Die Frühsommer-Meningoenzephalitis ist die wichtigste endemisch vorkommende durch Zecken übertragene Virusinfektion. Daneben entwickelt sie sich zunehmend zu einer "emerging" Zoonose in Teilen Mitteleuropas. Die Viruszirkulation erfolgt in sogenannten Naturherden. Es sollen identifizierte FSME-Naturherde ökologisch (gemeinsam mit Teilprojekt 2) so modifiziert werden, dass die Viruszirkulation zum Erlöschen kommt. Die geoökologische Analyse soll über den Untersuchungszeitraum von zwei Jahren erfolgen und Zecken und Nagetiere gemeinsam mit den Projektpartnern (Teilprojekte 4,5) auf Viruszirkulation untersucht werden.

In Deutschland werden ungefähr 300 FSME-Erkrankungen im Jahr nach IfSG erfasst, zunehmend auch aus bisher nichtendemischen Regionen. Die FSME verläuft häufig schwerwiegend; Kenntnisse zu akuten und langfristigen Effekten auf die Lebensqualität fehlen. Daten zur langfristigen Impfeffektivität sind notwendig, um Boosterintervalle genauer zu definieren. Schließlich sind Determinanten für die starken zeitlichen Schwankungen der FSME-Inzidenz unzureichend bekannt. In Anknüpfung an Förderphase 1 sind die Ziele für Förderphase 2 daher: 1) Abschluss der Rekrutierung von in den Jahren 2018–2020 erkrankten FSME-Meldefälle sowie fortgeführte Wiederbefragung jeweils 18 Monate nach Erkrankungsbeginn; 2) Beschreibung der FSME-bedingten akuten und ggf. chronischen Manifestationen, klinischen Befunde und Komplikationen, inklusive Auswirkungen auf die Lebensqualität mittels Befragung von FSME-Patienten und Ärzten; 3) Untersuchung des Zusammenhangs zwischen dem Schweregrad der akuten Erkrankung und Krankheitsfolgen; 4) Kleinräumige Beschreibung des FSME-Erkrankungsrisikos im Kontext der Ergebnisse aus den Teilprojekten 2-4 zu ökologischen Wildtier- und vektorbiologische Untersuchungen an den identifizierten Infektionsorten. So wird z. B. untersucht, ob die FSME-Virus Prävalenz in Zecken und die Seroprävalenz in Wirtstieren mit der humanen FSME-Inzidenz korreliert. 5) Vergleich der Virulenz der ggf. an den Infektionsorten isolierten Viren mit dem Schweregrad der Krankheit bei Patienten, die sich an den Fundorten der Zecken infiziert hatten, um mögliche regionale Unterschiede in der FSME-Virulenz zu identifizieren. 6) Schätzung der FSME-Impfeffektivität (inkl. Schutzdauer) mittels eines Fall-Kontroll-Ansatzes; 7)  Identifizierung von Risikoverhalten und Gründen für einen fehlenden Impfschutz; 8) Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der FSME-Inzidenz mit meteorologischen und ökologischen Daten im zeitlichen Verlauf mittels Time Series Analysis, um Muster für ein erhöhtes FSME-Risiko zu identifizieren.

Die Ziele der zweiten Förderphase sind: 1) Eine schnellere und effektivere Identifizierbarkeit von neuen FSME-Herden wird mit Hilfe der in der ersten Förderperiode gewonnenen ökologischen Ergebnisse (in Kooperation mit den TP 1 und 3) erreicht. 2) Die Beseitigung eines FSME-Naturherdes durch die gezielte Bekämpfung von Zecken in den Bauten von Nagetieren durch den gezielten Einsatz des entomopathogenen Pilzes Metarhizium sp. 3) Untersuchung des Verhaltens experimentell mit FSME infizierter Zecken unter annähernd natürlichen Bedingungen hinsichtlich Wirtssuchverhalten und Saisonalität unter standardisierten Bedingungen in der Field Plot Technik.

Das Infektionsrisiko des Menschen mit dem Virus der Frühsommer-Meningoenzephalitis zu bestimmen ist ein schwieriges Unterfangen, speziell in Gebieten mit nur sporadischem Auftreten. Dies liegt an der komplexen Epidemiologie dieser Vektor-übertragenen Erkrankung und daran, dass der Mensch nicht Teil des natürlichen Übertragungszyklus ist, sondern ein sogenannter Sackgassenwirt. Daher sollen in diesem Verbundprojekt die Grundlagen erarbeitet werden, die zu einer alternativen, oder aber zumindest zusätzlichen Bewertung des Infektionsrisikos des Menschen mit FSME führen sollen. In der ersten Förderphase wurden die ausgewählten Herde sehr genau charakterisiert, was die Virusprävalenz in Zecken und den Nagetierreservoiren angeht. Über die Markierung der Nager und deren Wiederfang hat man mittlerweile auch ein Bild von der saisonalen Dynamik in dem Naturherd. Die Seroprävalenzbestimmung von Haus-, Nutz- und Wildtieren wird deutlich intensiviert. Dies soll auch räumlich ausgeweitet werden, um zu sehen ob unter den Maßnahmen zur Elimination des Naturherdes hier eine geographische Verlagerung erfolgt. Es werden weiter FSME-Virus aus Zecken und Nagetieren in den Naturherden isoliert und diese an die Teilprojekte TP3 und TP6-8 weitergegeben, wo sie genau charakterisiert werden. Zusätzlich werden Zecken aus der Vegetation geflaggt und auch hier die Prävalenz des FSME-Virus bestimmt. Dieser Teil wird mittlerweile von TP3 übernommen. Ein Vergleich all dieser Daten soll in ein Modell einfließen, welches das Auftreten von Infektionen mit FSME hoffentlich besser erklären kann. Zudem könnte sich die serologische Untersuchung von Wildtieren als hilfreicher Surrogatmarker für das Infektionsrisiko des Menschen erweisen.

