Molecular studies on hepatitis E viruses

Abstract

Hepatitis E is an emerging zoonotic disease distributed worldwide. The causative agent Hepatitis E virus (HEV) is also present in animals such as swine, wild boar, deer, rabbits and rodents, however no clinical disease has been associated with HEV in animals. The limitations concerning diagnosis and the lack of clinical and epidemiological information about HEV in different animal populations make it difficult to assess the risk for the human population. Due to the lack of an efficient cell culture system, little knowledge is currently available about replication mechanisms, pathogenesis and biology of HEV. Thus, the aims of this study were to detect HEV in different animal populations, to study the genetic variability of HEV, to express the capsid protein for use in diagnostic test and to cultivate HEV in primary cells and cell lines. This study indicates that HEV is present in both wild boar and domestic swine populations in Germany. A high genetic heterogeneity has been found among the wild boar viruses. All HEV isolates from animals described in this study are closely related to human isolates indicating a potential zoonotic risk regarding the consumption of meat products especially from wild boar. Extensive phylogenetic analyses were performed in order to study the genetic variability of HEV and to evaluate the classification at subtype and genotype level. Phylogenetic analyses on the basis of complete genomic as well as whole capsid sequences were shown to be adequate for defining HEV genotypes. The results of the phylogenetic analyses suggest modification in the current taxonomy of genotype 3 and to refine the established system for typing of HEV. In addition a classification for hepeviruses recently isolated from bats, ferrets, rats and wild boar is suggested. Parts of the HEV capsid protein (ORF 2: aa 1 to 278 and aa 543 to 617) were expressed as fusion proteins which can be used to develop test systems. Furthermore, a qRT-PCR assay was developed. Numerous approaches were performed to cultivate HEV in cell lines and shrew hepatocytes; however, virus propagation could not be shown. Hepatitis E ist eine zoonotische Erkrankung mit weltweiter Verbreitung und zunehmender Bedeutung. Der Erreger, das Hepatitis E Virus (HEV), kommt auch bei Tieren wie Hausschweinen, Wildschweinen, Hirschen, Hasen und Nagetieren vor. Bisher wurden bei Tieren keine Erkrankungen durch HEV beschrieben. Die Einschränkungen bezüglich Diagnostik sowie das Fehlen von klinischen und epidemiologischen Daten über HEV bei verschiedenen Tierarten erlaubt es nicht, die Bedrohung für den Menschen abschließend zu beurteilen.Infolge des Fehlens eines effizienten Zellkultursystems ist nur wenig über die Replikation, die Pathogenese und die Biologie von HEV bekannt. Ziele dieser Arbeit waren, HEV in verschiedenen Tierpopulationen zu detektieren, die genetische Variabilität von HEV zu untersuchen, das Kapsidprotein für den Einsatz in Testsystemen zu exprimieren sowie HEV in primären Zellen bzw. in Zelllinien zu vermehren.Die vorliegende Studie zeigt, dass HEV in Wildschweinen und Hausschweinen vorkommt. Eine hohe genetische Heterogenität wurde bei den Viren aus Wildschweinen gefunden. Alle HEV Isolate von Tieren, die hier beschrieben werden, sind nahe mit humanen Isolaten verwandt, was auf die Gefahr einer zoonotischen Übertragung durch den Verzehr von Fleischprodukten insbesondere von Wildschweinen hinweist.Umfangreiche phylogenetische Analysen wurden durchgeführt, um die genetische Variabilität von HEV zu untersuchen und die bestehende Klassifizierung auf Subtyp- und Genotyp-Ebene zu evaluieren. Phylogenetische Analysen auf der Basis des kompletten Genoms und des gesamten Kapsidproteingens waren geeignet, um HEV Genotypen zu definieren. Die Ergebnisse der phylogenetischen Analysen legen nahe, dass die gegenwärtige Taxonomie von HEV modifiziert und das etablierte Einstufungssystem verfeinert werden sollten. Zusätzlich wird eine Klassifizierung von Hepeviren, die vor kurzem aus Fledermäusen, Frettchen und Wildschweinen isoliert wurden, angeregt.Teile des Kapsidproteins von HEV (ORF 2: AA 1 bis 278 und AA 543 bis 617) wurden als Fusionsproteine exprimiert und können zur Entwicklung weitergehender Testsysteme verwendet werden. Darüberhinaus wurde ein qRT-PCR Test für HEV entwickelt. Zahlreiche Ansätze zur Kultivierung von HEV in der Zelllinie A549 sowie in Hepatozyten von Spitzmäusen wurden durchgeführt; Virusvermehrung konnte jedoch nicht nachgewiesen werden.