Naegleriennachweis

• Research unit: FOCP
• Project number: 2008/22-04 / 353001080

Key words (German)

freilebende  Amöben, pathogen, Naegleria fowleri, Umwelt, Risikoabschätzung, Pathogenitätsfaktoren

Short description (German)

    Im Bereich der zur normalen Umweltfauna gehörenden freilebenden Amöben (FLA) kommen einzelne Arten und/oder Isolate vor, welche unter noch wenig definierten Umständen den Menschen infizieren können. Diese Infektionen verlaufen dann aber fulminant und verursachen sehr schwere, meist innerhalb weniger Tage zum Tode des Patienten führende Krankheitsbilder. Prädilektionsstelle für das parasitäre Geschehen ist das ZNS bzw. das Gehirn der Patienten. Bei den FLA sind drei Gattungen Naegleria, Acanthamoeba und Balamuthia als humanpathogene Erreger bekannt, wobei insbesondere die Arten Naegleria fowleri und Balamuthia mandrillaris als die gefährlichsten betrachtet werden. Naegleria fowleri wird immer wieder in Zusammenhang mit potentiellem Bioterrorismus gebracht und erscheint somit auch auf den einschlägigen B-Waffenlisten.
    In der Schweiz gab es bisher kein Labor, das sich mit diesen Amöben befasste. Dies liegt vorallem daran, dass diese Parasiten aufgrund ihrer Pathogenität in einem speziellen Sicherheitslabor (Stufe BL3) gehandhabt werden müssen. Seit einigen Jahren beschäftigt sich nun das Institut für Parasitologie der Uni Bern, in Zusammenarbeit mit dem LABOR SPIEZ, mit der Identifizierung und Charakterisierung sowie der potenziellen Verbreitung dieser Amöben mit dem Ziel, diagnostische, epidemiologische und andere Wissenslücken für die Schweiz zu schliessen. Dank dem Fachwissen und den entsprechenden speziellen Laborkapazitäten ist es innert kurzer Zeit gelungen, FLAs aus diversen „Biotopen“ bzw. Gewässern der Schweiz einerseits in vitro zu kultivieren, und andererseits diese gewonnen Isolate auf ihr Pathogenitätspotenzial zu prüfen. Im Rahmen der Untersuchungen konnte Naegleria fowleri bisher nicht nachgewiesen werden, dafür gelang die Isolation von potenziell pathogenen FLA der Gattung Acanthamoeba, welche im Immundefizienz-Mausmodel fatale Infektionsverläufe hervorrief. Im Weiteren konnten ebenfalls spezifische diagnostische Werkzeuge (PCR, Immunseren) für FLAs - einschliesslich neuropathogenen Acanthamoeben und Naeglerien – geschaffen, evaluiert und validiert werden.

Related documents

• Schlussbericht 2007.pdf [PDF] 67 kB
• Anhang Schlussbericht 2007.pdf [PDF] 29 kB

Project aims (German)

1) Vertiefte und zielgerichtete epidemiologische Untersuchungen zur Verbreitung von pathogenen FLA in verschiedenen Gewässern der Schweiz, einschliesslich Thermalbäder. Damit wird abgeklärt, ob bestimmte Gewässer das ökologische Potenzial zum Überleben bekannter pathogener FLA beherbergen, womit eine bessere bioterroristische Risikoabschätzung erfolgen kann.
2) Einrichtung von künstlichen Labormodellen (in vitro Kultivierung) zur Nachahmung verschiedener Gewässerstrukturen und –qualitäten (Temperatur, Wasserqualität; Kontakt mit anderen Organismen bzw. Säugetierzellen, etc.).
3) Ausweitung des Spektrums diagnostischer Werkzeuge mit dem Ziel, ein diagnostisches Kompetenzzentrum zu etablieren und alle epidemiologisch relevanten FLA diagnostizieren zu können.
4) Suche nach Pathogenitätsfaktoren (Expression von Porinen, etc.) von FLA im Zusammenhang mit der Virulenzsteigerung durch Säugetierzellkontakt, mit dem Ziel, diese als epidemiologische Gefahrenmarker sowie als potenzielle Behandlungsziele verwenden zu können.
5) Konstruktion und Verwendung von GFP („green-fluorescence-protein“)-exprimierender Naeglerien zur Vereinfachung von Infektionsverlaufsstudien in der Maus sowie für Untersuchungen an in vitro Naeglerien-Kulturen.

