In den letzten zehn Jahren haben Wissenschaftler Hunderte von neuartigen Viren beschrieben, die das Potenzial haben, zwischen Wildtieren und Menschen überzugehen. Aber wie können sie wissen, welche am riskantesten für Spillover sind und welche daher für die weitere Überwachung von Menschen priorisiert werden sollten?
Wissenschaftler der University of California, Davis, haben netzwerkbasierte Modelle entwickelt, um neue und bekannte Viren hinsichtlich ihres Risikos einer zoonotischen Übertragung zu priorisieren, bei der Infektionskrankheiten zwischen Tieren und Menschen übertragen werden.
Ihre Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Kommunikationsbiologieliefert weitere Beweise dafür, dass Coronaviren am riskantesten für ein Spillover sind und weiterhin für eine verbesserte Überwachung und Forschung priorisiert werden sollten.
Die Modelle für maschinelles Lernen wurden vom EpiCenter for Disease Dynamics am UC Davis One Health Institute in der School of Veterinary Medicine entwickelt.
Priorisierung neuartiger Viren
Die Modelle ergaben, dass neuartige Viren aus der Familie der Coronaviren voraussichtlich eine größere Anzahl von Arten als Wirte haben werden. Dies stimmt mit bekannten Viren überein, was darauf hinweist, dass diese Virenfamilie bei der Überwachung die höchste Priorität erhalten sollte.
Die Wissenschaftler erstellten für jedes Virus einen Priorisierungs-Score, der als Maß für das Risiko einer zoonotischen Übertragung dient.
„Mit zunehmender Überwachung hoffen wir, mit Daten im Zusammenhang mit Viren überschwemmt zu werden“, sagte der Hauptautor und Veterinär-Epidemiologe Pranav Pandit, ein Forscher am UC Davis One Health Institute. „Diese Tools werden uns helfen, das Risiko neuartiger Viren zu verstehen, was uns bei der Vorbereitung auf zukünftige Pandemien helfen kann.“
Umweltveränderungen und virale Verbindungen
Das Modell verwendet ein datengesteuertes Virus-Host-Netzwerk, um die Wahrscheinlichkeit zu quantifizieren, dass Menschen als Wirte für mehr als 500 zwischen 2009 und 2019 neu entdeckte Viren fungieren Ermittler.
Wirt-Pathogen-Netzwerke bieten Einblicke in die Ökologie von Viren und ihren Wirten, was für das Verständnis des Risikos, das solche Viren für die menschliche Gesundheit darstellen, von entscheidender Bedeutung ist. Dies ist besonders wichtig angesichts eines sich verändernden Klimas und einer sich verändernden Umwelt. Wenn sich die Landschaft verändert und sich die Arten als Reaktion darauf verschieben und bewegen, kann das Risiko einer Virusübertragung zwischen den Arten zunehmen.
„Diese Studie zeigt, wie verschiedene Wildtierarten durch die Viren, die sie teilen, miteinander verbunden sind“, sagte die korrespondierende Autorin Christine Johnson, Professorin für Epidemiologie und Ökosystemgesundheit an der UC Davis und Direktorin des EpiCenter for Disease Dynamics. „Umweltveränderungen sind ein massiver Treiber für die Fortbewegung von Arten. Wie Viren mit verschiedenen Wirten in einer sich verändernden Umgebung interagieren, ist entscheidend für das Verständnis des Risikos, das sie für die menschliche Gesundheit darstellen.“
Hohe Prioritäten
Neben Coronaviren stufte das Modell auch mehrere Paramyxoviren als hohe Priorität für zukünftige Arbeiten ein. Zu den Krankheiten, die mit dieser Virusfamilie in Verbindung gebracht werden, gehören Masern, Mumps und Atemwegsinfektionen.
„Die Charakterisierung von Hunderten von Viren nimmt viel Zeit in Anspruch und erfordert eine Priorisierung“, sagte Pandit. „Unser netzwerkbasierter Ansatz hilft dabei, die frühen Signale in den ökologischen und evolutionären Bahnen dieser Viren zu identifizieren. Er kann auch dazu beitragen, fehlende Verbindungen zwischen Viren und ihren Wirten aufzudecken.“
PS Pandit et al, Vorhersage des Potenzials für zoonotische Übertragung und Wirtsassoziationen für neuartige Viren, Kommunikationsbiologie (2022). DOI: 10.1038/s42003-022-03797-9