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Aktuelle Information der Gesellschaft für Virologie (GfV)

Herstellung von Pferdepockenvirus mittels Gensynthese

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Eine aktuelle Nachricht in Science [1] und die anschließende Berichterstattung in deutschen sowie internationalen Medien [2,3] diskutieren die erfolgreiche Wiederherstellung von infektiösem Pferdepockenvirus unter der Verwendung mittels Gensynthese produzierter Erbinformation. Eine besondere Rolle bei dieser Debatte zu den Arbeiten einer kanadischen Forschergruppe um den Virologen David Evans spielt die Tatsache, dass grundsätzlich nach dem gleichen Verfahren auch das Variolavirus, ein verwandtes Orthopockenvirus und Erreger der ehemals gefürchteten und heute ausgerotteten Pockenerkrankung des Menschen (Variola major, engl. smallpox), wieder hergestellt werden könnte.

Die Genomsequenz des Pferdepockenvirus stammt von einem Orthopockenvirus, welches im Jahr 1976 in der Mongolei von erkrankten Pferden isoliert und dessen DNA kloniert sowie vollständig sequenziert werden konnte [4]. Die vergleichende Genomanalyse identifizierte das von Tulman und Kollegen beschriebene Pferdepockenvirus als einen Vertreter der Vacciniaviren, also der Orthopockenviren, welche als Impfviren erfolgreich zur Pockenschutzimpfung eingesetzt wurden und deren Verwendung in einer weltweiten Impfkampagne die Ausrottung aller natürlich vorkommenden Variolaviren ermöglichte. Auch Infektionen von Pferden mit Pferdepockenviren gelten heute als erloschen. Gleichzeitig bleibt die genaue Herkunft der über 200 Jahre lang zur Schutzimpfung verwendeten Vacciniaviren noch immer ungeklärt. Ein wissenschaftliches Motiv, das für den Menschen ungefährliche Pferdepockenvirus wieder zum „Leben“ zu erwecken, ist daher die Hoffnung, durch die weitere Untersuchung der biologischen Eigenschaften des Pferdepockenvirus auch die Abstammung des Vacciniavirus klären zu können.

Eine weitere Motivation für die Arbeit von David Evans lieferte die seit vielen Jahren ergebnislos geführte Debatte, ob die letzten unter WHO Aufsicht in zwei Hochsicherheitslaboratorien in Russland und der USA unter Verschluss gehaltenen Variolaviren jetzt bald vernichtet werden können. Ein gewichtiges Argument für den Aufschub der Zerstörung ist, dass infektionstüchtige Erreger für notwendige Forschungszwecke noch aufbewahrt werden sollten. Die Methode zur Herstellung von infektionstüchtigem Orthopockenvirus aus molekularbiologisch zusammengebauten Genom-Fragmenten ist zwar seit mehr als 25 Jahren bekannt [5] und wird mittlerweile routinemäßig bei der gentechnologischen Modifikation von Pockenvirusgenomen eingesetzt [6]. Dennoch wurde in der Diskussion um das Schicksal der Restbestände des Variolavirus immer wieder bezweifelt, ob diese Methode auch nur mit der Sequenzinformation des Pockenvirusgenoms und synthetisch hergestellter DNA möglich sei. Diese Frage ist jetzt durch die Wiederherstellung des Pferdepockenvirus final beantwortet. Entfällt damit auch das entscheidende Argument für die weitere Existenzberechtigung der in den USA und Russland vorgehaltenen erheblichen Bestände an Variolaviren? Sehr dafür spricht, dass bei möglicherweise neu aufkommendem Forschungsbedarf die Viren ja zeitnah reproduziert und wieder untersucht werden könnten. Andererseits ist zu bedenken, dass diese molekularbiologische Wiederherstellung ja mehrere Monate in Anspruch nehmen und in einem Notfall dann kostbare Zeit verloren gehen könnte.

Eine wichtige Schlussfolgerung bleibt. Selbst wenn alle Variolavirusbestände vernichtet werden, besteht immer die Möglichkeit, diese Erreger durch Gensynthese wieder neu herzustellen. Das ist für die mit der Literatur vertrauten Virologen keine besondere Überraschung. Es bedeutet aber auch, dass weiterhin vorgesorgt werden muss für den Notfall eines Wiederauftretens des Pockenerregers infolge einer absichtlichen Freisetzung von konventionellem oder neugeschaffenem Virusmaterial zum Zweck der biologischen Kriegsführung. Die gute Nachricht ist, dass das Vacciniavirus in Europa weiterhin als zugelassener Impfstoff zur Verfügung steht [7]. Die gensynthetische Herstellung des Pferdepockenvirus zeigt, dass eine Herstellung des Variolavirus in vielen Laboren der Welt technisch möglich ist und die ausreichende Impfstoffvorsorge daher einer neuen politischen Bewertung und Priorisierung bedarf.

Literaturangaben

[1]    Kupferschmidt K. How Canadian researchers reconstituted an extinct poxvirus for $100,000 using mail-order DNA. Science. 2017; DOI:10.1126/science.aan7069.
[2]    www.sueddeutsche.de/gesundheit/pocken-seuche-aus-dem-baukasten-1.3576102
[3]    https://geneticliteracyproject.org/2017/07/12/deadly-breakthrough-scient...
[4]    Tulman ER, Delhon G, Afonso CL, Lu Z, Zsak L, Sandybaev NT, Kerembekova UZ, Zaitsev VL, Kutish GF, Rock DL. Genome of horsepox virus. J Virol. 2006;80(18):9244-58.
[5]    Scheiflinger F, Dorner F, Falkner FG. Construction of chimeric vaccinia viruses by molecular cloning and packaging.  Proc Natl Acad Sci U S A. 1992; 89(21):9977-81
 [6]    Domi A, Moss B. Engineering of a vaccinia virus bacterial artificial chromosome in Escherichia coli by bacteriophage lambda-based recombination. Nat Methods. 2005;2(2):95-7
[7]    EMA/349199/2013 EMEA/H/C/002596. Marketing authorization Imvanex. European Medicines Agency, London.

Autor:
Univ.-Prof. Dr. med. vet. Gerd Sutter
Lehrstuhl für Virologie
Institut für Infektionsmedizin und Zoonosen
Ludwig-Maximilians-Universität München
Veterinärstr. 13, D-80539 München
Email:  gerd.sutter@lmu.de