Interne Ressourcen effektiv (German)

40 Tage

State of work (German)

2008 (Auszug 1. Zwischenbericht):

1) Eine erste Übersichtsarbeit über das Vorkommen von potenziell pathogenen FLA in Gewässern der Schweiz ist abgeschlossen (siehe Publikation 2009-2.pdf).
2) Der spezifische Nachweis von FLA mittels PCR wurde optimiert und vervollständigt. Der Test konnte erfolgreich zur Identifizierung von FLA-Isolaten aus schweizerischen Gewässern eingesetzt werden.
3) Vorbereitende Experimente zur "Aktivierung" bzw. "Pathogenisierung" von Naegleria fowleri durch Passage auf Säugetierzellen sind erfolgt.

2009 (Auszug 2. Zwischenbericht):

1) Weitere Charakterisierung von potenziell pathogenen FLA in heissen Quellen der Schweiz (siehe Publikation 2010-1.pdf).
2) Weiterführende Experimente zur "Pathogenisierung" von Naegleria fowleri durch Passage auf Säugetierzellen.
3) Erste Vorexperimente zur Identifikation von möglichen Pathogenitätsfaktoren (Porine etc.) mittels Transcriptomics und Proteomics deuten auf das Protein Naegleriapore B als einer dieser Faktoren hin.

2010 (Auszug Schlussbericht):

1) Untersuchungen der Porinexpression im Zusammenhang mit der Virulenzsteigerung durch Säugetierzellkontakt zeigten eine starke Überexpression des Naegleriaporins B in der pathogenen Form. Weitere potenzielle Pathogenitätsfaktoren (Porine, Proteasen) blieben hingegen nahezu unverändert.
2) Erarbeitung einer molekularbiologischen Palette an Tests zum Nachweis und der Typisierung von FLAs (Naegleria, Acanthamoeba, etc.) mit erfolgreichem Einsatz für FLA-Isolate aus schweizerischen Gewässern.

Related documents

• Schlussbericht.pdf [PDF] 654 kB
• 2. Zwischenbericht.pdf [PDF] 16 kB
• 1. Zwischenbericht.pdf [PDF] 2'841 kB

Publications / Results (German)

Gianinazzi C, Schild M, Zumkehr B, Wüthrich F, Nüesch I, Ryter R, Schürch N, Gottstein B, Müller N. Screening of Swiss hot spring resorts for potentially pathogenic free-living amoebae. Exp Parasitol. 2010 126(1) 45-53.

Gianinazzi C, Schild M, Wüthrich F, Ben Nouir N, Füchslin HP, Schürch N, Gottstein B, Müller N. Screening Swiss water bodies for potentially pathogenic free-living amoebae. Res Microbiol. 2009 160(6) 367-74.

Gianinazzi C, Schild M, Wüthrich F, Müller N, Schürch N, Gottstein B. Potentially human pathogenic Acanthamoeba isolated from a heated indoor swimming pool in Switzerland. Exp Parasitol. 2009 121(2) 180-6.

Schild M, Gianinazzi C, Gottstein B, Müller N. PCR-based diagnosis of Naegleria sp. infection in formalin-fixed and paraffin-embedded brain sections. J Clin Microbiol. 2007 45(2) 564-7.

Related documents

• 2010-1.pdf [PDF] 475 kB
• 2009-2.pdf [PDF] 545 kB
• 2009-1.pdf [PDF] 3'242 kB
• 2007-1.pdf [PDF] 356 kB