Influenzavirus-Mutationen könnten zur Grippepandemie führen

Wenn zwei kürzlich aufgetretene Vogelgrippevirusstämme mutieren und die Fähigkeit erwerben, leicht menschlich übertragbar zu werden, könnten sie eine pandemische Grippe erzeugen, Forscher vom MIT, die im Journal berichtet werden Zelle.
Die zwei Vogelgrippeviren - H5N1 und H7N9 - übertragen derzeit nicht leicht von Mensch zu Mensch. Es würde jedoch nur eine oder nur wenige genetische Mutationen benötigen, um all dies zu ändern.
In diesen beiden Studien konzentrierten sich Wissenschaftler des MIT (Massachusetts Institute of Technology) auf die H7N9- und H5N1-Grippestämme. Sie sagten, dass ihre Ergebnisse Beamten des Gesundheitswesens helfen sollten, zu überwachen, wie sich die Viren entwickeln, was ihr Potenzial für die Übertragung von Mensch zu Mensch betrifft.
Leitender Autor der beiden in Zelle In dieser Woche glaubt Ram Sasisekharan, der Alfred H. Caspary Professor für Biological Engineering, dass seine Ergebnisse auch bei der Entwicklung neuer Impfstoffe helfen könnten.
Influenzaviren werden nach dem Typ des HA (Hämagglutinin) -Proteins klassifiziert, das sie enthalten. Menschen werden am häufigsten von den H1- und H3-Proteinen infiziert. Das menschliche Immunsystem ist nicht auf natürliche Weise darauf vorbereitet, andere HA-Typen zu bekämpfen, und einige dieser anderen Typen können sich schließlich entwickeln, um menschliche Atemzellen anzugreifen.
Sasisekharan und sein Team wollten die Fähigkeit von H7N9 und H5N1 bestimmen, Menschen zu infizieren und von Mensch zu Mensch zu übertragen. Sie analysierten die Struktur ihrer HA-Proteine.
Sasisekharan hatte bereits in früheren Studien gezeigt, dass Die Fähigkeit eines Influenzavirus, Menschen zu infizieren, hängt von seinem HA-Protein ab. Das Protein bindet an Glykan (Zucker) -Rezeptoren, die auf der Oberfläche von Atemzellen existieren. Diese Rezeptoren sind entweder schirmförmig oder ähneln einem Kegel. Das Virus muss sich an die regenschirmförmigen Rezeptoren binden, um Menschen zu infizieren, und um Menschen leicht zu infizieren und leicht von Mensch zu Mensch zu übertragen, muss es sich effizient an diese Rezeptoren binden.
Es gibt bisher keine Beweise, dass entweder H5N1 oder H7N9 effizient an humane Glycanrezeptoren binden können.

H5N1

H5N1 ist das hoch pathogene Vogelgrippevirus, das bei Hausgeflügel in Teilen des Nahen Ostens und Asiens zu ernsthaften Ausbrüchen geführt hat. H5N1 infiziert typischerweise keine Menschen. Seit 2003 wurden jedoch fast 600 Fälle von Infektionen beim Menschen aus 15 Ländern gemeldet. In der Mehrzahl der Fälle hatten infizierte Personen engen Kontakt zu krankem oder totem Geflügel. Über 60% der Menschen, die an H5N1 erkrankten, starben.
H5N1 würde nicht viele Mutationen benötigen, um leicht menschlich übertragbar zu werden
Die MIT-Forscher untersuchten die HA-Proteinstrukturen aus Hunderten von H5N1-Virusstämmen. Sie identifizierten drei HA-Regionen, in denen nur ein paar genetischer Mutationen es der HA ermöglichen würden, effizient an die menschlichen Rezeptoren zu binden. In den meisten Fällen ist die Basis der Rezeptorbindungsstelle betroffen.
Seit 2005 hat sich der Stamm H5N1 entwickelt. Keiner der derzeit zirkulierenden Stämme weist jedoch alle notwendigen Mutationen auf, um für Menschen übertragbar zu sein.
Die Wissenschaftler identifizierten jedoch einen Stamm, der nur einen einzigen Aminosäurewechsel erfordert, um ein hochinfektiöses Virus für menschliche Populationen zu werden. Mehrere andere benötigten nur zwei Aminosäure-Schalter. Sasisekharan sagte: "Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, wie das passieren kann."
Aktuelle H5N1-Impfstoffe sind wahrscheinlich jetzt unwirksam

Sasisekharan fügte hinzu, dass die H5N1-Impfstoffe, die Regierungen auf der ganzen Welt gelagert haben, wahrscheinlich jetzt nutzlos wären, da das Virus sich seit 2005 rasant entwickelt habe.
Sasisekharan sagte:

"Es gibt Grund zur Besorgnis. Doch diese Ergebnisse eröffnen Möglichkeiten, um sicherzustellen, dass einige dieser neueren Stämme Teil der Halden werden, weil sie näher an der menschlichen Anpassung sind."

