Vacciniavirus

Vacciniavirus
Vaccinia virus PHIL 2143
Systematik
Klassifikation: Viren Realm: Varidnaviria[1] Reich: Bamfordvirae[1] Phylum: Nucleocytoviricota[1] Klasse: Pokkesviricetes[1] Ordnung: Chitovirales[1] Familie: Poxviridae Unterfamilie: Chordopoxvirinae Gattung: Orthopoxvirus Art: Orthopoxvirus vaccinia Unterart: Vaccinia virus
Taxonomische Merkmale
Genom: dsDNA linear Baltimore: Gruppe 1 Symmetrie: komplex Hülle: vorhanden
Wissenschaftlicher Name
Vaccinia virus
Kurzbezeichnung
VACV
Links
ICTV Taxon History: 201854775 NCBI Taxonomy: 10245 NCBI Reference: NC_006998.1

Vaccinia-Virus (VACV), Querschnitt eines Virions mit Kern in Seitenansicht. Die innere Kernwand ist rosa gefärbt und die virale DNA grün.

Vaccinia-Virus (VACV), Querschnitt eines Virions mit Kern in Aufsicht. Färbung wie oben.

Das Vacciniavirus (englisch Vaccinia virus, VACV oder VV; Spezies Orthopoxvirus vaccinia) ist ein behülltes DNA-Virus, das zu den Pockenviren (Familie Poxviridae) gehört.

Eigenschaften

• 
  Makropinozytose-vermittelter Eintritt in die Wirtszelle (Vacciniavirus)

Das Vacciniavirus bildet die Grundlage aller Pockenimpfstoffe seit Edward Jenner, da es im Vergleich zu Menschenpocken nur wenig ausgeprägte Symptome einer Pockenerkrankung und eine Immunität gegen Menschenpockenviren im Menschen erzeugt. Beispiele für Vacciniaviren sind das Modified-Vaccinia-Ankara-Virus,^[2] NYVAC und ACAM2000. Ursprünglich wurde Vaccinia für den Erreger der Kuhpocken gehalten,^[3] woher auch die Bezeichnung stammt (lat. vacca ‚Kuh‘). Aufgrund der vielen Passagen in Zellkulturen ist der genaue Ursprung unbekannt, jedoch sind die humanen Pockenviren, Kuhpockenviren und Vacciniaviren Abkömmlinge eines gemeinsamen Vorfahren.^[4] Inzwischen ist bekannt, dass das Vacciniavirus näher mit den Pferdepocken als mit den Kuhpocken verwandt ist.^[5][6] Vacciniaviren können in der Zellkultur in vitro unter anderem in Vero-Zellen, A549-Zellen oder CEF-Zellen vermehrt werden.

Virion

Das Virion des Vacciniavirus besitzt Ausmaße von 360 × 270 × 250 nm und eine Masse von etwa 5–10 fg.^[7] Wie alle Pockenviren besitzt es eine mehrschichtige Virushülle und die Replikation findet im Zytosol statt.^[8] Im Laufe ihrer Erzeugung bilden Vacciniaviren vier unterscheidbare Formen aus: intrazelluläre reife Virionen (intracellular mature virion, IMV), intrazelluläre behüllte Virionen (intracellular enveloped virion, IEV), zellgebundene behüllte Virionen (cell-associated enveloped virion, CEV) und extrazellulär behüllte Virionen (extracellular enveloped virion, EEV).^[9] Vermutlich besteht das IMV aus einer Lipoproteinmembran, das CEV und das EEV sind von einer doppelten Virusmembran umgeben und IEV von dreien. Das IMV ist die häufigste infektiöse Form.

Genom

Das Genom der Vacciniaviren besteht aus 194.711 Basenpaaren doppelsträngiger DNA und kodiert vorhergesagt für etwa 223 Proteine^[10] (etwa 250 Gene). Das Genom liegt als Concatamer vor.

Zwei oder mehrere Vacciniaviren mit abschnittsweise defekten Genomen können bei gleichzeitiger Infektion derselben Zelle rekombinieren, so dass ein funktionsfähiges Virus daraus entstehen kann.^[11] Dieser Rekombinationsvorgang wird als Multiplizitätsreaktivierung (englisch multiplicity reactivation) bezeichnet.^[12] Die Genschäden können dabei durch UV-Licht,^[13] Stickstofflost,^[14] oder Gamma- oder Röntgenstrahlung verursacht sein.^[15]

Symptomatik

Eine Erkrankung an Vacciniaviren kann in vier Gruppen eingeteilt werden.^[16]

• Generalisierte Vaccinia
• Eczema vaccinatum
• Progressive Vaccinia (Vaccinia gangrenosum, Vaccinia necrosum)
• Roseola Vaccinia

