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Arbeitsbereiche des NRZ Poliomyelitis und Enteroviren

Molekularepidemiologische Analyse ausgewählter Picornavirus-Serotypen

Die molekulare Feincharakterisierung zirkulierender Enteroviren ermöglicht Aussagen zur phylogenetischen Verwandtschaft und zur Aufklärung von Infekt­ketten. Über die Methoden der Nukleinsäureamplifikation und Sequen­zie­rung in verschiedenen Genomregionen werden Aussagen zur Erreger­varia­bilität, insbesondere zur antigenen Drift innerhalb eines Enterovirus-Serotyps getroffen und mit biologischen Eigenschaften (z.B. im Neutralisationstest) verglichen. Zudem wird auch das Ziel verfolgt, über Amplifikationstechniken mit anschlie­ßender Sequenzierung in der protein­kodie­renden Region Informationen zum Serotyp direkt aus klinischem Originalmaterial unter Umgehung der Virus­an­zucht zu erhalten. Beispiele für aktuell am NRZ PE bearbeitete Picornavirus-Serotypen Enterovirus Typ A71 (EV-A71) und humane Parechoviren (HPeV).

Enterovirus Typ A71 (EV-A71)

Der Serotyp Enterovirus A71 ist weltweit verbreitet und verursacht vor allem in Südostasien immer wieder große Hand-Fuß-Mund-Epidemien mit teilweise fatalen Krankheitsverläufen. In Deutschland wird EV-A71 vorrangig bei aseptischen Meningitiden/Enzephalitiden nachgewiesen, sehr selten bei Patienten mit akuten schlaffen Paresen.

Die im Rahmen der bundesweiten Enterovirussurveillance eingehenden EV-A71-positiven Proben werden im NRZ PE molekularbiologisch und virologisch untersucht. Die EV-A71-spezifische PCR in der VP1-Region ermöglicht nicht nur die Bestimmung des Sero-/Genotyps, sondern auch die Zuordnung zu einer Genogruppe. Dabei zeigte sich beispielweise, dass im Jahr 2011 zusätzlich zur bis dahin dominierenden Genogruppe C2 auch C4-Viren nachgewiesen werden konnten, die hohe Homologien zu den in Südostasien zirkulierenden Viren aufwiesen. 2015 wurde in Deutschland erstmalig eine neue Variante innerhalb der Genogruppe C1 nachgewiesen. Diese rekombinanten Viren verursachten 2016 in Spanien/Katalonien einen Ausbruch (Hirnstammenzephalitis) und wurden auch in anderen europäischen Ländern nachgewiesen (Frankreich, Niederlande, Dänemark).

Für ein besseres Verständnis der Epidemiologie enteroviraler Infektionen ist eine flächendeckende Überwachung zirkulierender Enteroviren von großer Bedeutung. Da es sich hierbei nicht um bundesweit meldepflichtige Erkrankungen bzw. Erreger nach Infektionsschutzgesetz (IfSG) handelt (außer bei Verdacht auf Poliomyelitis), ist das NRZ PE auf die Unterstützung der Gesundheitsämter sowie der einsendenden Kliniken angewiesen. Im Rahmen der bundesweiten Enterovirussurveillance sowie bei HFMK-Ausbruchsgeschehen erfolgt die Diagnostik im NRZ PE kostenlos.

Humane Parechoviren (HPeV)

Parechoviren verursachen milde Infektionen des Gastrointestinal- und Respirationstrakts wurden jedoch auch mit Meningitis/Enzephalitis und Myokarditis in Verbindung gebracht. Infektionen mit Parechoviren sind weit verbreitet und treten vor allem in den ersten fünf Lebensjahren auf. Neonatale Infektionen stellen sich meist als Sepsis dar. Während die Parechovirustypen 1 und 2 bereits seit langem bekannt sind, konnten in jüngster Zeit mit Hilfe molekularer Verfahren mindestens 15 weitere Parechovirustypen detektiert werden. Die Etablierung einer Parechovirusspezifischen Real-Time-PCR sowie die Sequenzierung der proteinkodierenden VP1-Region ermöglicht molekularepidemiologische Untersuchungen zu den in Deutschland zirkulierenden Parechoviren.

