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Studying aichivirus A1 infection: from 2D to 3D cell culture systems
Martin Groznica
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molecular Microbiology, Microbial Ecology and Immunobiology
Betreuer*in
Heinrich Kowalski
DOI
10.25365/thesis.70809
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-11263.41622.608889-4
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die akute Gastroenteritis, eine Erkrankung die mit Diarrhö und Erbrechen einhergeht, wurde laut dem GBD-Bericht von 2016 als achthäufigsten Todesursache für alle Altersgruppen weltweit eingestuft. Während bakterielle Infektionen die häufigste Ursache für ältere Personen darstellt, konstituieren Viren die andere Gruppe von ätiologischen Erregern, im Besonderen für Kinder. Neben prominenten viralen Vertretern wie Noro-, Adeno-, Rota-, und Astroviren, bleibt jedoch in vielen Fällen von Durchfallerkrankungen das ursächliche Pathogen unbekannt.
Aufgrund des Fortschritts in der molekularbiologischen Diagnostik werden bereits bekannte Viren in Fällen von Gastroenteritis neu entdeckt und als potenzielle Erreger verantwortlich gemacht. So auch im Fall von Aichivirus A1 (AiV-A1). Beschrieben als ein positives einzelsträngiges RNA-Virus, wird AiV-A1 der Gattung Kobuvirus in der Familie Picornaviridae zugeordnet, welche weitere bekannte Humanpathogene beinhaltet, wie Poliovirus, EV-D68 und EV-71. Seit der Entdeckung von AiV-A1 in 1989 wird es weltweit detektiert, jedoch fehlen konklusive in vitro Daten zur Untermauerung der epidemiologischen Beobachtungen.
In dieser Arbeit evaluierten wir die Anfälligkeit unterschiedlicher humaner Zelltypen für eine Aichivirus A1 Infektion, wir untersuchten sein Wachstum in einem organotypischen Model und kurzzeitig kultivierten Dünndarm abstammenden Explantat, so wie die frühen Ereignisse des Zelleintritts. Erstens demonstrieren wir die Replikation von AiV-A1 in Stammzell-basiertem humanem Dünndarmepithel, welche die Vermutung substanziiert, dass AiV-A1 ein weiterer Erreger für akute Gastroenteritis ist. Des Weiteren infizierte AiV-A1 vorzugsweise absorptive und proliferative Enterozyten, wobei nur ein schwacher Anstieg der antiviralen Antwort gemessen und kein merklicher Gewebsschaden festgestellt wurde. Mittels pharmakologischer Inhibitoren, welche unterschiedliche Schritte der intrazellulären Transportwege blockieren, konnten wir in von Affennieren stammenden Vero-Zellen zeigen, dass die Endozytose von AiV-A1 stark von Dynamin abhängt und im geringeren Maß von Komponenten der Makropinozytose. Weiters benötigt die Infektion einen sauren endosomalen pH und nützt sehr wahrscheinlich den späten endosomalen-lysosmalen Transportweg aus.
Abstract
(Englisch)
According to the Global Burden of Diseases, Injuries, and Risk Factors Study from 2016 acute gastroenteritis was the eighth-leading cause of fatalities for all age groups worldwide. While bacteria are the main cause in the elderly, viruses preferentially affect children. Set aside the most prominent noro-, rota-, adeno-, and astrovirus, in many instances the pathogen causing diarrhoeal diseases remains unknown.
Due to advances in sequencing technology, already known viruses are discovered as putative pathogens involved in gastroenteritis, as is the case of aichivirus A1 (AiV-A1). As single-stranded positive sense RNA virus, AiV-A1 belongs to the genus Kobuvirus in the family Picornaviridae, which includes other significant human pathogens including poliovirus, EV-D68, and EV-71. Since its discovery in 1989, AiV-A1 has been detected worldwide, but conclusive in vitro data supporting the epidemiological observations linking it to infections of the intestinal tract have been missing.
In this work, we evaluated various continuous human cell lines for their susceptibility to AiV-A1, examined its growth in an organotypic model and in short-term cultivated human small intestine-derived explants, as well as shed light on the early events during cell entry. We demonstrate for the first time AiV-A1 replication in human stem cell-derived intestinal epithelium, substantiating AiV-A1 as a possible causative agent for acute gastroenteritis. AiV- A1 preferentially infected absorptive and proliferative enterocytes causing only a weak antiviral response in combination with insignificant tissue damage. By employing various pharmacological inhibitors that block different stages of the intracellular routing pathways, we found in monkey-derived Vero cells, that AiV-A1 strongly depends on dynamin for its uptake and to a lesser extent on factors involved in macropinocytosis. AiV-A1 infection furthermore requires endosomal acidification and most likely exploits the late endosome/lysosome pathway.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Aichivirus A1 AiV-A1 Kobuvirus Human intestinal epithelium Organoid Endocytosis
Schlagwörter
(Deutsch)
Aichivirus A1 AiV-A1 Kobuvirus humanes Dünndarmepithelium Organoid Endozytose
Autor*innen
Martin Groznica
Haupttitel (Englisch)
Studying aichivirus A1 infection: from 2D to 3D cell culture systems
Paralleltitel (Deutsch)
Charakterisierung der Aichivirus A1 Infektion: von 2D zu 3D Zellkultursystemen
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
XIII, 103 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Heinrich Kowalski
Klassifikationen
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,
42 Biologie > 42.32 Virologie
AC Nummer
AC16512205
Utheses ID
61239
Studienkennzahl
UA | 066 | 830 | |