Zecken (Ixodes ricinus) und Nagetiere (Myodes glareolus) spielen eine Schlüsselrolle für den natürlichen Übertragungszyklus und die Epidemiologie von zeckenübertragenen Erkrankungen auf Mensch und Tier und werden hierbei als wichtige Vektoren erachtet. Das Teilprojekt "Populationsgenetik von Vektoren zeckenübertragener Erkrankungen" klärt die pathogen- und Landschaft abhängige Populationsstruktur und deckt Ausbreitungsdiskontinuitäten der Vektoren zeckenübertragener Krankheiten auf. Dies erfolgt durch populationsgenetische Analysen von STR und mtDNA-SNP Markern in Kombination mit Informationen zur Ausbreitung von Pathogenen im Allgemeinen und bestimmten Pathogenlinien (PSU = pathogen spezifische Vektoreinheit). Das Verständnis der räumlich-zeitlichen Vektor-Pathogen korrelierten Ausbreitung ist elementar um Infektionsgefahren zu minimieren und unterstützt die Entwicklung von erweiterten präventiven Interventionsstrategien, wie die pathogen-spezifische Vektor abhängige Pilzinfektion. Vergleichende Transkriptom NG-Sequenzierung und Amplikon-Sequenzierung immunrelevanter Kandidatengene ermöglicht es, Vektor-Pathogen korrelierte genetische Varianten in kodierenden Genregionen von experimentell TBEV-infizierten Vektor-Individuen, zu detektieren. Umfassende Kenntnisse zur Verteilung von Vektor-Pathogen-assoziierten SNPs in Zeit und Raum dienen dazu Regionen mit hoher Häufigkeit von individuellen Vektoren zu definieren, die eine genetische Prädisposition auf ein erhöhtes Risiko Träger von zeckenübertragenen Pathogenen zeigen. Die genetischen Informationen zu Vektoren zeckenübertragener Krankheiten fließen in einem "Genetisch-erweiterten nationalen Pandemieplan zeckenübertragener Erkrankungen" ein.

In diesem Teilprojekt (TP6) soll das Infektionsmodell mit Zecken aus FSME-Naturherden und Kontrollgebieten und verschiedenen FSME-Virusisolaten etabliert werden. Das FSME-Virus zirkuliert in der Natur in einem enzootischen Übertragungszyklus zwischen Ixodes ricinus Zecken und verschiedenen Wirtstieren. Ixodes ricinus Zecken wie auch verschiedene Wirtstiere sind in Zentral-und Mitteleuropa nahezu flächendeckend verbreitet. Im Gegensatz dazu weist die Verbreitung des FSME-Virus gerade in Deutschland extrem fokale Herde auf. Zumeist wird das Virus in sehr begrenzten Gebieten nachgewiesen, wohingegen in umliegenden Bereichen zwar Zecken, jedoch kein FSME-Virus gefunden wird. Daher stellt sich die Frage, welche Faktoren die Verbreitung des FSME-Virus begrenzen. Zur Beantwortung dieser Frage soll in diesem Projekt ein Infektionsmodell erstellt werden, welches Zecken aus verschiedenen FSME-Naturherden und Rötelmäuse nutzt, um die Interaktion von FSME-Virusstämmen mit den jeweiligen Zeckenpopulationen unter Miteinbeziehung des natürlichen Reservoir-Wirtes zu untersuchen.

Die Interaktion zwischen Rötelmäusen (Myodes glareolus) und Zecken in Bezug auf die Übertragung von FSMEV soll genauer untersucht werden. Dafür wird der natürliche Übertragungszyklus unter Laborbedingungen nachgestellt werden. Das etablierte Modell wird es ermöglichen, FSMEV-Isolate unter naturnahen Bedingungen zu testen und mögliche Unterschiede in der Virusdynamik aufzudecken.

Die periphere Immunantwort ist maßgeblich an der Kontrolle von TBEV-Infektionen beteiligt. Zudem regulieren lokale Wirtsfaktoren den Eintritt und die Replikation der Viren im zentrale Nervensystem (ZNS). Das Ziel ist, zu untersuchen, wie sich hoch- und niedrig-pathogene TBEV-Virusstämme in ihrer Kapazität bezüglich Replikation, Virusausbreitung, Neuroinvasion und der Aktivierung von Immunreaktionen in der Peripherie und im ZNS unterscheiden. Dabei sollen Schlüsselfaktoren identifiziert werden, welche die Neuroinvasion und Neuropathogenität vermitteln. Diese Untersuchungen sollen bei der Virulenz-Bestimmung neu auftretender TBEV-Stämme behilflich sein, und bei der Identifizierung von Zielstrukturen zur Therapieentwicklung helfen.