Geschichte

Der erste Beweis für die Wirksamkeit von Vacciniaviren als Pockenimpfstoffe wurde 1798 von Edward Jenner erbracht. Die Bezeichnung Vaccinia geht auf die die von ihm eingeführte Impfmethode „Vakzination“ zurück.^[17] Vor der Kühlkette wurden Vacciniaviren als Pockenimpfstoffe von Arm zu Arm übertragen, sobald die Pocke an der Impfstelle entstanden war. Im Jahr 1861 zogen sich über diese Methode 41 italienische Kinder eine Syphilis zu.^[18]

Ab 1913 konnten Vacciniaviren in Zellkulturen von Schweine-Hornhäuten kultiviert werden.^[19] Im Jahr 1939 konnte Allan Watt Downie zeigen, dass Vacciniaviren und Kuhpockenviren unterschiedlich, aber serologisch ähnlich sind.^[20][21] Aus dem Vacciniavirus wurden verschiedene der Pockenimpfstoffe erzeugt, z. B. das Modified-Vaccinia-Ankara-Virus.

Subtypen

Einige Subtypen nach NCBI sind:^[22]

• Spezies: Vaccinia virus alias Orthopoxvirus vaccinia, Vacciniavirus – Endwirte sämtliche Säugetiere → Pocken
  • Orthopoxvirus vaccinia var. equi alias Pferdepockenvirus, englisch Horsepox virus – Endwirte Pferd, Esel
  • Orthopoxvirus vaccinia var. bubali alias Büffelpockenvirus, en. Buffalopox virus – Endwirt Büffel
  • Orthopoxvirus vaccinia var. cuniculi alias Kaninchenpockenvirus, en. Rabbitpox virus – Endwirt Kaninchen → Kaninchenpocken
  • Modified-Vaccinia-Ankara-Virus, en. Modified Vaccinia Ankara virus
  • Guarani P1 virus^{[23][A. 1]}
  • Guarani P2 virus^{[24][A. 1]}

Anmerkungen

1. Steht in keiner Beziehung zum Guarani-Virophagen, Maveriviricetes

Literatur

• S. R. Walsh, R. Dolin: Vaccinia viruses: vaccines against smallpox and vectors against infectious diseases and tumors. In: Expert review of vaccines. Band 10, Nummer 8, August 2011, ISSN 1744-8395, S. 1221–1240, doi:10.1586/erv.11.79, PMID 21854314, PMC 3223417 (freier Volltext).
• D. M. Knipe, Peter M. Howley, D. E. Griffin (Hrsg.): Fields Virology. 5. Auflage, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia 2007, ISBN 978-0-7817-6060-7.

