Gemeinsam mit allen Mitgliedern des Q-GAPS-Verbundes wurde der Q-Fieber-Leitfaden erarbeitet. In der sich nun anschließenden gemeinsamen Förderphase müssen die Veröffentlichung des Q-Fieber-Leitfadens abgeschlossen und die gewonnenen Erkenntnisse sowie der Leitfaden in die Praxis gebracht werden. Zudem ist es notwendig zur Überprüfung der Praxisfähigkeit des Leitfadens aktiv Gesundheits- und Veterinärämter einzubinden. Durch die Rückläufer werden die Praktikabilität und Anwendbarkeit des Q-Fieber-Leitfadens weiterentwickelt und entsprechend aktuell angepasst. Der Western Blot als ggf. ergänzendes diagnostisches Instrument bei Ausbruchsuntersuchungen, ist aktuell technisch noch nicht ausgereift und muss speziell beim Nachweis von IgM-Antikörpern weiter validiert werden. Weitere Untersuchungen sollen die bisher in ersten Testreihen erhaltenen Ergebnisse des Western Blots untermauern. Für die Diagnostik des Q-Fieber-Fatigue-Syndroms gibt es bisher keine einheitlichen Standards. Umso wichtiger ist es neue Daten zu diesem Krankheitsbild zu generieren, die ein besseres Verständnis liefern, und somit bei der Beratung von Ärztinnen und Ärzten und ihren Patientinnen und Patienten helfen. Die zusammen mit den Verbundpartnern komplett neuentwickelte und in dieser Art und Umfang einzigartige Internet-gestützte Wissens- und Informationsplattform zum Q-Fieber-Erreger Coxiella burnetii (www.q-gaps.de) bietet für vielfältige Anwendenden, Nutzenden, Betroffene, verantwortliche Personen und Institutionen eine leicht zugängliche, aktuelle Ressource, um alle Aspekte im Rahmen der Prävention und Bekämpfung dieses Erregers abbilden zu können. Ergänzt wird diese Plattform durch ein Typisierungs- und Datenbanksystem "CoxBase" (https://coxbase.q-gaps.de), das alle öffentlich zugänglichen und publizierten genomischen Daten des Q-Fieber-Erregers C burnetii vereint. Sowohl www.q-gaps.de als auch "CoxBase" werden entsprechend angepasst, aktualisiert und erweitert.

In der ersten Förderperiode konnte gezeigt werden, dass die Bedingungen für die intrazelluläre Vermehrung von C. burnetii in primären Makrophagen scheinbar speziesspezifisch sind. In der zweiten Förderperiode soll diese Beobachtung durch die Untersuchungen verifiziert werden. Außerdem soll die Frage beantwortet werden, ob die Interaktion von C. burnetii mit einem spezifischen Wirt die pathogenen Eigenschaften des Bakteriums verändert. Weiterhin wird die Analyse der molekularen und biochemischen Aktivität von den beiden Virulenzfaktoren CaeA (Spezies-spezifischer Virulenzfaktor) und AnkF (Pathogenitäts-spezifischer Virulenzfaktor) fortgesetzt werden. Zusätzlich werden im Teilprojekt (TP) 7 die Arbeiten des TP4 fortgeführt werden. Es wird analysiert, ob Säure und Pepsin die Vitalität von C. burnetii beeinflussen. Weiterhin wird untersucht, ob die häufig verwendeten Desinfektionsmittel Peressigsäure und Natriumhypochlorit die Vitalität von sporenähnlichen C. burnetii (small cell variants (SCV)) beeinflussen.