Studien zur Populationsimmunität

Durch konsequentes Impfen ist es gelungen, die Kinderlähmung in großen Teilen der Welt auszurotten. In Deutschland wird von der STIKO seit 1998 für die Polio- Grundimmunisierung von Säuglingen und Kleinkindern, für die Wiederimpfung von Jugendlichen sowie für Auffrischimpfungen von Erwachsenen ausschließlich der Totimpfstoff empfohlen. Diese IPV-Vakzine wird vorwiegend als Kombinationsimpfstoff verabreicht.

Bei nicht ausreichender Immunität in der Bevölkerung können sich eingeschleppte Poliowildviren epidemieartig ausbreiten (Beispiel: Polioausbruch in WHO/Europa-Tadschikistan 2010 mit 460 Erkrankungsfällen).

In Deutschland wird die Polio-Immunitätslage regelmäßig überprüft. Dies erfolgt im Rahmen repräsentativer Studien, die vom RKI organisiert und durchgeführt werden (DEGS, KIGGS). Die bisherigen Ergebnisse dieser Seroprävalenzstudien der letzten Jahren belegen eine sehr hohe Populationsimmunität (>90%) gegen Poliovirus 1–3 (2016 wurden alle Arbeiten mit Poliovirus Typ 2 wegen des Polio-Containments eingestellt). Somit ist gegenwärtig eine Zirkulation importierter Polioviren in Deutschland eher unwahrscheinlich – vorausgesetzt die hohen Durchimpfungsraten bleiben bestehen.

Intratypische Differenzierung der Polioviren (Unterscheidung zwischen Impf- und Wildviren)

Als Regionales Referenzlabor der WHO/EURO für Poliomyelitis ist das NRZ Poliomyelitis und Enteroviren zuständig für Mittel- und Westeuropa (Polen, Ungarn, Spanien, Portugal, Frankreich, Schweiz, Belgien, Luxemburg). Die Hauptaufgabe besteht in der intratypischen Differenzierung der Polioviren. Außerdem werden die europäischen Länder bei der Untersuchung ausgewählter Proben von Patienten mit akuten schlaffen Paresen (AFP) unterstützt.

Europa wurde vor mehr als 15 Jahren (Juni 2002) als frei von einheimischer Poliomyelitis zertifiziert. Da jedoch die globale Eradikation noch nicht erreicht werden konnte, besteht die Gefahr der Wiedereinschleppung von Poliowildviren in poliofreie Länder. In der Endphase der Polioeradikation sind auch die soge­nann­ten vakzine-abgeleiteten Polioviren (VDPV) von besonderem Interesse. Wie die Erfahrungen der letzten Jahre gezeigt haben, können solche Viren bei nicht aus­rei­chender Populationsimmunität in der Bevölkerung zirkulieren (cVDPV) und Polio­epidemien hervorrufen (z.B. Hispaniola, Philippinen). Aber auch bei Per­sonen mit Immundefizienz können Polioviren über viele Jahre ausgeschieden werden (iVDPV).

Deshalb muss auch weiterhin die Zirkulation von Polioviren überwacht werden. Von der WHO wird gefordert, dass alle Polioviren (unabhängig von ihrer Herkunft) einer Impf-/Wildvirusdifferenzierung unterzogen werden. Dabei kommen ins­be­son­dere PCR-basierte Methoden zum Einsatz (z.B. Sabin-Impfvirusspezifische PCR oder Screening von VDPV). Auch die Sequenzierung von Polioviren in verschie­denen Genomregionen ist am NRZ PE etabliert (VDPV weisen 1-15% Nukleo­tid­sequenzabweichung in der proteinkodierenden Region VP1 im Vergleich zum Sabin-Impfstamm auf).

Stand: 02.08.2017

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