New Preventive and Therapeutic Approaches against Hepatitis E and Prevalence Studies in Laboratory Animals in Germany

Das Hepatitis-E-Virus (HEV) ist eine der Hauptursachen für akute Hepatitis E-Fälle beim Menschen. Die meisten Infektionen werden den Genotypen 1 bis 4 (HEV-1 bis HEV-4) innerhalb der Spezies Paslahepevirus balayani zugeschrieben. HEV-1 und HEV-2 werden hauptsächlich mit endemischen Ausbrüchen bei Menschen in Verbindung gebracht, insbesondere in Regionen mit schlechter Wasserhygiene und humanitären Krisen. Im Gegensatz dazu werden den Genotypen HEV-3 und HEV-4 weltweit sporadisch auftretende, autochthone Fälle zugeschrieben, die oftmals auf alimentärem Weg vom Reservoirwirt Schwein auf den Menschen übertragen werden. Weitere zoonotische HEV-Genotypen wurden bei Kaninchen, Kamelen und Nagern gefunden.

HEV-3 und HEV-4-Infektionen können sich auch in extrahepatischen Manifestationen äußern und schwere, fulminante Verläufe mit tödlichem Ausgang verursachen. Bei immunsupprimierten Patienten kann HEV auch zu chronischen Infektionen führen. Während HEV-4 durch den chinesischen HEV-Impfstoff Hecolin® abgedeckt wird, liegen keine Daten über die Abdeckung von HEV-3 durch Hecolin® vor. Die Behandlungsmöglichkeiten für chronische Hepatitis E beschränken sich derzeit auf eine Reduzierung der Dosierung der Immunsuppressiva, auf eine antivirale Therapie mit Ribavirin und eine immunstimulierende Therapie mit pegyliertem Interferon-α. Diese Ansätze werden jedoch durch Kontraindikationen, Nebenwirkungen und das Auftreten von HEV-Mutanten, die eine Resistenz gegen Ribavirin aufweisen, eingeschränkt, was zu Therapieversagen mit tödlichem Ausgang führen kann.

Die hier vorgestellte Arbeit adressiert drei Forschungsfragen in den Bereichen HEV-3-Prävention durch Impfung, neuartige HEV-3-Behandlungsmöglichkeiten und HEV-Reservoire.

Manuskript I befasst sich mit der Entwicklung eines HEV-3-Impfstoffs für Schweinebestände, um alimentäre zoonotische Übertragungen auf den Menschen über einen One Health-Ansatz zu vermeiden. Hierfür wurde ein Arbeitsablauf zur Bewertung von Impfstoffkandidaten etabliert, die darin bestand, die in immunisierten Kaninchen produzierten Antikörper hinsichtlich ihrer Reaktivität in Enzymimmunoassays (ELISA), Western Blots, Immunfluoreszenzfärbungen und Neutralisationstests sowie einer Aviditätsbestimmung in einem modifizierten ELISA zu charakterisieren. Mit diesem Ansatz wurden sieben verschiedene Impfstoffkandidaten bewertet, die entweder auf Proteinen oder Plasmiden basierten und deren Aufbau auf Basis des HEV-3 Kapsidproteins mit oder ohne Fusion an ORF3 die Bildung von virusähnlichen Partikeln (VLPs) versprach. Die zwei vielversprechendsten Impfstoffkandidaten, p429 und p429-ORF3, wurden in einer Infektionsstudie an Schweinen weiter untersucht. Die Impfung führte jeweils zu einer signifikanten Reduktion viraler RNA-Lasten im Schweinekot. Jedoch wurde weder eine vollständige Unterdrückung der Virusexkretion noch eine sterile Immunität erreicht, wie die Präsenz viraler RNA in Galleproben der geimpften Schweine 28 Tage nach der Infektion anzeigte. Der Rückgang impfstoffinduzierter Antiköper trotz einer Belastungsinfektion der Schweine wies zudem darauf hin, dass ein Schutz eher auf Mechanismen wie antrainierte Immunität (TRIM) zurückzuführen ist, als auf eine konventionell erworbene Immunantwort. Zukünftige Studien sollten sich auf Impfstoffkandidaten fokussieren, die die Virusausscheidung und Viruslast bei Schweinen unter die Nachweisgrenze reduzieren, um die Übertragung von HEV zwischen Schweinen und auf den Menschen durch HEV-kontaminierte Fleischprodukte zu reduzieren.

