Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-opus-21327

Towards a more efficient control of foot-and-mouth disease outbreaks

  • Foot-and-mouth disease virus (FMDV) is a positive-sense RNA virus of the family Picornaviridae that comprises of seven serotypes and is distinguished by a high contagiosity with the ability of rapid spread. Strategies for abatement and control are based on an early detection, quick initiation of retaliatory actions and mass vaccinations. Therefore, aim of the study was the development of a fast and easy method for genome sequencing as well as an investigation into the causes, why some cell lines that are mainly used for vaccine production, are resistant towards FMDV infection. Finally, adaptive sequence changes in different cell culture systems and associated effects on particle stability and immunogenicity were examined. In case of an outbreak it is of major importance to detect and rapidly characterize the circulating virus isolate to choose an appropriate vaccine to minimize the viral spread. In addition, comprehensive genome analysis of the outbreak strain provides information about the origin of the virus and allows molecular epidemiology. A universal primer set, covering most parts of the open reading frame of the viral genome, was developed to perform quick sequence analyses, independently of the viral serotype (Paper I). Especially in endemic regions, vaccination of susceptible animal species is the main action to combat foot-and-mouth disease (FMD) in an acute outbreak situation as well as a preventive measure. Reasons, why some baby hamster kidney (BHK) cell lines are resistant towards an infection with FMDV, were examined in a second study that narrowed down the cause for this phenomenon to an impaired attachment of the virus to the cell surface. Furthermore, an alternative approach could be developed to successfully adapt the virus to the resistant vaccine-production cell line by using a FMDV-sensitive “wet-nurse” cell line (Paper II). Adaptive changes in the capsid-coding region of the viral genome caused through cultivation and passaging of the virus in different BHK cell systems were the topics of the third study. It was shown that capsid alterations are rather serotype-specific and dependent on the cell line used than influenced by the cell media. Viral titers and neutralization profiles of the adapted isolates were not affected compared to the original viruses (Paper III). Overall, this work expanded our knowledge on the control and eradication of FMD and will support the global effort to combat the disease.
  • Das Maul- und Klauenseuche-Virus (MKSV) ist ein positiv-strängiges RNA-Virus aus der Familie der Picornaviridae, das sich in sieben Serotypen unterteilt und sich durch eine sehr hohe Kontagiosität für Klauentiere mit der Fähigkeit zur rasanten Ausbreitung auszeichnet. Strategien zur Bekämpfung und Kontrolle basieren auf einer frühzeitigen Erkennung akuter Infektionsausbrüche, schneller Einleitung von Gegenmaßnahmen und Massenvakzinierungen. Ziel dieser Arbeit war es daher, eine schnelle und einfache Methode zur Genomsequenzierung zu entwickeln sowie die Gründe zu untersuchen, warum einige Zelllinien, die hauptsächlich zur Impfstoffherstellung eingesetzt werden, sich als resistent gegenüber Infektionen mit MKSV erweisen. Des Weiteren wurden adaptive Sequenzveränderungen in verschiedenen Zellkultursystemen untersucht und die damit verbundenen Auswirkungen auf die Partikelstabilität und Immunogenität. Im Falle eines Ausbruchs ist die schnelle Detektion und Charakterisierung des zirkulierenden Virusisolates von großer Bedeutung, um einen passenden Impfstoff auszuwählen, der die weitere Ausbreitung des Virus eindämmt. Zusätzlich geben umfassende Sequenzanalysen des Ausbruchstammes Auskunft über dessen Herkunft und ermöglichen molekularepidemiologische Untersuchungen. Um solche Sequenzierungen schnell und einfach durchführen zu können, wurde ein universelles Primerset entwickelt, das den überwiegenden Bereich des offenen Leserahmens im Virusgenom abdeckt und Serotyp-unabhängig einsetzbar ist (Paper I). Des Weiteren zählt die Impfung empfänglicher Tierarten zu den Hauptpfeilern der Maul- und Klauenseuche (MKS)-Bekämpfung, sowohl im Falle eines akuten Ausbruchsgeschehens als auch als vorbeugende Maßnahme in Endemiegebieten. Baby Hamster Kidney (BHK)-Zelllinien sind dabei die üblicherweise zur Impfstoffproduktion verwendeten Zellen. Gründe, warum sich einige BHK-Zelllinien als resistent gegenüber einer Infektion mit MKSV erweisen, wurden in einer zweiten Studie auf die Virusanheftung an die Zelle eingrenzt. Zudem wurde ein alternativer Lösungsweg entwickelt, wie das MKSV mittels einer MKSV-sensitiven „Ammenzelle“ erfolgreich auf eine resistente Produktionszelllinie adaptiert werden kann (Paper II). Darüber hinaus wurden in einer dritten Studie adaptive Änderungen in der kapsidkodierenden Region des Virusgenoms durch Kultivierung und Passagierung des Virus in verschiedenen BHK-Zellsystemen untersucht. Es zeigte sich, dass auftretende Kapsidveränderungen serotypspezifisch zu sein scheinen und durch die verwendete BHK-Zelllinie beeinflusst werden, während das verwendete Zellmedium eineuntergeordnete Rolle spielt. Virustiter und Neutralisationsprofil der adaptierten Virusisolate unterschieden sich nicht von denen der Ausgangsisolate (Paper III). Zusammenfassend erweitert diese Arbeit unsere Kenntnis in unterschiedlichen Bereichen der MKS-Bekämpfung und unterstützt somit die weltweiten Bemühungen zur Ausrottung dieser Erkrankung.

Download full text files

Export metadata

Additional Services

Share in Twitter Search Google Scholar
Metadaten
Author: Veronika Dill
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-21327
Title Additional (German):Etablierung einer effizienteren Kontrolle von Maul- und Klauenseuche-Ausbrüchen
Referee:Dr. Andi Krumbholz
Advisor:Dr. Rainer G. Ulrich
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2017
Date of first Publication:2018/04/09
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2018/03/08
Release Date:2018/04/09
Tag:FMDV
GND Keyword:FMDV
Pagenumber:96
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Abteilung für Mikrobiologie und Molekularbiologie
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 570 Biowissenschaften; Biologie