Einzelnachweise

1. ICTV: ICTV Taxonomy history: Variola virus, EC 51, Berlin, Germany, July 2019; Email ratification March 2020 (MSL #35)
2. G. Antoine, F. Scheiflinger, F. Dorner, F. G. Falkner: The complete genomic sequence of the modified vaccinia Ankara strain: comparison with other orthopoxviruses. In: Virology. Band 244, Nummer 2, Mai 1998, ISSN 0042-6822, S. 365–396, doi:10.1006/viro.1998.9123, PMID 9601507.
3. Huygelen C: Jenner's cowpox vaccine in light of current vaccinology. In: Verh. K. Acad. Geneeskd. Belg. 58. Jahrgang, Nr. 5, 1996, S. 479–536; discussion 537–8, PMID 9027132 (niederländisch). 
4. Henderson DA, Moss B: Vaccines. Hrsg.: Plotkin SA, Orenstein WA. 3rd Auflage. WB Saunders, Philadelphia, Pennsylvania 1999, ISBN 0-7216-7443-7, Smallpox and Vaccinia (nih.gov [abgerufen am 25. Juli 2007] [1988]). 
5. K. A. Smith: Smallpox: can we still learn from the journey to eradication? In: The Indian journal of medical research. Band 137, Nummer 5, Mai 2013, ISSN 0971-5916, S. 895–899, PMID 23760373, PMC 3734679 (freier Volltext)
6. Livia Schrick, Simon H. Tausch, P. Wojciech Dabrowski, Clarissa R. Damaso, José Esparza: An Early American Smallpox Vaccine Based on Horsepox. In: New England Journal of Medicine. Band 377, Nr. 15, 11. Oktober 2017, S. 1491–1492, doi:10.1056/nejmc1707600. 
7. Luke Johnson, Amit K. Gupta, Azam Ghafoor, Demir Akin, Rashid Bashir: Characterization of vaccinia virus particles using microscale silicon cantilever resonators and atomic force microscopy. In: Sensors and Actuators B: Chemical. 115, 2006, S. 189, doi:10.1016/j.snb.2005.08.047.
8. Tolonen N, Doglio L, Schleich S, Krijnse Locker J: Vaccinia Virus DNA Replication Occurs in Endoplasmic Reticulum-enclosed Cytoplasmic Mini-Nuclei. In: Mol. Biol. Cell. 12. Jahrgang, Nr. 7, 1. Juli 2001, S. 2031–46, doi:10.1091/mbc.12.7.2031, PMID 11452001, PMC 55651 (freier Volltext) – (molbiolcell.org). 
9. Smith GL, Vanderplasschen A, Law M: The formation and function of extracellular enveloped Vaccinia virus. In: J. Gen. Virol. 83. Jahrgang, Pt 12, 1. Dezember 2002, S. 2915–31, PMID 12466468 (vir.sgmjournals.org (Memento des Originals vom 23. April 2010 im Internet Archive) [abgerufen am 5. Juni 2015]).   Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/vir.sgmjournals.org
10. David M. Needham, Alexandra Z. Worden et al.: A distinct lineage of giant viruses brings a rhodopsin photosystem to unicellular marine predators, in: PNAS, 23. September 2019, doi:10.1073/pnas.1907517116, ISSN 0027-8424, hier: Supplement 1 (xlsx)
11. ABEL P: Multiplicity reactivation and marker rescue with vaccinia virus. In: Virology. 17. Jahrgang, Nr. 4, August 1962, S. 511–9, doi:10.1016/0042-6822(62)90150-2, PMID 13858909. 
12. Michod RE, Bernstein H, Nedelcu AM: Adaptive value of sex in microbial pathogens. In: Infect Genet Evol. 8. Jahrgang, Nr. 3, 2008, S. 267–285, doi:10.1016/j.meegid.2008.01.002, PMID 18295550. 
13. Sharp DG, Kim KS: Multiplicity reactivation and radiation survival of aggregated vaccinia virus. Calculation of plaque titer based on MR and particle aggregation seen in the electron microscope. In: Virology. 29. Jahrgang, Nr. 3, Juli 1966, S. 359–66, doi:10.1016/0042-6822(66)90211-X, PMID 5922451. 
14. Kim KS, Sharp DG: Multiplicity reactivation of vaccinia virus particles treated with nitrogen mustard. In: J. Virol. 1. Jahrgang, Nr. 1, Februar 1967, S. 45–9, PMID 5623957, PMC 375503 (freier Volltext). 
15. Kim KS, Sharp DG: Multiplicity reactivation of gamma- and x-irradiated Vaccinia virus in L cells. In: Radiat. Res. 33. Jahrgang, Nr. 1, Januar 1968, S. 30–6, doi:10.2307/3572239, PMID 5634978. 
16. James, William D.; Berger, Timothy G.; et al.: Andrews' Diseases of the Skin: clinical Dermatology. Saunders Elsevier, 2006, ISBN 0-7216-2921-0, S. 391. 
17. Derrick Baxby: Edward Jenner's Inquiry; a bicentenary analysis. In: Vaccine. Band 17, Nr. 4, 28. Januar 1999, S. 301–307, doi:10.1016/s0264-410x(98)00207-2, PMID 9987167 (englisch). 
18. Tucker, Jonathan B. Scourge : The Once and Future Threat of Smallpox. New York: Grove/Atlantic Inc., 2001. ISBN 978-0-8021-3939-9.
19. Edna Steinhardt, C. Israeli und R. A. Lambert: Studies on the Cultivation of the Virus of Vaccinia. In: The Journal of Infectious Diseases. Band 13, Nr. 2, 1. September 1913, S. 294–300, doi:10.1093/infdis/13.2.294 (englisch). 
20. Allan Watt Downie: The Immunological Relationship of the Virus of Spontaneous Cowpox to Vaccinia Virus. In: Br J Exp Pathol. Band 20, Nr. 2, April 1939, S. 158–176, PMC 2065307 (freier Volltext) – (englisch). 
21. David Arthur John Tyrrell and K. McCarthy: Allan Watt Downie: September 1901-26 January 1988. In: Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society. Royal Society (Great Britain). Band 35, 1990, S. 99–112, doi:10.1098/rsbm.1990.0004, PMID 11622284 (englisch). 
22. NCBI TaxonomyBrowser: Vaccinia virus, Details: Vaccinia virus (species).
23. NCBI TaxonomyBrowser: Guarani P1 virus.
24. NCBI TaxonomyBrowser: Guarani P2 virus.

Weblinks