H7N9

H7N9 ist ein relativ neuer Vogelgrippevirusstamm. Es hat in diesem Jahr (2013) Menschen in China infiziert und schwere Krankheiten verursacht. Ungefähr 20% der infizierten Menschen sind gestorben. Den meisten verfügbaren Daten zufolge war die Mehrzahl der erkrankten Personen in Kontakt mit Geflügel oder in Umgebungen, die möglicherweise mit dem Vogelgrippevirus H7N9 kontaminiert waren, wie zum Beispiel lebende Vogelmärkte.
Mindestens 132 Menschen wurden mit dem H7N9-Grippevirus infiziert, die meisten davon in China. Siebenunddreißig von ihnen sind gestorben, sagt die Weltgesundheitsorganisation (WHO). H7N9 hat eine niedrigere Mortalitätsrate als H5N1.
Die Wissenschaftler weisen darauf hin, dass es nur eine Aminosäure-Änderung braucht, um die Bindungsstärke des HA-Proteins dramatisch zu erhöhen, wodurch H7N9 in hohem Maße menschlich übertragbar wird. Sie betonen jedoch, dass die gegenwärtig zirkulierenden Formen des Virus schwach an menschliche Rezeptoren binden.
Sasisekharan sagte: "Es war kein marginaler Anstieg, wir haben einen deutlichen Anstieg der Rezeptorbindung gesehen. Unsere Forschung liefert Erkenntnisse, die helfen können, potentiell wichtige Mutationen im Auge zu behalten, damit proaktive Schritte unternommen werden können, um besser gegen gefährliche Viren vorbereitet zu sein."
Da H7 typischerweise nicht-menschliche Tiere infiziert, kann ein Mensch, der mit H7N9 infiziert ist, nicht viel Immunantwort auslösen. Sasisekharan denkt das Die derzeit in der Entwicklung befindlichen H7-Impfstoffe bieten den Menschen wenig Schutz weil die Stämme, die in ihnen verwendet werden, sich sehr von H7N9 unterscheiden.
Ein Artikel veröffentlicht in Die Lanzette berichteten, dass der Vogelgrippevirus H7N9 in einigen Fällen gegen eine Behandlung mit Oseltamivir (Tamiflu) resistent ist.
Experten aus China, den USA und Kanada haben in der Zeitschrift darauf hingewiesen Wissenschaft (Ausgabe vom Mai 2013), dass der H7N9-Virusstamm bereits durch direkten Kontakt sowie durch Exposition in der Luft durch Menschen übertragbar sein könnte.
Die Informationen in den beiden in dieser Woche veröffentlichten Artikeln Zelle sollte direkte Auswirkungen auf die Entwicklung von Impfstoffen und die Bewertung der Grippe haben, schreibt Linfa Wang, Leiterin des Programms für neue Infektionskrankheiten an der Duke-NUS Graduate Medical School in Singapur.
Wang, der nicht an dieser Forschung beteiligt war, sagte: "Ihr einzigartiger Ansatz, der die strukturelle Topologie des an das virale Oberflächenprotein (HA) und das Inter-Residual-Interaktionsnetzwerk in der Rezeptorbindungsstelle von HA gebundenen Wirtsrezeptor-Glycans umfasst, ist extrem leistungsstark in der Bereitstellung wichtiger Informationen innerhalb kurzer Zeit. "
Beide Studien wurden von der NIH (National Institutes of Health) und der Singapore-MIT-Allianz für Forschung und Technologie finanziert.
Wissenschaftler haben über das Potenzial des Vogelgrippevirus gesprochen, dass es jahrelang zu einer ernsthaften Pandemie wird. Vor einem Jahr beschrieben zwei Artikel das Pandemiepotential des Vogelgrippevirus H5N1. Ein Artikel identifizierte vier genetische Mutationen, die das Virus durchlaufen müsste, bevor es leicht vom Menschen übertragen werden könnte, während das andere fünf Veränderungen identifizierte. Ein anderes Papier schlug vor, dass einige dieser Veränderungen bereits in zirkulierenden Stämmen offensichtlich waren.
Geschrieben von Christian Nordqvist