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Ökologie und Evolution von Arboviren – in Zeiten von Covid-19

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Ein Bericht zur Forschungstätigkeit in der Virologie

Wie kommt es zu der Entstehung neuartiger Virus-Erkrankungen wie COVID-19? Um neuartige Viren geht es auch in der Forschungstätigkeit, welche Selina Graff im Jahr 2019 im Rahmen ihrer Doktorarbeit am Institut für Virologie der Berliner Charité begonnen hat.

Genauer gesagt geht es in diesem Fall um neuartige Viren, die von Stechmücken übertragen werden, sogenannte Arboviren (Arthropode-borne viruses). Man erinnere sich an kürzlich ausgebrochene Epidemien wie beispielsweise im Jahr 2015 verursacht durch das Zika-Virus in Lateinamerika sowie immer wiederkehrende Virusinfektionen wie das Denguefieber. Sie alle haben eins gemeinsam: Sie werden von Moskitos übertragen. Genau hier liegt der Ansatz der von Dr. Sandra Junglen geleiteten Arbeitsgruppe und des vom Bundeministerium für Bildung und Forschung geförderten Projektes „Ökologie von neuartigen Arboviren“.

Das Ziel des Projektes ist eine umfassende Probensammlung von Moskitos und die Charakterisierung der neuartigen Viren. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf dem Verständnis der zugrundeliegenden ökologischen und genetischen Mechanismen, welche eine Ausbreitung epidemischer Virus-Varianten begünstigen. Die von Stechmücken übertragenen Viren sind sehr anpassungsfähig an neue Wirte und Lebensräume, was sie zu einer besonderen Gefahr für zukünftige Epidemien macht.

 

Selina Graf justiert die Mückenfallen ein. Quelle: Graff

Feldarbeit in Uganda

Das Projekt startete mit der Probensammlung in Uganda. Selina Graff war 2019 neun Monate in drei verschiedenen Nationalparks und angrenzenden Dörfern unterwegs und hat dort etwa 40.000 Moskitos gesammelt. Warum in Uganda? Diese Frage ist leicht erklärt, denn dort liegt der Ursprung einiger Viruserkrankungen, die sich bereits global ausgebreitet haben. Zum Beispiel wurden hier das Zika-Virus und das West-Nil-Virus entdeckt. Beide Viren können beim Menschen zu schwerwiegenden Erkrankungen führen. Außerdem bietet Uganda eine Vielfalt an unberührten Ökosystemen.

Die drei Nationalparks, die wir für unsere Probensammlung ausgewählt haben, repräsentieren die drei wichtigsten afrikanischen Vegetationstypen Flachland-Regenwald, Berg-Regenwald und Savanne. Sie stellen ungestörte Ökosysteme dar, welche den angrenzenden Dörfern als modifizierte, gestörte Ökosysteme gegenüberstehen. Der Vergleich der Virus-Diversität in diesen unterschiedlichen Lebensräumen könnte einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis der prä-epidemiologischen Prozesse innerhalb der Virus-Populationen bieten.

 

Eine Coquillettidia Fuscopennata. Diese ist derzeit nicht bekannt für die Übertragung von Erregern. (Bildquelle: Graff)

Wie werden Stechmücken gefangen und identifiziert?

Es gibt verschiedene Methoden um Moskitos zu fangen. Für das Projekt ist es vor allem wichtig, dass jeder Standort dem gleichen Aufbau folgt, damit die Ergebnisse später vergleichbar sind. Außerdem sollten die Moskitos in einem guten Zustand gefangen werden, damit sie sich eindeutig einer Art zuordnen lassen. Wir haben uns daher für drei unterschiedliche Fallenarten entschieden.

 

Licht, verschiedene Duftstoffe, CO2 oder artifizielle Brutmöglichkeiten locken die Moskitos an. Sobald sie in die Nähe der Falle kommen, werden sie von einem Luftstrom erfasst, der durch einen batteriebetriebenen Ventilator erzeugt wird. Letztlich werden die Moskitos derart in ein Fangbehältnis gesaugt. Die Fallen wurden jeweils an drei Standorten innerhalb eines Nationalparks und an drei Standorten außerhalb in den umliegenden Dörfern aufgestellt. Jeweils an fünf aufeinanderfolgenden Tagen wurden dann durch Frau Graff wie auch die ugandischen Kollegen die Moskitos eingesammelt. Das Ergebnis sind rund 40.000 Moskitos!

 

Mückenfalle. Quelle: Graff

Virusanalyse

Nach der Feldarbeit, wieder in Deutschland angekommen, geht es für Selina Graff jetzt weiter im Labor. Unter dem Mikroskop können die Mücken einer Art zugeordnet werden. Das ist wichtig, damit man am Ende weiß, welches Virus potenziell von welcher Stechmückenart übertragen werden kann. Im nächsten Schritt werden jeweils zehn Mücken derselben Art in einer Probe zusammengefasst. Aus diesen Poolproben wird das genetische Material extrahiert und ein sogenanntes Screening auf bestimmte Viren durchgeführt. Die Eigenschaften der gefundenen Viren werden anschließend umfassend charakterisiert.

Zu welchen Erkenntnissen wird man kommen? Wird man mit den Ergebnissen wichtige Prognosen bezüglich der Übertragung von neuen Viren durch Stechmücken und der Ausbreitung von Epidemien machen können? Aufgrund der aktuellen Situation ist die intrinsische Motivation sehr hoch und Selina Graff ist gespannt, was in der nächsten Zeit gesellschaftlich und in der Forschung passiert. „Es scheint, als erhielte die Rolle der Wissenschaft in der Gesellschaft eine ganz neue Bedeutung. Unser Forschungsprojekt läuft noch bis 2022. Ich bin gespannt, was wir bis dahin herausfinden“, sagt die junge Forscherin.

 

Sonnenuntergang in Uganda. Quelle: Adobe Stock

Weitergehende Infos zum Thema

Weitergehende Informationen zum Thema finden sich auf die Homepage der im Artikel erwähnten Arbeitsgruppe:

https://virologie-ccm.charite.de/forschung/ag_junglen/

Schützt Artenvielfalt vor Epidemien?

https://www.bmbf.de/de/schuetzt-artenvielfalt-vor-epidemien-9022.html

Weltweiter Naturschutz kann Risiko künftiger Seuchen verringern!

https://www.bmu.de/pressemitteilung/schulze-weltweiter-naturschutz-kann-risiko-kuenftiger-seuchen-verringern/

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