In einer zweiten Studie (Manuskript II) wurde das Potential monoklonaler Antikörper (mabs) zur Therapie chronischer Hepatitis E, ausgelöst durch HEV-3, evaluiert. Neun am FLI hergestellte murine mabs wurden in vitro mittels ELISA, Western blot, Immunfluoreszenzfärbung und Neutralisationstests auf ihre Reaktivität mit verschiedenen HEV-Kapsidproteinen untersucht. Der vielversprechendste Kandidat, mab 5F6A1, der gegen das HEV-3-Kapsidprotein gerichtet ist, wurde im Schweinemodell evaluiert. Hierzu wurden diese Antikörper Schweinen einen und sieben Tage nach einer HEV-3-Infektion injiziert, ein Therapie-Ansatz, der erstmalig versucht wurde. Die Behandlung führte zu einer signifikanten Verringerung der HEV-Ausscheidung über den Kot und der HEV-Replikation in Gewebeproben, sowie zum vollständigen Verschwinden der Anzeichen einer Virämie. Diese Ergebnisse unterstreichen das vielversprechende Potenzial einer mab-Therapie gegen HEV-Infektionen. Allerdings bleibt die genaue Wirkweise dieser murinen Antikörper in infizierten Schweinen unbekannt, da derzeit kaum Daten zu Fc-Rezeptorfunktionen von Mausantikörpern in Schweinen existieren. Zukünftige Studien sollten einen Fokus auf die Entwicklung von humanen und humanisierten Antikörpern mit einer definierten Antikörperklasse legen, um erwünschte Effektor-Funktionen wie Antikörper-abhängige zelluläre Phagozytose (ADCP), Antikörper-abhängige zelluläre Zytotoxizität (ADCC) oder Komplement-abhängige Zytotoxizität (CDC) zu erreichen.

Manuskript III untersucht die Prävalenz von HEV-Genotypen bei Frettchen, die sowohl als Haus- als auch als Labortiere gelten. 169 vorselektierte Seren von Frettchen aus zwei Forschungseinrichtungen in Deutschland wurden a) auf die Antikörperprävalenz (ELISA) und b) auf das Vorkommen von HEV-RNA in Leberhomogenaten und Kotproben (quantitative Polymerase-Kettenreaktion (qRT-PCR)) untersucht. Während bei Frettchen von der Insel Riems keine Hepatitis-Infektionen beobachtet wurden, wiesen Frettchen aus Hannover eine Seroprävalenz von 11,8 % und eine HEV-RNA-Prävalenz von 22,2 % im Lebergewebe auf. Die Isolate wurden Rocahepevirus ratti Genotyp C2 (HEV-C2) zugeordnet, ähnlich zu früheren Funden. Beim Menschen wurden bisher keine Fälle mit diesem Genotyp in Verbindung gebracht. Es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um das potenzielle Risiko einer Übertragung auf prädisponierte Bevölkerungsgruppen, wie etwa immunsupprimierte Personen, zu bewerten. Daher kann ein zoonotisches Risiko einer Erreger-Übertragung von Frettchen auf den Menschen nicht ausgeschlossen werden. Dies unterstreicht die Bedeutung der Identifikation potenzieller Wirtsspezies als Reservoir für zoonotische HEV-Infektionen sowie die Notwendigkeit gezielter Interventionsstrategien zur Verhinderung einer Übertragung.