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Molekulare Bakteriologie:
Perspektiven in der Diagnostik und Impfstoffentwicklung (2006)

Art

Vortrag

Autoren

Baljer, G.

Wieler, L. H.

Kongress

Zur Rolle der Veterinärmedizin in Forschung und Gesellschaft - Symposium der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina und der Deutschen Veterinärmedizinischen Gesellschaft

Berlin, 13. – 14.10.2006

Quelle

Nova Acta Leopoldina NF

Seiten: 165 – 179

ISSN: 0369-5034

Kontakt

Institut für Mikrobiologie und Tierseuchen

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14163 Berlin
+49 30 838 51843 / 66949
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Abstract / Zusammenfassung

Bakterielle Infektionen bei Tieren werden heute in der Gesellschaft unter den Schlagworten „Lebensmittelsicherheit" und „Antibiotikaresistenz bzw. -missbrauch" verstärkt als Bedrohung wahrgenommen. Die Ängste beziehen sich dabei nicht nur auf die bekannten Infektionsrisiken durch Zoonoseerreger (Salmonella enterica, EHEC, Yersinia spp., Campylobacter spp. u. a.), sondern auch auf Berichte über die Existenz von in der Tierpopulation vorhandenen Reservoiren an mobilen genetischen Elementen, die über den horizontalen Gentransfer eine gesteigerte Virulenz und Resistenz von Bakterienstämmen hervorrufen können. Für die veterinärmedizinische Bakteriologie ergeben sich daraus wichtige Forschungsschwerpunkte hinsichtlich der Charakterisierung bakterieller Erreger mit dem Ziel einer Verbesserung der Diagnostik und einer vermehrten Entwicklung von Impfstoffen, wodurch z. B. der Einsatz von Antiinfektiva in der Veterinärmedizin reduziert werden könnte. Da die Mehrzahl der bakteriellen Erreger eine besondere Diversität bezüglich ihrer Antigen- und Virulenzprofile aufweist, ist ihre Charakterisierung durch klassische phänotypische Arbeitsmethoden nur sehr bedingt möglich. Eine aussagekräftige Diagnostik sollte stattdessen in zunehmendem Maße durch expressionsunabhängige molekulargenetische Methoden erfolgen, da sie neben Zeitgewinn und höherer Genauigkeit mehr Informationen über die Herkunft, klonale Verwandtschaft und Pathogenität von Erregern liefern. Weiterhin bieten insbesondere DNA-sequenzbasierte Typisierungsmethoden den unschätzbaren Vorteil einer globalen Verfügbarkeit über Datenbankeinträge. Hierdurch erhöht sich die Validität der Risikoabschätzung von Epidemieverläufen bzw. von Infektions- und Krankheitsrisiken deutlich. Unter Nutzung von Hochdurchsatzmethoden (Kapillar-DNA-Sequenzer, Pyrosequenzer, MALDI-TOF usw.) und global nutzbaren Datenbanken über bakterielle und tierische Genome wird es zukünftig auch möglich, die Wechselwirkungen zwischen einzelnen Erregern und Wirten besser zu verstehen.
Die Erstellung von Virulenzprofilen für die einzelnen Stämme einer pathogenen Spezies erleichtert die Auswahl serovarübergreifender Antigene im Rahmen von Impfstoffentwicklungen. Über die Klonierung und Expression von zugrundeliegenden relevanten Genen in heterologen Systemen wird es schließlich möglich, z. B. Subunit- oder Toxoidimpfstoffe herzustellen, die vom Ballast begleitender, in Bezug auf ihre Verträglichkeit u. U. problematischer Bestandteile befreit sind.<br><br
Summary
Society increasingly recognizes bacterial infections of animals as a risk for human infection in the context of "food safety" and "resistance against and misuse of antibiotics". In addition to the well known risks caused by zoonoses (e.g. Salmonella enterica, EHEC, Yersinia spp., Campylobacter spp., Coxiella burnetii etc.), the public is also alarmed by reports an the existence of mobile genetic elements in animals which, through horizontal gene transfer, may cause increased resistance and virulence of bacterial pathogens. From this perspective, research in veterinary bacteriology should focus an the characterization of bacterial pathogens in order to improve diagnostics and vaccine development. The ultimate goal is a significant reduction in the need for antibiotics.

The vast majority of bacterial pathogens are characterized by a high diversity of antigenic and virulence profile, rendering classical phenotypical methods for typing (cultivation, bio- and serotyping) inappropriate. Valid diagnosis instead has to focus an molecular methods detecting features which are independent of gene expression (e.g. DNA sequence analysis, PCR, DNA DNA hybridization, MLST, SNP). These methods are time-saving, unambiguous, and reveal more sound information about the origin, clonal relation and pathogenicity of bacterial agents. Another valuable feature, especially of DNA sequence-based methods, is their global availability through public data bases. Utilizing high throughput methods (e.g. Capillary-DNA-sequencing, pyrosequencing, MALDI-TOF) combined with the increasing amount of data an procaryotic and animal genomes, in the future the interaction between pathogens and hosts will be more accurately defined. This development will ultimately increase the validity of risk assessment regarding epidemics as well as infections and infectious diseases.
Sound identification of the phylogenetic group combined with virulence features of epidemiologically important strains is a prerequisite for the appropriate selection of antigens relevant for vaccine development. Through cloning and expression of the relevant genes in heterologous Systems, efficient vaccines with improved tolerance can be developed.