Vergleich verschiedener Antigene zur spezifischen Detektion von Zika-Virus-Infektionen

Diese Arbeit beschäftigt sich mit zwei Aspekten der serologischen Forschung am Zika-Virus (ZIKV). Im ersten Teil wurden ZIKV NS1 und ZIKV Equad in ihrer Eignung als Antigene für serologische Assays zur spezifischen Detektion der ZIKV Infektion in Abgrenzung zu Infektionen mit anderen Flaviviren untersucht. Der zweite Teil vergleicht zwei Methoden zur Expression von ZIKV NS1: Drosophila S2 Zellen und in E. coli Bakterien. ZIKV zog 2014-2016 bei einem Ausbruch in Brasilien große Aufmerksamkeit auf sich, da Zusammenhänge mit einerseits gehäuft auftretenden Mikrozephaliefällen bei Infektionen in der Schwangerschaft und andererseits schweren neurologischen Komplikationen wie dem Guillain-Barré-Syndrom hergestellt wurden. ZIKV ko-zirkuliert mit anderen Flaviviren wie dem West-Nil Virus (WNV) und dem Dengue Virus (DENV). Da viele Infektionen mit Flaviviren asymptomatisch verlaufen oder nur mit unspezifischen Symptomen einhergehen, ist eine sichere labordiagnostische Unterscheidung von hoher Relevanz. Die Flavivirus-Diagnostik basiert dabei hauptsächlich auf zwei Methoden: dem direkten Virusnachweis aus Blut oder Urin (bis zu 14 Tage nach Symptomauftritt möglich) mithilfe von PCR und dem serologischen Nachweis von Antikörpern. Hohe strukturelle Ähnlichkeiten zwischen verschiedenen Flaviviren wie ZIKV und DENV, welche zum Auftreten kreuzreaktiver Antikörper führen, sorgen dafür, dass die spezifische Serologie bisher eine Herausforderung darstellt. Ein häufig verwendetes Antigen in der serologischen Flavivirus-Diagnostik ist das Envelope-Protein (E-Protein). Dieses ist bei der ZIKV-Diagnostik aufgrund der strukturellen Ähnlichkeit mit den E-Proteinen anderer Flaviviren Ziel kreuzreaktiver Antikörper. Besonders eine Struktur, die Fusion-Loop Sequenz, ist hoch konserviert. Das Auftreten kreuzreaktiver Antikörper erschwert eine spezifische Diagnostik. Um die mangelhafte Spezifität der serologischen Tests zu verbessern, wurden zwei Antigene entwickelt. Ein Antigen basiert auf dem Nicht-Struktur-Protein 1 (NS1), ein anderes auf einer E-Protein-Mutante mit vier Aminosäureninsertionen in der Fusion-Loop-Sequenz. ZIKV NS1 zeigte bisher in zwei Studien durch Huzly et al. (2016) und Steinhagen et al. (2016) eine hohe Spezifität. Das modifizierte E-Protein konnte bereits bei WNV und DENV die serologische Spezifität verbessern. Diese beiden Antigene wurden in der vorliegenden Arbeit mit einem Panel aus Seren von Infektionen mit ZIKV, DENV, WNV und Tick-borne encephalitis Virus (TBEV) getestet. Als Referenzgruppe diente eine Reihe Flavivirus-negativer Seren. Nach Klonierung, Synthese und Aufreinigung des NS1 Proteins wurde dieses sowie das ZIKV Equad mit den Seren in IgM und IgG Assays getestet. Aus den Ergebnissen dieser Tests wurden für beide Proteine Sensitivität und Spezifität ermittelt, anschließend wurden beide Antigene verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass ZIKV NS1 statistisch signifikant im IgM- und IgG-Assay zwischen ZIKV und anderen Flavivirus-positiven Seren unterscheiden kann (p