Die Virenjäger

Auf der Suche nach viralen Bedrohungen im Zeitalter des Klimawandels

Auf der Suche nach viralen Bedrohungen im Zeitalter des Klimawandels

DURHAM, NC – Diesen Sommer hat Duke Biology Ph.D. Die Studentin Elise Paietta reiste rund 9.000 Meilen von North Carolina in die Tieflandregenwälder Madagaskars östlich des südlichen Afrikas.

Ihre Mission: Virenjagd.

Drei Wochen lang kroch sie jeden Tag aus ihrem Zelt, zog ihre Gummistiefel an und begleitete ein Team von Forschern und Tierärzten zu einer Wanderung in das Manombo Special Reserve, ein etwa 20 Quadratmeilen großes Wildreservat an der Südostküste der Insel.

Als sie sich in den Wald wagten, entdeckte Paietta winzige Chamäleons, die nicht größer als ihr Daumen waren, und Dutzende Schneckenarten, die auf dem Waldboden krochen.

Es gab seltene Orchideen, über die Wissenschaftler seit Jahrzehnten nicht mehr berichtet hatten, und mindestens neun Lemurenarten – einige der am stärksten gefährdeten Primaten der Welt –, die nirgendwo sonst auf dem Planeten zu finden waren.

Doch noch faszinierender als diese Kreaturen waren für Paietta die Mikroben, die in ihnen lauerten.

Zu jedem Zeitpunkt wimmelt es in unserem Körper und dem anderer Tiere von Viren – selbst wenn wir gesund sind. Die meisten davon seien der Wissenschaft unbekannt, sagte Paietta.

Wissenschaftler schätzen, dass allein bei Säugetieren noch 1,5 Millionen Viren auf ihre Entdeckung warten.

Nicht alle von ihnen verursachen Krankheiten oder infizieren später neue Arten – ein Phänomen, das Spillover genannt wird.

Aber einige von ihnen könnten es tun, wie es wahrscheinlich auch das Virus hinter der COVID-19-Pandemie tat. Und Paietta hofft, einige der Krankheitserreger zu finden, bevor sie zu einer Bedrohung werden.

Die meisten Untersuchungen zu viralen Spillover-Effekten konzentrieren sich auf solche, die von Wildtieren auf den Menschen „übergreifen“, sagte Paietta. Und das aus gutem Grund: Fast zwei Drittel der weltweit neu auftretenden Infektionskrankheiten haben ihren Ursprung in der Übertragung von Tieren auf Menschen. Denken Sie an Ebola, SARS, Affenpocken und natürlich an COVID-19.

„Aber Viren können in beide Richtungen wirken“, sagte Paietta.

Das Virus, das beispielsweise COVID-19 verursacht, wurde vom Menschen auf zahlreiche Tiere übertragen, von Hirschen bis hin zu Katzen. Menschen haben auch die H1N1-Influenza auf Schweine und tödliche Atemwegsviren auf wilde Schimpansen und Gorillas übertragen.

„Uns interessiert auch, was Menschen und Haustiere der Tierwelt bieten können“, sagte Paietta, die im Labor der Biologieprofessorin Anne Yoder arbeitet.

„Wir suchen nach Krankheitserregern, die in beide Richtungen übertragen werden.“

Dies hat Auswirkungen auf den Naturschutz, insbesondere angesichts der Tatsache, dass 95 % der mehr als 100 in Madagaskar vorkommenden Lemurenarten bereits vom Aussterben bedroht sind, was größtenteils auf Abholzung und Lebensraumverlust zurückzuführen ist.

Innerhalb der letzten 60 Jahre hat Madagaskar fast die Hälfte seiner Wälder verloren, hauptsächlich um Platz für Reisfarmen zu machen. Durch die Abholzung der Wälder ziehen Menschen in Gebiete, die sie zuvor nicht bewohnt haben, und die Puffer zwischen Menschen und Wildtieren schrumpfen.

Aber wenn es um Spillover-Effekte geht, spielt noch ein weiterer Faktor eine Rolle: der Klimawandel.

Madagaskar liegt im Indischen Ozean und ist bereits anfällig für extreme Wetterereignisse wie tropische Wirbelstürme, Überschwemmungen und Dürren – und die globale Erwärmung hat sie nur noch verschlimmert.

Wirbelstürme beschädigen Ernten und zerstören Häuser und zwingen die Menschen in den Wald, auf der Suche nach Holz für den Wiederaufbau ihrer Häuser und Nahrungsmitteln für die Ernährung ihrer Familien, sagte Paiettas Mitarbeiter Brian McAdoo, ein Katastrophenrisikoexperte an der Nicholas School of the Environment.

