RT Dissertation/Thesis
T1 Untersuchung der spatio-temporalen Verbreitung von Brucellose-Ausbruchsstämmen in Ägypten mittels cgSNP-Analyse und Multi Lokus VNTR-Analyse
A1 Holzer,Katharina
WP 2022/11/23
AB Die Brucellose ist eine weltweit verbreitete Zoonose, die durch die Gattung Brucella, die 12 Spezies beinhaltet, ausgelöst wird und für den öffentlichen Gesundheitssektor von großer Bedeutung ist. Bei Tieren kann die Krankheit zu Aborten führen, was einen hohen wirtschaftlichen Schaden nach sich zieht. Vom Tier auf den Menschen kann die Krankheit durch direkten Kontakt, durch das Eindringen über Schleimhäute und Wunden in der Haut oder indirekt durch den Verzehr von nicht pasteurisierter Milch, die daraus hergestellten Milchprodukte oder nicht ausreichend erhitztem Fleisch übertragen werden. Auch über Aerosole können sich die Bakterien übertragen lassen, was unter anderem diese Erreger in die Risikoklasse drei einstuft. Der Kontakt mit infizierten Tieren, besonders deren reproduktiven Organe, abortierte Föten und Ausflüsse stellen somit einen Risikofaktor dar. Die Krankheit beim Menschen ist schwerwiegend, weshalb eine mehrwöchige Antibiose als Therapie erforderlich ist. Obwohl viele Länder als frei von Brucellose gelten, sind beispielsweise afrikanische Länder noch stark betroffen. 
Die vorliegende Arbeit fokussiert sich auf Brucellen aus dem afrikanischen Land Ägypten. Obwohl die Brucellose in Ägypten endemisch ist, gibt es bisher nur eine Publikation mit sehr wenigen Daten, die Näheres zur Ausbruchsanalytik der Spezies Brucella (B.) melitensis 
und B. abortus basierend auf der Gesamtgenomsequenzierung beschreibt. Einige andere bisherigen Veröffentlichungen basieren auf der sogenannten Multi Lokus VNTR Analyse (MLVA), die sich aber für epidemiologische Fragestellungen, bzw. für die Ausbruchsanalytik in dieser vorliegenden Arbeit als ungeeignet herausgestellt hat. VNTR steht dabei für die variable Anzahl an Sequenzwiederholungen in der DNS. Um konkrete Aussagen zur Ausbruchsanalytik zu tätigen, wurde deshalb eine sogenannte Einzelnukleotidpolymorphismusanalyse des Kerngenoms (cgSNP-Analyse) auf Basis der Gesamtgenomsequenzierung durchgeführt. Während die MLVA hochmutable DNS-Regionen inkludiert, sind diese in der cgSNP-Analyse von vorn herein ausgeschlossen. Deshalb ermöglicht die cgSNP-Analyse eine genauere Einteilung der Genotypen und somit auch die Einteilung der Ausbruchsstämme, während im Gegenzug die MLVA aufgrund der Verwendung von hochmutablen Regionen ausschließlich für die reine Differenzierung von Isolaten herangezogen werden kann. Dies wurde durch den direkten Methodenvergleich und der Einbeziehung der Metadaten deutlich, sodass bisher veröffentlichte Daten, die mittels der MLVA die Ausbruchsanalytik für Brucella beschrieben haben, nicht verwendbar sind. Darüber hinaus ist eine laborbasierte MLVA im Gegensatz zu einer in silico MLVA, die auf der Genomsequenzierung beruht, fehleranfällig. Bei einem direkten Vergleich zeigte die in silico MLVA in 100% der Fälle zuverlässige Ergebnisse und sollte demnach die laborbasierte MLVA ersetzen. Für die cgSNP-Analyse lagen insgesamt 185 Isolate vor, die aus Tieren, sowie aus dem Menschen stammen. Von diesen insgesamt 185 Proben sind 137 als B. melitensis und 49 als B. abortus klassifiziert worden, was darauf schließen lässt, dass in Ägypten B. melitensis Infektionen häufiger als B. abortus Infektionen vorkommen. Weiterhin wurden durch die cgSNP-Analyse konservierte Ausbruchsstämme detektiert, die sich genetisch nur minimal unterscheiden, seit einigen Jahren in Ägypten persistieren und sich verbreitet haben oder immer noch verbreitet werden, sowie ständig neu eingeführte Ausbruchsstämme, bzw. Infektionen. Unter den B. abortus Isolaten konnten B. abortus RB51 Vakzinstämme aus abortierten Tieren detektiert werden, was bestätigt, dass der RB51-Vakzinstamm auch zu Aborten führt. Während die meisten B. melitensis Stämme dem westmediterranen Ursprung zugeordnet wurden, ist jeweils ein Isolat dem amerikanischen, bzw. dem ostmediterranen Ursprung, zugeteilt. Solch eine Einteilung durch einen sogenannten kanonischen SNP-Assay (canSNP-Assay), wie es für die B. melitensis Isolate durchgeführt wurde, ist für B. abortus aus methodischen Gründen nicht möglich. Durch eine weitere cgSNP-Analyse wurden vorhandene öffentliche Datenbankeinträge aus anderen Ländern auf mögliche Quellen der Einschleppung der detektierten ägyptischen Ausbruchsstämme geprüft. Für die meisten 
B. melitensis Isolate ist eine Herkunft aus Italien wahrscheinlich, für eine bestimmte Gruppe von B. abortus Isolaten hingegen eine Herkunft aus Großbritannien. Die übrigen B. abortus Isolate konnten nicht eindeutig zugeteilt werden, würden aber möglicherweise den Isolaten aus USA am nächsten stehen. Um hier mögliche Verwandtschaften zu bestätigen oder zu widerlegen, müssten sehr viel mehr Isolate aus verschiedenen Regionen zum Vergleich zur Verfügung stehen. Aufgrund der Vielzahl an diversen Ausbruchsstämmen in Ägypten, sollte der Ursprung dieser Ausbruchsstämme außerhalb des Landes liegen, sodass von Einschleppungen ausgegangen werden kann. 
K1 Brucella
K1 Brucellose
K1 SNP
K1 Ägypten
K1 MLVA
K1 Brucellose in Ägypten
PP Hohenheim
PB Kommunikations-, Informations- und Medienzentrum der Universität Hohenheim
UL http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2022/2077