Identification of host and viral determinants of canine distemper virus interspecies transmission
Canine distemper virus (CDV) is a morbillivirus and a major viral pathogen of various wildlife species due to its high transmissibility and pathogenicity and threatens populations of endangered species such as Caspian seals. The propensity of CDV to cause disease in hosts of more than one taxonomic order is unique among morbilliviruses. CDV is also inherently neurotropic and mostly causes demyelinating leukoencephalitis in domestic dogs. However, disease manifestation varies with host species, age, immune status and the viral strain. These strains are classified into genotypes based on their geographic occurrence and degree of sequence divergence, with new genotypes being discovered regularly. This presents a challenge for molecular diagnostic assays based on real-time quantitative reverse transcription PCR (RT-qPCR). The mechanism(s) by which CDV readily crosses species barriers is not understood yet. In the framework of this PhD project, we have therefore investigated the determinants which facilitate CDV cross-species transmission. Our first aim was to develop a probe-based RT-qPCR assay for the reliable detection of all CDV genotypes, for which a validated assay is not yet available. In the second part of the project, we focused on the investigation of host factors related to CDV pathogenicity in vivo. In recent years a CDV epizootic in Europe has resulted in high levels of morbidity and mortality in many wildlife species. Thus, we analyzed samples from diseased German foxes. The CDV strains spreading in Europe in recent years have displayed a marked neurotropism. Therefore, we focused on immunopathological processes in the brains of these animals. Mutations in the CDV H protein have been suggested to contribute to the optimization of heterologous receptor usage. We investigated this hypothesis in the third part of this PhD project. By comparing strains of different genotypes in cell culture-based in vitro assays, we sought to identify the influence of mutations on the viral phenotype.
Das Hundestaupevirus (CDV) ist ein Morbillivirus und wichtiges Pathogen diverser Wildtierspezies mit hoher Kontagiosität und Pathogenizität. Es bedroht Populationen gefährdeter Arten, z.B. Kaspischer Robben. Die Fähigkeit, eine Erkrankung in Wirtsspezies aus mehr als einer taxonomischen Ordnung hervorzurufen, ist einzigartig unter Morbilliviren. Außerdem ist CDV von Natur aus neurotropisch und verursacht hauptsächlich demyelinisierende Leukoenzephalitis bei Hunden. Jedoch variiert die Krankheitsmanifestation mit Wirtsspezies, -alter, -immunstatus und dem Virusstamm. Diese Stämme werden basierend auf geografischen Vorkommen und Nukleotidsequenzidentität in Genotypen eingeteilt, wobei regelmäßig neue Genotypen entdeckt werden. Dies stellt eine Herausforderung für RT-qPCR (quantitative-Reverse-Transkriptase-PCR) -basierte Diagnostik dar. Die Mechanismen, mithilfe derer CDV die Speziesbarriere überquert, sind noch nicht bekannt. Im Rahmen dieses PhD-Projektes untersuchten wir daher die Faktoren, welche die speziesübergreifende Übertragung von CDV ermöglichen. Unser erstes Ziel war es, einen sondenbasierten RT-qPCR-Assay für die verlässliche Detektion von Staupestämmen aller Genotypen zu entwickeln, da ein solcher validierter Assay bisher nicht publiziert war. Im zweiten Teil des Projektes untersuchten wir Wirtsfaktoren, welche die Pathogenizität des CDV in vivo bestimmen. In den letzten Jahren führte eine CDV-Epizootie in Europa zu hohen Erkrankungs- und Sterblichkeitsraten in vielen Wildtierspezies. Daher untersuchten wir Proben von erkrankten Füchsen aus Deutschland. Die europäischen CDV-Stämme der letzten Jahre zeigten deutlichen Neurotropismus, weshalb wir uns auf die Untersuchung immunpathologischer Prozesse im Gehirn konzentrierten. Mutationen im den viralen Glykoproteinen scheinen zur Optimierung der Nutzung heterologer Rezeptoren beizutragen. Wir untersuchten diese Hypothese im dritten Teil dieses PhD-Projektes. Durch den Vergleich von Stämmen aus unterschiedlichen Genotypen in zellkulturbasierten in-vitro-Experimenten untersuchten wir den Einfluss diverser Mutationen auf den viralen Phänotyp.
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