Florian Neske

• Durch Viren ausgelöste Infektionen der Atemwege zählen zu den häufigsten Erkrankungen des Menschen. Durch molekularbiologische Verfahren konnten in den vergangen Jahren bis dahin unbekannte Viren in respiratorischen Proben nachgewiesen werden, darunter das humane Bocavirus (hBoV) in 2005 und das Polyomavirus WU (WUPyV) in 2007. In der vorliegenden Arbeit wurden qualitative und quantitative DNA-Nachweisverfahren für hBoV und WUPyV etabliert und validiert, um retrospektiv die Infektionshäufigkeit von hBoV und WUPyV bei hospitalisierten KindernDurch Viren ausgelöste Infektionen der Atemwege zählen zu den häufigsten Erkrankungen des Menschen. Durch molekularbiologische Verfahren konnten in den vergangen Jahren bis dahin unbekannte Viren in respiratorischen Proben nachgewiesen werden, darunter das humane Bocavirus (hBoV) in 2005 und das Polyomavirus WU (WUPyV) in 2007. In der vorliegenden Arbeit wurden qualitative und quantitative DNA-Nachweisverfahren für hBoV und WUPyV etabliert und validiert, um retrospektiv die Infektionshäufigkeit von hBoV und WUPyV bei hospitalisierten Kindern mit akuter respiratorischer Erkrankung (ARE) der Universitätskinderklinik Würzburg zu untersuchen. Zusätzlich wurden phylogenetische Untersuchungen dieser Viren durchgeführt. Zum Nachweis von Antikörpern gegen Kapsidproteine von hBoV und WUPyV wurde ein auf rekombinanten Baculoviren basierender Immunfluoreszenztest (IFT) etabliert. HBoV-DNA konnte in 12 % von 834 untersuchten Nasenrachensekreten (NRS) von Kindern mit ARE aus dem Zeitraum von Januar 02 – September 05 detektiert werden. Das mediane Alter der hBoV-positiven Kinder war 1,8 Jahre, die mediane hBoV-Last betrug 4,9 x 103 Kopien/ml. Bei einem großen Teil (39,1 %) der hBoV-DNA-positiven Kinder wurden Koinfektionen mit anderen respiratorischen Viren detektiert, was jedoch keine signifikante Auswirkung auf die nachgewiesene hBoV DNA Menge hatte. Kinder mit Bronchitis wiesen eine signifikant höhere Viruslast auf als Kinder mit Fieberkrämpfen. Im Rahmen einer Verlaufsstudie konnte hBoV-DNA bei einem Kind über einen Zeitraum von 4,5 Monaten in NRS nachgewiesen werden. Bei einem Teil der Kinder mit hBoV-DNA-positiven NRS wurden Serum- und Stuhlproben auf hBoV-DNA untersucht. In einer von 10 Serumproben und 14 von 31 Stuhlproben konnte BoV-DNA nachgewiesen werden. Dabei war die hBoV-DNA-Menge im NRS signifikant höher, wenn die Stuhlprobe ebenfalls positiv war. Die phylogenetische Analyse von hBoV bestätigte die vom Erstbeschreiber ermittelten Cluster (St1 und St2). Diese Cluster weisen eine hohen Identität zueinander auf, sowohl auf Nukleotid- (≥99,6 %) als auch auf Aminosäure (AS)-Ebene (≥99,9 %). Ein Zusammenhang zwischen den Clustern und klinischen oder virologischen Faktoren war nicht ersichtlich. Die Untersuchung auf IgG-Antikörper gegen hBoV-VP2 ergab bei gesunden Erwachsenen eine Seroprävalenz von 74 %. Ein Zusammenhang zwischen Alter und Seropositivität für hBoV-VP2 war nicht erkennbar. Die WUPyV-Untersuchungen wurden anhand von NRS durchgeführt, die im Zeitraum von Januar 02 – September 05 und Januar 07 – Juli 07 entnommen wurden. Dabei konnte WUPyV-DNA bei 5,2 % der Proben mit einer medianen Viruslast von 9,5x 102 Kopien/ml nachgewiesen werden. Das mediane Alter der WUPyV-infizierten Kinder betrug 3,0 Jahre. Bei 54,8 % der WUPyV positiven Kinder konnte eine Koinfektion mit einem anderen respiratorischen Virus festgestellt werden, wobei keine Korrelation zwischen Koinfektion und WUPyV-DNA-Menge ersichtlich wurde. Eine Assoziation zwischen der WUPyV-Last in NRS und klinischer Diagnose war nicht feststellbar. In 3 von 14 Serum- und 2 von 14 Stuhlproben von Kindern mit WUPyV-DNA-positivem NRS konnte WUPyV-DNA detektiert werden. Dabei war die WUPyV-Last im NRS von Kindern mit positivem Serum höher als bei Kindern mit negativem Serum. Durch die phylogenetischen Untersuchung von WUPyV konnten zwei Cluster mit hoher Nukleotid-Identität (≥99,2 %) ermittelt werden. Der Großteil (60,3 %) der Substitutionen war nicht synonym, was zu einer Identität auf AS-Ebene von 98,8 % führte. Von den AS Mutationen waren 76 % Cluster-spezifisch. Mit dem etablierten WUPyV-spezifischen IFT konnte bei gesunden Erwachsenen eine IgG-Seroprävalenz von 88 % für WUPyV ermittelt werden. Ein signifikanter Unterschied im medianen Alter zwischen Anti-WUPyV-VP1-positiven und -negativen Probanden konnte nicht festgestellt werden. Zusammenfassend konnte durch die etablierten molekularen und serologischen Nachweisverfahren die Infektionshäufigkeit von hBoV und WUPyV bei Kindern mit ARE, die Phylogenie der Viren und die Seroprävalenz bei gesunden Erwachsenen erforscht werden. Die in den vorliegenden Studien ermittelten Infektionshäufigkeiten für hBoV und WUPyV deckten sich mit anderen Publikationen zur Epidemiologie von hBoV und WUPyV. Durch die in dieser Arbeit durchgeführten Versuche konnten keine offensichtlichen Assoziationen zwischen einer hBoV- oder WUPyV-Infektion und einer respiratorischen Erkrankung festgestellt werden. Zur Untersuchung der Pathogenität von hBoV und WUPyV sind daher noch weitere Studien notwendig.…
