Adaptation of avian influenza viruses to the respiratory epithelium of pigs

Schweine sind ein wichtiger Wirt für Influenza-A-Viren und können eine wichtige Rolle bei der Interspezies-Übertragung spielen. In früheren Studien haben wir Präzisionslungenschnitte (precision-cut lung slices, PCLS) von der Schweinelunge als Kultursystem für differenzierte Atemwegsepithelzellen etabliert, um die Infektion dieser Zellen durch Influenzaviren zu infizieren (Punyadarsaniya et al., 2011; Meng et al., 2013).   In dieser These wurde ein aviäres Influenzavirus, A/chicken/Saudi Arabia/7/1998 (P0) des H9N2-Subtyps in PCLS drei Mal passagiert (P1-P3), um die Adaptation von aviären Influenzaviren an die Vermehrung in einem Säugetier-Wirt zu analysieren. Die mit der Adaptation assoziierten Veränderungen in den Viruseigenschaften wurden charakterisiert, indem folgende Parameter bestimmt wurden: (i) die Menge des in den Überstand freigesetzten Virus, (ii) die Vermehrungskurve der passagierten Viren, und (iii) der ziliostatische Effekt. Nach drei Passagen war der einzige Unterschied zwischen den verschiedenen Viren eine schnellere Vermehrungskinetik des P3-Virus. Sequenzanalysen der verschiedenen Viruspassagen ergaben vier Mutationen: je eine im PB2- und NS1-Protein und zwei im HA-Protein.   Die HA Mutationen, A190V and T212I, sowie the PB2-Mutation, G685R, wurden näher charakterisiert, indem rekombinante Viren erzeugt wurden, die eine oder zwei der Aminosäure-Austausche enthielten. Die Ergebnisse der „glycan array“-Analyse zeigten, dass das aviäre Ausgangsvirus bevorzugt a2,3-verknüpfte Sialinsäure erkannte. Die HA190-Mutante band an ein breites Spektrum von Glykanen mit a2,6/8/9-verknüpften Sialinsäuren. Die HA212-Mutantion allein führte zu weniger ausgeprägten Änderungen, aber zusammen mit der HA212-Mutation resultierte daraus eine gesteigerte Bindungsaffinität. Bei der Analyse in NPTr-Zellen zeigten die HA190 und die Doppelmutante (HA190+PB2685) eine schnellere Vermehrungskurve und höhere Virustiter als das Elternvirus, während in PCLS keine der Mutationen eine ziliostatische Wirkung auf die Epithelzellen hatte, wie es charakteristisch wäre für virulente Schweineinfluenzaviren. Man sollte aber beachten, dass die Doppelmutanten (HA190+HA212, HA190+PB2685 and HA212+PB2685) eine signifikant erhöhte Pathogenität in Mäusen zeigten.   Alle diese Ergebnisse zusammengenommen, haben wir herausgefunden, dass die Mutationen, die im HA- und im PB2-Protein aufgetreten sind, nur einen frühen Adaptationsschritt des aviären H9N2-Virus darstellen; weitere Mutationen werden nötig sein für diese Viren, bevor sie für Schweine virulent werden können. Deshalb wird es bei künftigen Arbeiten interessant sein, das aviäre H9N2-Virus durch zusätzliche Passagen in PCLS weiter zu adaptieren