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Usutu virus (USUV) and West Nile virus (WNV) antibody titers in immunoglobulin fractionated from a Central European (EU) plasma donor population

Kathrin Nagl

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Molekulare Biologie

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Molekulare Biologie

Betreuer*in

Timothy Skern

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DOI

10.25365/thesis.63664

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-26863.73872.801567-9

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Das Usutu-Virus (USUV) ist ein von afrikanischen Mücken übertragenes Flavivirus. 2001 trat das Virus zum ersten Mal in der europäischen Bevölkerung auf und wurde aufgrund des signifikanten Sterbens von Amseln erkannt. Fälle beim Menschen sind nur wenig bekannt, was aufgrund von asymptomatischen Verläufen zurückzuführen ist (1). Ziel dieser Arbeit war es herauszufinden, ob neutralisierende Antikörper (Ak) von USUV und West Nile virus (WNV) in der Population von Plasmaspenden aus der Europäischen Union (EU) und den Vereinigte Staaten von Amerika (US) detektierbar sind. Dabei wurden Intravenöse Immunglobulin (IVIG) Präparate zur Untersuchung mittels Mikro-Neutralisationstest (µNT) herangezogen. Ein IVIG Lot besteht aus gepoolten Plasma von 3 000 – 60 000 Plasmaspenden (2, 3). Anhand ihrer Antikörperkonzentration spiegeln IVIG die Verteilung von Viren innerhalb einer bestimmten Bevölkerungsgruppe wider. Die Arbeit teilt sich in drei Teilbereiche auf. In einem ersten Schritt wurde versucht, USUV aus virämischen Blutproben zu isolieren. Aufgrund einer sehr geringen Ausgangsviruslast und durch Kontamination in den untersuchten Proben, konnte das Virus nicht vermehrt und isoliert werden. In einem zweiten Schritt wurden IVIG lots, welche von Plasmaspender aus den US oder der Europäischen Union (EU) stammen, auf vorhandene, neutralisierende Ak von USUV, WNV und Tick-borne Encephalitis Virus (TBEV) untersucht. Die Daten zeigten einen Mikro-Neutralizationtiter 50% (µNT50 Titer) von USUV (µNT50 Mittelwert: 1:4.5) und einen etwas geringeren WNV µNT50 Wert (µNT50 Mittelwert: 1:2.6) in der EU Plasmaspenderpopulation. Der TBEV Titer (µNT50 Mittelwert: 1:4051.3) in der EU, sowie der WNV Titer (µNT50 Mittelwert: 1:47) in den US ist durch eine hohe Durchimpfungsrate, bzw. durch WNV Infektionen erklärbar. Um die Kreuzreaktivität von Flavivirus Ak besser zu untersuchen, wurden fünf Meerschweinchen mit einem inaktivierten WNV Impfstoff immunisiert. Die gewonnenen monovalenten Ak wurden anschließend in einem µNT gegen USUV, TBEV und Zika-Virus (ZIKV) eingesetzt. Eine hohe Neutralisierung gegen WNV (1:1873.6 ± 90.3), sowie eine Kreuzreaktivität gegen USUV (1:45.3 ± 15.9) und ZIKV (1:4.8 ± 0.3) konnte nachgewiesen werden. Aufgrund eines zytotoxischen Effekts der Zellen konnten keine Ergebnisse für das TBEV erzielt werden. Darüber hinaus zeigen Flavivirus Ak, insbesondere wenn sie durch eine natürliche Infektion anstatt einer Impfung generiert werden, eine Kreuzraktivität innerhalb desselben Serokomplexes. In dieser Studie wurde eine Kreuzreaktivität von USUV- und WNV-abs beobachtet, welche beide Mitglieder des Japanese encephalitis virus Serokomplexes sind. Im letzten und dritten Teilbereich wurde die Luminex Technologie angewendet, welche im Unterschied zu einen µNT, auf dem Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) Prinzip basiert und die gesamte Anzahl an Ak misst. Antigene von verschiedenen Flaviviren wurden für die Detektion von Ak in IVIG lots verwendet. Eine Korrelation zwischen den erhobenen Daten durch die Luminex Methode und den µNT wurde nicht gesehen. Da ein höherer neutralisierender Antikörpertiter gegen USUV als gegenüber WNV in der EU nachgewiesen wurden, ist anzunehmen, dass mehr USUV als WNV zirkuliert. Während die beobachtete Anzahl von Fällen für beide Viren ähnlich ist, kann die geringere Pathogenität von USUV für Menschen zu einer signifikanten geringeren Berichterstattung von USUV führen.