Das Ziel des ersten Teilprojektes ist es, den Effekt der Impfung auf die Ausscheidung und Umweltkontamination von Coxiella (C.) burnetii, dem Q-Fieber-Erreger, in Milchziegen- und Schafherden zu untersuchen. Es soll eine nachhaltige Impfstrategie für latent infizierte Herden kleiner Wiederkäuer etabliert werden. Unterschiedliche Interventionsmaßnahmen sollen evaluiert werden, um einen akuten Q-Fieber-Ausbruch zu kontrollieren. Im zweiten Teilprojekt geht es um die Evaluation der besten Methoden zum Nachweis von Infektionen mit C. burnetii bei kleinen Wiederkäuern in verschiedenen Probenmatrices im Hinblick auf ein aktives Monitoring- und Überwachungssystem (MOSS). Das MOSS zum Nachweis von C. burnetii in Herden kleiner Wiederkäuer soll etabliert werden, um die "preparedness" des öffentlichen Gesundheitsdienstes (ÖGD) zu verbessern. Dies erfolgt zunächst auf Basis einer freiwilligen Teilnahme der Tierhalter und mit Beratung von Tierhalter und ÖGD zu Bekämpfungsmaßnahmen im Fall einer positiven Testung.  Die Longitudinal- und Kohortenstudie wie in der ersten Förderphase begonnen, soll fortgesetzt werden. Außerdem sollen ein Q-Fieber Risikobarometer und Leitlinien in Kooperation mit den Verbundpartnern P2+P5 etabliert werden. Mit den Partnern P2 und P8 soll eine Blaupause zur übergreifenden sekundären Analyse von Meldedaten von Ausbrüchen in Tierpopulationen und der menschlichen Bevölkerung erstellt werden. Außerdem ist die Weiterführung der Kohortenstudie zum Auftreten des chronischen Müdigkeitssyndroms nach Q-Fieberinfektion in der menschlichen Bevölkerung geplant. Die Ergebnisse aus der Stakeholderanalyse in Veranstaltungen und Materialien, die das benötigte Wissen über Q-Fieber für Human- und Veterinärmediziner (in der Praxis und im öffentlichen Gesundheitswesen) optimal zur Verfügung stellen, sollen umgesetzt werden. Ziel ist die Etablierung von Leitlinien und eines Risikobarometers in Kooperation mit den Verbundpartnern.

Das Friedrich-Loeffler-Institut beteiligt sich mit zwei Teilvorhaben am Verbundprojekt Q-GAPS. In der 2. Förderphase wird die erfolgreiche Arbeit des Vorgängerprojekts Q-GAPS fortgeführt, um die gesetzten Ziele zu erreichen und dadurch die Q-Fieber-Situation in Deutschland zu verbessern. Am Institut für Immunologie (FLI Riems) werden auf Basis zellulärer Modelsysteme mittels immunologischer, zellbiologischer und biochemischer Methoden die Immunsubversion und Virulenz von C. burnetii-Isolaten untersucht. Es werden Studien zur Wirts- und Zelltypspezifität bakterieller Infektionen durchgeführt. Des Weiteren werden zelluläre Eintrittsmechanismen sowie Interaktionen von C. burnetii mit Kompartimenten infizierter dendritischer Zellen analysiert und autophagosomale Wege sowie die funktionale Antigenpräsentation charakterisiert. Am Institut für bakterielle Infektionen und Zoonosen (FLI Jena) werden auf Basis von semi-quantitativen Proteomanalysen virulenter Feldisolate (BSL3) aus Schaf, Ziege, Rind und Zecke sowie Isolate eines Ausbruchs, die von Tier und Mensch stammen, biologische Marker identifiziert, die eine Risikoanalyse zur Einstufung des Erregers während eines Ausbruchs ermöglichen. Bakterielle Adaptionsmechanismen an die intrazelluläre Nische, insbesondere die oxidative Stressantwort, DNA-Reparaturmechanismen, Osmoregulation, sowie die beiden Virulenzfaktoren das Lipopolysaccharid und Typ IV Sekretionssystem sollen vergleichend analysiert werden. Die Expressionsanalyse von Makrophagen und Trophoblasten, den eigentlichen Zielzellen, soll hinsichtlich Inflammationssignalwege während der Infektion mit Coxiella Feldisolaten analysiert werden. Durch den Vergleich sowohl der bakteriellen als auch der Wirtszellexpression sollen Unterschiede herausgearbeitet werden, die zum Verständnis der Isolat-spezifischen Virulenz beitragen.

Die internet-gestützte Informations- und Typisierungs- bzw. Datenbankplattform über Coxiella burnetii und Q-Fieber ("CoxBase") soll weiterentwickelt und in den Anwendungen mit den Verbundpartnern evaluiert werden. Das Prinzip einer modernen molekularbiologischen Surveillance und Epidemiologie für C.burnetii/Q-Fieber soll etabliert und eine virtuelle Daten- und Informationsaustauschplattform für alle Verbundpartner, den ÖGD und die generelle Öffentlichkeit angeboten werden. Dies umfasst die Einführung eines Qualitätsstandards für die Gewinnung, Erstellung und Verarbeitung von genomischen Daten und Ergebnissen von C. burnetii, der auch international vorgestellt und angeboten werden soll. Die in der 1. Förderphase etablierte und im Oktober 2020 neuaufgesetzte Q-GAPS-Homepage bildet nun die Grundlage für die kontinuierliche Ergänzung und Aktualisierung durch die Ergebnisse und Arbeiten der Verbundpartner. Zusätzlich wird die Entwicklung durch ein verbundbezogenes sogenanntes Content- Managementsystem erweitert werden. Neben dieser Assistenz für den Verbund soll die Homepage auch u.a. aufgrund der Ergebnisse der Stakeholder-Workshops als zentrale generelle Informationsplattform zum Thema Q-Fieber weiterentwickelt und laufend ergänzt werden. Das Management von meldepflichtigen zoonotischen Infektionen soll durch eine verbesserte Abstimmung der human- und veterinärmedizinischen Meldebehörden verbessert und weiterentwickelt werden. Zudem soll im Zuge der weiteren Genotypisierung von Stämmen und Isolaten eine genotypische Charakterisierung und Auswertung geeigneter Materialien für die Verbundpartner erfolgen.

