Dokument: Virusevolution unter Selektionsdruck – Von Sequenzvariationen zu Resistenz, Immunevasion und Genomischer Surveillance
| Titel: | Virusevolution unter Selektionsdruck – Von Sequenzvariationen zu Resistenz, Immunevasion und Genomischer Surveillance | |||||||
| Weiterer Titel: | Viral Evolution under Selection Pressure – From Sequence Variations to Resistance, Immune Evasion, and Genomic Surveillance | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=73636 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20260703-163045-8 | |||||||
| Kollektion: | Publikationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Habilitation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Dr. rer. nat. Walker, Andreas [Autor] | |||||||
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| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Die kontinuierliche Evolution viraler Varianten prägt sämtliche Bereiche der Virologie und stellt
fortlaufend neue Herausforderungen dar. Dazu zählen mutierte Primer-Bindungsstellen in der molekularen Diagnostik, die Entwicklung antiviraler Resistenzen sowie Fragestellungen im Zusammenhang mit der Wirksamkeit monoklonaler Antikörper oder T-Zelltherapien. Vor diesem Hintergrund gewinnt die Sequenzierung viraler Genome zunehmend an Bedeutung. Während bis vor wenigen Jahren vorwiegend kurze DNA-Fragmente mittels Sanger-Sequenzierung analysiert wurden, hat sich spätestens seit Beginn der SARS-CoV-2-Pandemie die hochauflösende Vollgenomsequenzierung durch Next-Generation-Sequencing (NGS) als Standard etabliert. Die rasante Entwicklung direkt antiviral wirkender Substanzen (DAAs) gegen HCV brachte zahlreiche neue diagnostische Fragestellungen mit sich. Im ersten Teil dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass NS5A-RAVs bereits in therapienaiven Patienten vorkommen. Die volllängen cDNA-Synthese sowie die genotypunabhängige Amplifikation von NS5A ermöglichen eine simultane Bestimmung von Genotyp und Resistenzprofil. In einer Fallstudie konnte gezeigt werden, dass selbst bei Wirkstoffen mit hoher Resistenzbarriere resistente Virusvarianten in vivo selektioniert werden können. Daher wäre die Sequenzierung aller HCV-Neudiagnosen im Rahmen einer integrierten genomischen HCV-Surveillance wünschenswert. Auch für das Verständnis virus-spezifischer Immunantworten ist die Virusevolution von zentraler Bedeutung. Die Erkenntnis, dass CD8⁺-T-Zellen abhängig von der viralen Sequenz entweder in einen „memory-like“ oder einen „exhausted“ Zustand übergehen, hat weitreichende Implikationen für die Entwicklung neuer Therapien. Immuntherapien, die auf die Erkennung viraler Epitope abzielen, verlieren ihre Wirksamkeit, wenn Immunevasionsmutationen die Antigenpräsentation beeinträchtigen. Ebenso wird die Effektivität therapeutischer Impfstoffe eingeschränkt, wenn Impfstoff und virale Epitope nicht optimal übereinstimmen oder lediglich vorhandene memory-like TZellantworten reaktiviert werden. Die in dieser Arbeit dargestellten Daten leisten einen wesentlichen Beitrag zum aktuellen Verständnis der Immunevasion bei chronischen Virusinfektionen. Im Kontext der SARS-CoV-2-Pandemie hat sich die Ganzgenomsequenzierung als zentrale Methode für Surveillance und Kontaktverfolgung etabliert. Angesichts der raschen Entstehung neuer Varianten mit unterschiedlichen Transmissions- und Pathogenitätsprofilen war deren schnelle Identifizierung entscheidend. Die hier präsentierten Analysen zur Übertragung von SARS-CoV-2 in der frühen Pandemiephase zeigen, dass die Lockdown-Maßnahmen im Kreis Heinsberg die weitere Virusverbreitung wirksam eindämmten. Nachfolgende Studien belegten, dass eine integrierte genomische Surveillance (IGS) in einer deutschen Metropole realisierbar ist und die Aufklärung von Infektionsketten sowie Ausbrüchen ermöglicht. Zusammenfassend verdeutlichen die vorgestellten Ergebnisse, dass Analysen zur Virusevolution unter Selektionsdruck essentiell für das Verständnis von Resistenzentwicklung, Immunevasion und epidemiologischer Überwachung sind. Die interdisziplinäre Verknüpfung virologischer Diagnostik mit Bioinformatik und epidemiologischen Daten bildet die Grundlage einer effektiven Integrierten Genomischen Surveillance, die sowohl die klinische Versorgung als auch das öffentliche Gesundheitsmanagement nachhaltig verbessert.The continuous evolution of viral variants shapes every area of virology and constantly generates new challenges. These include mutated primer‑binding sites in molecular diagnostics, the emergence of antiviral resistance, and questions concerning the efficacy of monoclonal antibodies or T‑cell therapies. In this context, sequencing of viral genomes is gaining increasing importance. While until a few years ago mainly short DNA fragments were analysed by Sanger sequencing, high‑resolution whole‑genome sequencing by next‑generation sequencing (NGS) has become the standard since the SARS‑CoV‑2 pandemic. The rapid development of directly‑acting antiviral agents (DAAs) against HCV has raised numerous new diagnostic issues. In the first part of this work it was shown that NS5A resistance‑associated variants (RAVs) already occur in treatment‑naïve patients. Full‑length cDNA synthesis and genotype‑independent amplification of NS5A enable simultaneous determination of genotype and resistance profile. A case study demonstrated that, even for compounds with a high genetic barrier, resistant viral variants can be selected in vivo. Consequently, sequencing of all new HCV diagnoses within an integrated genomic HCV surveillance programme would be desirable. Viral evolution is also central to understanding virus‑specific immune responses. The finding that CD8⁺ T cells, depending on the viral sequence, adopt either a “memory‑like” or an “exhausted” state carries far‑reaching implications for the development of new therapies. Immunotherapies that target the recognition of viral epitopes lose efficacy when immune‑evasion mutations impair antigen presentation. Likewise, the effectiveness of therapeutic vaccines is limited when the vaccine and the viral epitopes do not match optimally or when only pre‑existing memory‑like T‑cell responses are re‑activated. The data presented in this thesis make a substantial contribution to the current understanding of immune evasion in chronic viral infections. In the context of the SARS‑CoV‑2 pandemic, whole‑genome sequencing has become a cornerstone method for surveillance and contact tracing. Given the rapid emergence of new variants with differing transmissibility and pathogenicity profiles, swift identification proved decisive. The analyses presented here on SARS‑CoV‑2 transmission during the early pandemic phase show that lockdown measures in the Heinsberg district effectively curbed further virus spread. Subsequent studies demonstrated that integrated genomic surveillance (IGS) is feasible in a German metropolis and enables the reconstruction of transmission chains and outbreak investigation. In summary, the results presented illustrate that analyses of viral evolution under selective pressure are essential for understanding resistance development, immune evasion, and epidemiological monitoring. The interdisciplinary integration of virological diagnostics with bioinformatics and epidemiological data forms the basis of an effective Integrated Genomic Surveillance, which sustainably improves both clinical care and public‑health management. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Virologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 03.07.2026 | |||||||
| Dateien geändert am: | 03.07.2026 |
