbeit zeigt, dass sich PRRSV deutlich von seinen Verwandten unterscheidet, was die Art und Weise betrifft, wie es mit der Immunantwort des Wirts umgeht und welche Rolle diese Protease bei seiner Replikationsfähigkeit spielt. Wir fügen dem Puzzle ein weiteres Teil hinzu, das unser Verständnis von PRRSV und dessen Umgang weiter vertieft.

Könnten Sie uns den Ursprung der Idee und die Motivation für die Initiierung dieser Forschung erläutern?

Die Ursprünge dieser Strategie zur Entfernung der Immunevasionsfunktion aus den Proteasen von Nidoviren gehen auf meine ursprüngliche Zusammenarbeit mit Dr. Kikkerts Gruppe zurück, bei der ich ihre Nützlichkeit bei EAV demonstrierte, die wir veröffentlicht im Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften im Jahr 2013.

Damals hatte mein Labor die 3D-Struktur der Protease aus EAV bestimmt, was mir die Möglichkeit offenbarte, ihre Immunevasion-Funktion zu entfernen, ohne ihre Fähigkeit zu beeinträchtigen, an ihrer anderen Rolle bei der Virusreplikation teilzunehmen. Wir arbeiteten mit Marjoleins Gruppe zusammen, um die Hypothese zu testen, die sich als wahr erwies.