Coxiella burnetii infiziert eine Vielzahl von Wirtsarten. Die Infektionsroute sowie die Schwere der Erkrankung sind speziesspezifisch. So infizieren sich Menschen durch Inhalation von infektiösem Material von Schafen, Ziegen und Rindern und entwickeln akutes oder chronisches Q-Fieber. Dagegen ist die Infektion in kleinen Wiederkäuern meist asymptomatisch, und es wird angenommen, dass die Infektion durch Zecken auf die kleinen Wiederkäuer übertragen wird. Um Einblicke in die Gründe zu erhalten, die diesen Unterschieden zugrunde liegen, werden zwei Fragen bearbeitet: 1) Ist das intrazelluläre Überleben von C. burnetii in Zellen von verschiedenen Spezies unterschiedlich? 2) Ändert die Wechselwirkung von C. burnetii mit einer Wirtszellart ihre Infektiosität für Zellen der anderen Wirtsarten? Darüber hinaus werden die molekularen Aktivitäten von neu identifizierten Virulenz-Faktoren bestimmt, die als Spezies-spezifisch erscheinen oder eindeutig pathogenes Potenzial aufweisen.

In TP1 wird die Prävalenz von Coxiella burnetii (C. b.) bei kleinen Wiederkäuern mit verschiedenen Methoden untersucht: Kohortenstudie zum Einfluss von C. b. auf die Reproduktionsleistung bei kleinen Wiederkäuern, Interventionsstudie zum Effekt einer Impfung mit Coxevac® auf die Herdengesundheit und die Ausscheidung von C. b. in infizierten Herden. In TP2 wird die Epidemiologie von C. b. in Mensch und Tier untersucht: Monitoring in kleinen Wiederkäuern-Herden in Deutschland, Identifikation der besten Kombination von Detektionsmethoden und Probenmatrizes für C. b. in kleinen Wiederkäuern-Herden in Deutschland, Evaluation der Anwendbarkeit eines angepassten latente Klasse Regressionsmodells auf diagnostische Testergebnisse von multiplen Matrizes,      Evaluation der Anwendbarkeit eines angepassten latenten Transitionsmodells auf die perpetuierte Ausscheidung von C. burnetii in kleinen Wiederkäuern-Herden, Analyse des Risikos für das chronische Müdigkeitssyndrom nach einem Q-Fieberausbruch in der menschlichen Bevölkerung, Stakeholderanalyse zu den Bedürfnissen und Erwartungen von Gesundheitswesen, Veterinärwesen sowie Klinikern zur Information über C. b. durch das Konsortium, Blaupause zur übergreifenden sekundären Analyse von Meldedaten von Ausbrüchen in Tierpopulationen und der menschlichen Bevölkerung

Das Friedrich-Loeffler-Institut wird sich mit zwei Teilvorhaben am Verbundprojekt Q-GAPS beteiligen.

Das Gesamtziel von Teilvorhaben A ist die Aufklärung der bisher noch unbekannten Prozesse der Immunsubversion, Antigenpräsentation und zellautonomen Abwehr in Coxiellen-infizierten antigenpräsentierenden Zellen (APCs), welche eine Schlüsselfunktion in der zellulären Immunantwort gegenüber intrazellulären Pathogenen besitzen.