Auch Überschwemmungen schaffen Brutstätten für Mücken, die Viren übertragen können – was alles zu weiteren Krankheitsübertragungswegen zwischen Menschen und Wildtieren führt.

Paietta hat ihre Aufmerksamkeit auf Viren bei Lemuren gerichtet. Obwohl Lemuren unsere Primaten-Cousins ​​sind, wissen wir sehr wenig darüber, welche Viren sie in sich tragen, sagte Paietta.

Mit Hilfe von Forschern des Zoo New England, der Arizona State University und madagassischen Kollegen von Mahaliana Labs und Center ValBio hat sie Lemuren und andere Tiere, die im und um das Reservat leben, beprobt, um alle in ihren Körpern zirkulierenden Viren zu katalogisieren.

Die Forscher suchen nach bekannten Viren, aber auch nach neuen Viren, die Wissenschaftler bisher noch nicht gesehen haben und die sich lautlos von einer Art zur nächsten verbreiten könnten.

Um Proben zu sammeln, schossen sie diesen Sommer auf Lemuren und stellten Sherman-Fallen auf – einen Käfig, der sich schließt, wenn ein Tier eine Plattform betritt – und kehrten später zurück, um Ratten und andere kleine Tiere einzufangen, die durch den Köder angelockt wurden.

Sie führten Gesundheitsuntersuchungen bei allen gefangenen Tieren durch und nahmen Mundabstriche sowie Blut- und Kotproben, um in ihrem Maul, ihren Eingeweiden und anderswo in ihrem Körper nach Viren zu suchen, bevor sie sie wieder in den Wald freiließen.

Die Forscher untersuchten auch Tiere, die unter Menschen oder in der Nähe von Häusern und Bauernhöfen leben, wie Katzen, Schweine, Hühner und Rinder, die als Zwischenprodukte fungieren können.

„Invasive Tiere und Haustiere dienen als Brücken zwischen den Wäldern und den Dörfern, weil sie sich ständig zwischen ihnen bewegen“, sagte Paietta.

Zwischen diesem Sommer und einer ähnlichen Reise im Jahr 2022 sammelte Paietta Körpersekrete von rund 280 Tieren, insgesamt etwa 1000 Proben.

Sie brachte die Proben zurück in die USA, eingefroren in Tanks mit flüssigem Stickstoff. Bei Duke und im PREMISE-Labor des NIAID Vaccine Research Center werden Forscher das genetische Material aus allen möglicherweise vorhandenen Viren extrahieren und ihre Genome mithilfe eines Ansatzes namens metagenomische Sequenzierung sequenzieren.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Virennachweismethoden, bei denen auf bestimmte Krankheitserreger getestet wird, kann die metagenomische Sequenzierung viele Krankheitserreger auf einmal identifizieren – sogar Viren, von denen Paietta noch nicht weiß, dass sie sucht.

Paiettas Arbeit ist Teil einer größeren zehnjährigen Initiative, die von einer gemeinnützigen Organisation namens Health in Harmony in Zusammenarbeit mit der örtlichen Gemeinde rund um das Reservat organisiert wird.

Die Idee besteht darin, zu untersuchen, wie sich die Verbesserung des Zugangs der Menschen zu Nahrungsmitteln und Gesundheitsversorgung auch auf die Artenvielfalt, die Entwaldung und die Übertragung von Krankheiten in der Region auswirkt.

„Wir verwenden einen ‚One Health‘-Ansatz, der die Schnittstelle zwischen menschlicher Gesundheit, Tiergesundheit und Umweltgesundheit betrachtet“, da diese miteinander verbunden sind, sagte Paietta.

Paietta hofft, bis zum Ende des Semesters mit der Analyse von Genomsequenzen beginnen zu können.

„Dann kann ich mir alle Daten ansehen und nach Viren suchen.“

„Es ist eine aufregende Zeit, diese Art von Forschung zu betreiben“, sagte Paietta.

Sie hat bereits drei neue Viren namens Papillomaviren entdeckt, die Wissenschaftler noch nie zuvor gesehen haben und die sie beim Testen metagenomischer Methoden am Duke Lemur Center in Zusammenarbeit mit Arvind Varsani an der Arizona State University entdeckte.

„Es ist ein Bereich, in dem ich wirklich Glück habe, erschlossen zu werden, denn es ist nicht viel darüber bekannt“, sagte Paietta. „Also ist alles, was wir finden, neu.“