• Respiratory tract infections are a major cause of human morbidity and are caused by a broad spectrum of microbial agents, mostly viruses. In recent years, the use of molecular biology methods led to the discovery of several novel viruses, including the human bocavirus (hBoV) in 2005 and the polyomavirus WU (WUPyV) in 2007. In this study, we established qualitative and quantitative polymerase chain reaction assays for both viruses in order to investigate their genoprevalence in hospitalized children with acute respiratory diseases (ARD).Respiratory tract infections are a major cause of human morbidity and are caused by a broad spectrum of microbial agents, mostly viruses. In recent years, the use of molecular biology methods led to the discovery of several novel viruses, including the human bocavirus (hBoV) in 2005 and the polyomavirus WU (WUPyV) in 2007. In this study, we established qualitative and quantitative polymerase chain reaction assays for both viruses in order to investigate their genoprevalence in hospitalized children with acute respiratory diseases (ARD). Furthermore, phylogenetic analyses of hBoV and WUPyV were performed. In order to study the antibody response against hBoV and WUPyV, immunofluorescence assays (IFA) based on recombinant baculoviruses were established for both viruses. Nasopharyngeal aspirates (NPA) from the period of January 02 to September 05 of hospitalized children with ARD were retrospectively tested for the presence of hBoV DNA. We found that 12 % of the NPA were positive for hBoV DNA. The median age of hBoV DNA-positive children was 1,8 years and the median hBoV load in NPA was 4.9 x 103 copies/ml. Coinfections with other respiratory viruses were detected in 39,1 % of the hBoV DNA-positive NPA. There was no difference of the hBoV load in NPA between children with or without known coinfection, but the load was significantly higher in children with bronchitis than in children with the diagnosis of febrile seizures. In follow-up studies, hBoV DNA shedding was detected for a maximum period of 4.5 months. HBoV DNA was found in 1 of 10 serum samples and in 14 of 31 stool samples of children with hBoV DNA-positive NPA. The hBoV load in NPA was significantly higher for children with positive stool samples. Phylogenetic analysis of hBoV confirmed the previously suggested clusters St1 and St2. The nucleotide and amino acid identity between the clusters was very high (≥99.6 % and ≥99.9 %, respectively). An association of the clusters with virological or clinical parameters was not apparent. Using an IFA to detect IgG against hBoV VP2 antigen, the seroprevalence for hBoV in healthy adults was found to be 74 %. There was no association between age and seropositivity in the study population. WUPyV DNA was analysed in 1232 NPA, which had been collected from 2002 to 2007, and was found in 5.2 % of theses samples with a median WUPyV load of 9.5 x 102 copies/ml. Coinfections were found in 54.8 % of the WUPyV DNA-positive NPA. The median age of the WUPyV DNA-positive children was 3.0 years. The WUPyV load in NPA was neither associated with the coinfection status nor with the clinical diagnoses. WUPyV DNA was found in 3 of 14 serum samples and in 2 of 14 stool samples of WUPyV DNA-positive children. The WUPyV load in NPA tended to be higher in viremic children. Two different WUPyV clusters with high nucleotide-identity (≥99 %) were found by phylogenetic analysis. A high number (60.3 %) of nucleotide substitutions was non synonymous, resulting in 46 amino acid mutations and 98.8 % amino acid identity. Of the amino acid mutations, 76 % were specific for the two clusters. The IgG seroprevalence for WUPyV among healthy adults was 88 % as determined by IFA based on Sf9 cells expressing WUPyV VP1. As seen with hBoV, there was no association between age and seropositivity. In conclusion, we investigated the genoprevalence of hBoV and WUPyV in children with ARD and the seroprevalence in healthy adults. The results of our studies were in agreement with other publications on the epidemiology and serology of hBoV and WUPyV. No obvious association between infection with hBoV or WUPyV and clinical diagnosis was apparent. The methods established and evaluated in this thesis can be applied for further studies to investigate the pathogenicity of hBoV and WUPyV.…