Das Teilvorhaben B untersucht die Rolle der Zecken als Vektoren für die Übertragung von Q-Fieber. Insgesamt soll mit diesen Untersuchungen geklärt werden, inwieweit der in der Literatur postulierte „sylvatische Kreislauf“ für die Epidemiologie des Q-Fiebers eine Rolle spielt. Zur Ermittlung der Vektorkompetenz von Zecken soll ein artifizielles Fütterungsmodel entwickelt und mittels Coxiella Isolaten unterschiedlicher Herkunft getestet werden. Des Weiteren beschäftigt sich das Teilvorhaben B mit Isolat-spezifischen Unterschieden in der Pathogenität und Virulenz. Als Ergebnis sollen Isolat-spezifische Virulenzeigenschaften mittels Proteomanalysen und durch Korrelation mit den Daten aus den Genomanalysen ermittelt werden. Weiterhin sollen bakterielle Marker identifiziert werden, die zur Unterscheidung von zirkulierenden Isolaten beitragen und eine Detektion von besonders virulenten Isolaten ermöglichen können. Beides soll die Implementation von geeigneten Gegenmaßnahmen unterstützen.

Coxiella burnetii weist eine hohe Umweltresistenz ohne Sporenbildung auf. Bei der Wahl von Desinfektionsmitteln richtet man sich aber nach deren Sporizidie. Ob diese Mittel wirksam sind, soll entsprechend den Richtlinien der Deutschen Veterinärmedizinischen Gesellschaft und des Verbundes für angewandte Hygiene untersucht werden. Die dafür notwendige Evaluierung des zellfreien Kulturmediums ist auch Voraussetzung für die Untersuchungen des chronischen Q- Fiebers. Eine Prävalenzstudie, verschiedene kardiovaskuläre Entitäten umfassend, soll erste Daten für die deutsche Bevölkerung erstellen. Mit Hilfe des neuen Kulturmediums sollen dann humanpathogene Coxiellen aus Proben der detektierten Patienten isoliert werden. Diese Stämme werden den Kooperationspartnern für weitere Untersuchungen zur Verfügung gestellt. Ein weiteres Arbeitspaket untersucht die Säureresistenz des Erregers. Diese ist entscheidend für die orale Übertragung und ist ein Baustein bei der Fragestellung der Notwendigkeit des Abstillens bei PCR-positiver Muttermilch.

Qualitativ exakte und damit vergleichbare genomische Daten sollen von bestehenden und neu generierten Stammsequenzen von Coxiella burnetii erstellt werden. Diese werden in einer interaktiven und online verfügbaren Datenbank zusammengeführt. Eine Benutzeroberfläche für wissenschaftliche Nutzung und Auswertungen wird erstellt. Alle Ergebnisse bzw. Ergebnisbeschreibungen werden regelmäßig auf einer eigenen Konsortial/Q-GAPS-Internetseite veröffentlicht. Zusätzlich werden alle relevanten Informationen zum Q-Fiebererreger Coxiella burnetii in verständlicher und informativer Form für die generelle Öffentlichkeit ebenfalls internet-unterstützt zur Verfügung gestellt. Ein weiteres Ziel ist, einen schnellen und gut verfügbaren Datenaustausch zwischen dem human- und veterinärmedizinischen Meldesystemen von Infektionserregern zu ermöglichen, damit eine schnellstmögliche und zielgerichtete Bekämpfung von Zoonosen erreicht werden kann.

Es wird ein interdisziplinärer Q-Fieber-Leitfaden verfasst, der human- und veterinärmedizinische Aspekte einschließt. Des Weiteren sollen sowohl neue Methoden zur Detektion von Coxiella burnetii entwickelt werden als auch etablierte Methoden in der humanmedizinischen Diagnostik in die Veterinärmedizin übertragen werden.

Bis heute gibt es keine effizienten Behandlungsmöglichkeiten für chronisches Q-Fieber und das chronische Erschöpfungssyndrom, welches durch Coxiella burnetii verursacht wird. Um neue therapeutische Strategien zu entwickeln, ist es notwendig, unser Wissen über die C. burnetii-Pathogenese und -Infektionswege zu erweitern. Die Rolle der Zecken als Vektoren und Reservoir für Q-Fieber ist noch unklar. Als Alternative zum aerosolischen Weg soll daher auch die Übertragung von C. burnetii durch Zecken als Vektoren genauer geklärt werden. Hierzu wird ein Labor-basiertes in vitro-Fütterungssystem entwickelt, mit dem die Infektion von Zecken über die Blutmahlzeit untersucht werden soll. Der Übergang von Erregern (Coxiella und Kontroll-Organismen) in die Zecke sowie deren Vermehrung, Verteilung und Ausscheidung wird über molekular- und zellbiologische Methoden gemessen. Die Ergebnisse sollen die Rolle von Zecken in der Q-Fieber-Problematik klären und zu einem besseren Verständnis dieser Infektion und ihrer Übertragung führen.