Warum Prävention besser ist als Heilung – Ein neuartiger Ansatz für den Umgang mit Infektionskrankheiten

Forscher haben eine neue Methode entwickelt, um ansteckendere Varianten von Viren oder Bakterien zu identifizieren, die sich unter Menschen auszubreiten beginnen – darunter Erreger von Grippe, COVID, Keuchhusten und Tuberkulose.

Echtzeitüberwachung von Krankheitserregern

Der neue Ansatz verwendet Proben von infizierten Menschen, um eine Echtzeitüberwachung der in menschlichen Populationen zirkulierenden Krankheitserreger zu ermöglichen. Dadurch können Impfstoff-resistente Erreger schnell und automatisch identifiziert werden. Dies könnte die Entwicklung wirksamerer Impfstoffe zur Krankheitsprävention unterstützen.

Die Methode kann auch rasch neue Varianten mit Antibiotikaresistenzen erkennen. Dies könnte die Wahl der Behandlung für infizierte Personen beeinflussen und dazu beitragen, die Ausbreitung der Krankheit einzudämmen.

Mithilfe genetischer Sequenzierungsdaten liefert der Ansatz Informationen über genetische Veränderungen, die die Entstehung neuer Varianten zugrunde liegen. Dies ist entscheidend, um zu verstehen, warum sich verschiedene Varianten unterschiedlich in menschlichen Populationen ausbreiten.

Fortschritt über traditionelle Überwachungssysteme hinaus

Abgesehen von den etablierten Überwachungsprogrammen für COVID und Influenza gibt es nur wenige Systeme, die aufkommende Varianten von Infektionskrankheiten im Blick behalten. Die Technik stellt einen bedeutenden Fortschritt gegenüber bisherigen Ansätzen dar, die auf Expertengruppen angewiesen sind, um festzustellen, wann ein zirkulierendes Bakterium oder Virus so verändert ist, dass es als neue Variante eingestuft werden sollte.

Durch die Erstellung von „Stammbäumen“ identifiziert der neue Ansatz automatisch neue Varianten auf Basis der genetischen Veränderungen eines Erregers und dessen Verbreitungsfähigkeit in der menschlichen Population – ohne dass Experten dafür einberufen werden müssen.

Der Ansatz kann für eine Vielzahl von Viren und Bakterien verwendet werden und erfordert nur eine geringe Anzahl an Proben von infizierten Personen, um die in einer Population zirkulierenden Varianten aufzudecken. Dies macht ihn besonders wertvoll für ressourcenarme Regionen.

Veröffentlichte Erkenntnisse und Expertenmeinungen

Der Bericht wurde heute in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

„Unsere neue Methode ermöglicht es, überraschend schnell zu erkennen, ob neue übertragbare Varianten von Krankheitserregern in Populationen zirkulieren – und sie kann für eine Vielzahl von Bakterien und Viren verwendet werden“, sagte Dr. Noémie Lefrancq, Hauptautorin des Berichts, die die Arbeit an der Universität Cambridge im Department of Genetics durchgeführt hat.

Lefrancq, die mittlerweile an der ETH Zürich tätig ist, fügte hinzu: „Wir können sie sogar nutzen, um vorherzusagen, wie sich neue Varianten ausbreiten werden, sodass schnell Entscheidungen getroffen werden können, wie darauf reagiert werden sollte.“

„Unsere Methode bietet eine völlig objektive Möglichkeit, neue Stämme von krankheitserregenden Erregern zu identifizieren, indem ihre Genetik und ihre Verbreitung in der Bevölkerung analysiert werden. Dadurch können wir schnell und effektiv das Auftreten neuer hochübertragbarer Stämme erkennen“, sagte Professor Julian Parkhill, Forscher am Department of Veterinary Medicine der Universität Cambridge, der an der Studie beteiligt war.

Testen der Technik

Die Forscher verwendeten ihre neue Technik, um Proben von Bordetella pertussis, dem Erreger des Keuchhustens, zu analysieren. Viele Länder erleben derzeit die schlimmsten Keuchhusten-Ausbrüche der letzten 25 Jahre. Die Methode identifizierte sofort drei zuvor unentdeckte neue Varianten, die in der Bevölkerung zirkulieren.

„Die neue Methode ist sehr zeitgemäß für den Erreger des Keuchhustens, der eine verstärkte Überwachung erfordert, da er in vielen Ländern ein Comeback erlebt und besorgniserregende antimikrobielle resistente Linien aufweist“, sagte Professor Sylvain Brisse, Leiter des Nationalen Referenzzentrums für Keuchhusten am Institut Pasteur, der Bioressourcen und Fachwissen zur Genomanalyse und Epidemiologie von Bordetella pertussis bereitstellte.

In einem zweiten Test analysierten sie Proben von Mycobacterium tuberculosis, dem Erreger der Tuberkulose. Dabei zeigte sich, dass zwei Varianten mit Antibiotikaresistenz sich ausbreiten.

„Die Methode wird schnell zeigen, welche Varianten eines Erregers in Bezug auf ihr Potenzial, Menschen krank zu machen, am besorgniserregendsten sind. Das bedeutet, dass ein Impfstoff gezielt gegen diese Varianten entwickelt werden kann, um so wirksam wie möglich zu sein“, sagte Professor Henrik Salje vom Department of Genetics der Universität Cambridge, Hauptautor des Berichts.

Er fügte hinzu: „Wenn wir eine rasche Ausbreitung einer antibiotikaresistenten Variante beobachten, könnten wir das verschriebene Antibiotikum ändern, um die Ausbreitung dieser Variante einzudämmen.“

Die Forscher sagen, dass diese Arbeit ein wichtiger Bestandteil einer umfassenden öffentlichen Gesundheitsstrategie zur Bekämpfung von Infektionskrankheiten ist.

Eine ständige Bedrohung

Bakterien und Viren, die Krankheiten verursachen, entwickeln sich ständig weiter, um sich effektiver und schneller unter uns auszubreiten. Während der COVID-Pandemie führte dies zur Entstehung neuer Stämme: Der ursprüngliche Wuhan-Stamm verbreitete sich schnell, wurde jedoch später von anderen Varianten wie Omikron abgelöst, die sich besser verbreiten konnten. Diese Evolution beruht auf genetischen Veränderungen der Krankheitserreger.

Genetische Veränderungen, die Krankheitserreger anpassungsfähiger machen, bereiten Wissenschaftlern besondere Sorgen, insbesondere wenn sie dazu führen, dass Impfstoffe umgangen werden können und die Krankheit dennoch ausbricht.

„Diese Arbeit könnte ein integraler Bestandteil von Überwachungssystemen für Infektionskrankheiten weltweit werden, und die gewonnenen Erkenntnisse könnten die Art und Weise, wie Regierungen reagieren, grundlegend verändern“, sagte Salje.

Kontaktinformationen
Professor Henrik Salje
Universität Cambridge
E-Mail: hs743@cam.ac.uk

Dr. Noémie Lefrancq
Universität Cambridge
E-Mail: ncmjl2@cam.ac.uk

Originalpublikation
Noémie Lefrancq, Loréna Duret, Valérie Bouchez, Sylvain Brisse, Julian Parkhill & Henrik Salje
Zeitschrift: Nature
Artikel: Learning the fitness dynamics of pathogens from phylogenies
Veröffentlichungsdatum: 1. Januar 2025
DOI: 10.1038/s41586-024-08309-9

Medienkontakt
Jacqueline Garget
Universität Cambridge
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Quelle: EurekAlert!