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Filip Cierniak

• Hepatitis E virus (HEV) is emerging worldwide as a zoonotic pathogen that has remained largely undetected for decades, if not centuries. Its enormous success can be attributed to the wide range of host species, which can transmit the virus to humans, depending on the viral genotype. As a result, HEV is likely to remain a challenge even when the remaining hepatitis viruses (HAV, HBV, HCV), which are transmitted exclusively between humans, are under control. Although millions of HEV infections occur each year, little is known about this puzzling pathogen. One major issue in HEV research is the lack of reliable model systems. Established animal models are inefficient, expensive, or simply not representative of human HEV. On the other hand, cell culture systems are limited by the slow growth of the virus and inefficient replication and infection. The aim of this work is to with deepen the understanding of zoonotic HEV in animal hosts in Germany. For this purpose, a molecular and phylogenetic characterization of HEV sequences from rabbits and swine was conducted. A novel subtype of the zoonotic genotype HEV-3 was identified in a rabbit sample, further emphasizing the role of rabbits as HEV host species and possible reservoir of zoonotic HEV infections in Germany. On the other hand, a molecular biological screening of pigs and wild boars in Mecklenburg-Western Pomerania indicates a wide range of HEV-3 subtypes circulating in swine in north-east Germany. Furthermore, an optimized replicon system was established in order to enable characterization of various HEV sequences by reverse genetics. As a proof of concept, two rabbit HEV derived replicons were compared with two established, cell culture adapted HEV strains. The influence of different regions of the nonstructural protein on HEV replication was determined and quantified. In particular, a system was established, to reproducibly compare different strains and genotypes. This refined replicon system will enable the characterization of further HEV sequences and thus expand the knowledge on the determinants of the viral life cycle.
• Hepatitis-E-Virus (HEV) erweist sich zunehmend als zoonotischer Erreger mit weltweiter Verbreitung, der Jahrzehnte, wenn nicht Jahrhunderte, unbemerkt blieb. Der enorme Erfolg von HEV ist auf sein weites Spektrum an Wirtsspezies zurückzuführen, welche das Virus, je nach Genotyp, auch an Menschen weitergeben können. Folglich wird HEV auch dann ein Problem bleiben, wenn die übrigen Hepatitisviren (HAV, HBV, HCV), die ausschließlich zwischen Menschen übertragen werden, unter Kontrolle sind. Trotz Millionen jährlicher HEV-Infektionen ist nur wenig über diesen Erreger bekannt. Eine der größten Hürden in der Erforschung von HEV ist das Fehlen zuverlässiger Modellsysteme. Etablierte Tiermodelle sind aufwendig, und oft nicht repräsentativ für HEV-Infektionen beim Menschen. Zellkultursysteme andererseits sind limitiert durch langsames Viruswachstum und niedrige Titer sowie geringe Infektionseffizienz. Diese Arbeit zielt darauf ab, das Verständnis des zoonotischen HEV bei Tieren in Deutschland zu verbessern. Zu diesem Zweck wurden HEV-Sequenzen aus Kaninchen und Schwein molekular und phylogenetisch charakterisiert. In einer Kaninchenprobe wurde ein neuartiger Subtyp des zoonotsichen Genotyps HEV-3 identifiziert. Dies betont nochmals die Relevanz von Kaninchen als Wirtsspezies und Reservoir zoonotischer HEV-Infektionen in Deutschland. Zudem deutet ein molekularbiologisches Screening von Haus- und Wildschweinen in Mecklenburg-Vorpommern auf die Zirkulation mehrerer HEV-3 Subtypen im Nordosten Deutschlands hin. Des Weiteren wurde ein optimiertes Replikonsystem etabliert, das die Charakterisierung verschiedener HEV-Sequenzen mittels reverser Genetik ermöglicht. Als „proof of concept“ wurden zwei Kaninchen-HEV-abgeleitete Replikons mit zwei etablierten, zellkulturadaptierten Stämmen verglichen. Der Einfluss verschiedener Regionen des Nichtstrukturproteins auf die HEV-Replikation wurde gezeigt und quantifiziert. Insbesondere wurde ein System etabliert, mit dem verschiedene Stämme und Genotypen reproduzierbar miteinander verglichen werden können. Dieses weiterentwickelte Replikonsystem wird in Zukunft die Charakterisierung weiterer HEV-Sequenzen ermöglichen und damit das Wissen über Determinanten des viralen Lebenszyklus vertiefen.