Entwicklung eines Rhinovirus-Infektionsmodells in Precision-cut lung slices

Humane Rhinovirus (HRV)-Infektionen verursachen rund zwei Drittel aller Infektionen der oberen Atemwege (Erkaltungen), die mit Arbeitsausfall, Schulversaumnis und Arztbesuchen einhergehen. Darüber hinaus sind Rhinoviren für Asthma und COPD-Exazerbationen verantwortlich. Die Gesamtmorbidität und -mortalität im Rahmen von HRV-Infektionen sind beträchtlich und die wirtschaftliche Belastung mit Gesundheitskosten im mehrstelligen Milliardenbereich enorm. Eine geeignete Therapieform existiert bisher nicht. Bedingt durch den engen Wirtstropismus von HRV existieren nur wenig geeignete Tier-Infektionsmodelle, welches die Aufklarung der molekularen Pathogenese und die Entwicklung geeigneter Vakzine stark behindert. Ziel dieser Arbeit war es, eine virale Infektion im organotypischen ex vivo Modell der precision-cut lung slices (PCLS) anhand des Modellorganismus HRV1B darzustellen und den Infektionsverlauf und die Immunantwort in murinen PCLS zu charakterisieren. Das PCLS Modellsystem bietet eine einzigartige Möglichkeit die primären Zielzellen der Rhinoviren des respiratorischen Epithels ex vivo im vollständigen Gewebeverband zu infizieren. Für eine vergleichende Charakterisierung wurde neben HRV1B das virale Mimetikum Poly(I:C) verwendet. Als Grundlage für Infektionsstudien mit HRV1B wurde das ex vivo Kultursystem zunächst erfolgreich an die virulenten Kultivierungsbedingungen adaptiert. Murine PCLS wurden mit HRV1B infiziert und über 48 h kultiviert. Durch Bestimmung der Virustiter konnte gezeigt werden, dass HRV1B in der Lage ist, murines Lungengewebe ex vivo zu infizieren und sich in ihm zu replizieren. Zudem führte eine Exposition des Lungengewebes mit HRV1B oder Poly(I:C) zu einer signifikant erhöhten Sekretion von RANTES in den Gewebekulturüberstand. Die Induktion der proinflammatorischen Zytokine TNF-, IFN-, IL-1 und IL-8 konnte im Rahmen dieser Arbeit mittels MSD-Technologie nicht detektiert werden. Ebenso zeigen initiale Versuche PAS-gefärbter HRV1B infizierter PCLS keine charakteristisch erhöhte Mukussekretion. Zur detaillierteren Darstellung der Immunreaktion bedarf es insgesamt einer Optimierung der experimentellen Rahmenbedingungen. Zusammenfassend lasst sich festhalten, dass das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte ex vivo PCLS-Modell charakteristische Parameter rhinoviraler Infektionen, wie Replikation und Chemokinsekretion reflektiert und somit potentiell als Infektionsmodell genutzt werden kann. Darüber hinaus bietet das Modell die Möglichkeit zum direkten Speziesvergleich muriner und humaner Infektionsparameter, welches für zukünftige Untersuchungen eine einzigartige Möglichkeit in der translationalen Lungenforschung bietet