Abstract

(Englisch)

Usutu virus (USUV) is an African mosquito-borne Flavivirus. It newly emerged in Europe firstly with a significant die-off of blackbirds in 2001. Human cases occur but often mainly asymptomatic courses (1). This thesis analyzed whether USUV and West Nile virus (WNV) neutralizing antibodies (abs) can be detected in immunoglobulin fractionated from plasma donated in the European Union (EU) and the United States of America (US). Each intravenous immunoglobulin (IVIG) lot contains at least 3.000 to 60.000 plasma donations (2, 3) and therefore can be used as seroepidemiological tool to reflect the distribution of a virus or microbial agent, in a given population, based on the antibody (ab) content The thesis comprises three parts. In a first step, an attempt to isolate the USUV from viraemic plasma samples was done. Due to a very low initial viral load and sample contamination, virus replication and isolation was not successful. In a second step, IVIG lots, which were fractionated from plasma donated in the US or the EU, were examined for existing neutralizing abs against USUV, WNV and Tick-borne encephalitis virus (TBEV). In the European Union (EU) plasma donor population, a low but distinct micro neutralization titer 50% (µNT50 titer) against USUV (µNT50 mean: 1:4.5) and a slightly lower WNV µNT50 titer (µNT50 mean: 1:2.6) were detected. The high TBEV titer (µNT50 mean: 1:4051.3) in the EU and the significant WNV titer (µNT50 mean: 1:47) in the US can be explained by high TBEV vaccination rates or by WNV infections in the EU and US, respectively. To better examine the cross-reactivity of Flavivirus abs, five guinea pigs (GP) were immunized with an inactivated WNV vaccine. The obtained monovalent abs were then used in a micro neutralization test (µNT) against USUV, TBEV and Zika virus (ZIKV). Whereas neutralization against WNV was high (1873.6 ± 90.3), low cross-reactivity against USUV (45.3 ± 15.9) and ZIKV (4.8 ± 0.3) was demonstrated. No TBEV results could be generated, due to an cytotoxic effect of the infected cells. Furthermore, Flavivirus abs, especially when generated through natural infection rather than following vaccination, cross react within the same sero-complex. In this study, a cross-reactivity of USUV and WNV abs was seen, both of which are members of the Japanese encephalitis virus serocomplex. In the third step, Luminex technology was used. In contrast to µNT, it is based on an Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) principle and measures total abs content of the sample, for the detection of abs in IVIG lots. Antigens from various Flaviviruses were used. A correlation of the data collected by Luminex and the µNT was not seen. Based on the higher ab titers seen in the EU-plasma derived IVIG lots against USUV than WNV, it is tempting to speculate that this is a result of more widespread circulation in the EU of the former versus the latter. While the observed number of cases for both viruses are similar, the lower pathogenicity of USUV for humans may result in significant under-reporting for USUV, which would thus support this finding.

Autor*innen

Kathrin Nagl

Haupttitel (Englisch)

Usutu virus (USUV) and West Nile virus (WNV) antibody titers in immunoglobulin fractionated from a Central European (EU) plasma donor population

Publikationsjahr

2020

Umfangsangabe

62 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Timothy Skern

Klassifikation

30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines

AC Nummer

AC15733564

Utheses ID

56479

Studienkennzahl

UA | 066 | 834 | |

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