Die Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME) ist die wichtigste endemisch vorkommende durch Zecken übertragene Virusinfektion weltweit. Die Viruszirkulation erfolgt in sogenannten Naturherden. In der geplanten Studie sollen FSME-Naturherde mittels Patienteninformationen identifiziert und untersucht werden. Durch Virusisolate aus Zecken sollen die Naturherde charakterisiert werden. Die Herde werden geoökologisch charaktersiert mittels GIS-Analyse. Mit den gewonnenen Daten wird ein Ökologisches Nischen-Modell etabliert. Dieses wird für die Identifizierung weiterer bisher unbekannter Naturherde verwendet. Die gewonnenen FSME-Virusisolate werden anderen Konsortialpartnern zur Verfügung gestellt. Die epidemiologischen Daten werden zur Risikoanalyse den lokalen, regionalen und nationalen Gesundheitsbehörden zur besseren Planung und Implementierung von Interventionsstrategien zur Verfügung gestellt.

In Deutschland werden rund 300 Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME)-Erkrankungen /Jahr nach Infektionsschutzgesetz erfasst, zunehmend auch aus bisher nichtendemischen Regionen. Die FSME verläuft häufig schwerwiegend; Kenntnisse zu akuten und langfristigen Effekten auf die Lebensqualität fehlen. Daten zur langfristigen FSME-Impfeffektivität sind notwendig, um Auffrischungsintervalle genauer zu definieren. Schließlich sind Determinanten für die starken zeitlichen Schwankungen der FSME-Inzidenz unzureichend bekannt. Daher sind die Ziele dieses Projektes: 1) Beschreibung der FSME-bedingten akuten und ggf. chronischen Manifestationen, klinischen Befunde und Komplikationen, inklusive Auswirkungen auf die Lebensqualität mittels fragebogengestützten Erhebungen bei FSME-Patienten und Ärzten; 2) Untersuchung des Zusammenhangs zwischen dem Schweregrad der akuten Erkrankung und Krankheitsfolgen; 3) Kleinräumige Beschreibung des FSME-Erkrankungsrisikos im Kontext der Ergebnisse aus den TP2-4 zu ökologischen und vektorbiologischen Untersuchungen an den identifizierten Infektionsorten. So wird z. B. untersucht, ob die FSME-Virus Prävalenz in Zecken und der Seroprävalenz in Wirtstieren mit der humanen FSME-Inzidenz korreliert; 4) Vergleich der Virulenz der ggf. an den Infektionsorten isolierten Viren in TP7-9 mit dem Schweregrad der Krankheit bei Patienten, die sich an den Fundorten der Zecken infiziert hatten, um mögliche regionale Unterschiede in der FSME-Virulenz zu identifizieren; 5)         Schätzung der FSME-Impfeffektivität (inkl. Schutzdauer) mittels eines Fall-Kohortenansatzes unter Verwendung von Impfstatusdaten der Studienteilnehmer (Fälle) und gesetzlich Versicherter (Kohorte). 6) Identifizierung von Risikoverhalten und Gründen für einen fehlenden Impfschutz bei FSME-Erkrankten; 7) Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der FSME-Inzidenz mit meteorologischen und vektor-biologischen Daten im zeitlichen Verlauf mittels Time Series Analysis, um Muster für ein erhöhtes FSME-Risiko zu identifizieren.

Arbeitsschritte dieses Projektes sind: 1) Charakterisierung von FSME-Foki: FSME-Foci sind kleinräumige Areale und umfassen normalerweise nur wenige tausend Quadratmeter. Die Gründe für diese räumliche Limitierung sind nicht bekannt. Es werden ökologische Faktoren, das Vorhandensein und die Anzahl von Reservoirwirten, mikroklimatische Parameter sowie das Verhalten von wirtssuchenden Zecken diskutiert. 2) Vergleich von FSME-positiven und FSME-negativen Zecken in field plots: Das Wirtssuchverhalten und die Aktivitätsprofile von FSME- Virus positiven Zecken (Ixodes) und FSME-Virus negativen Zecken können sich voneinander unterscheiden und sollen daher untersucht werden. 3) Biologische Bekämpfung bzw. Ausrottung von FSME-Foki: Zwei biologische Bekämpfungsmethoden werden eingesetzt, um die Anzahl der Zecken und die Anzahl der Nagetiere in bestehenden FSME-Foci zu reduzieren.

Das Infektionsrisiko des Menschen mit dem Virus der Frühsommer-Meningoenzephalitis zu bestimmen ist ein schwieriges Unterfangen, speziell in Gebieten mit nur sporadischem Auftreten. Dies liegt an der komplexen Epidemiologie dieser Vektor-übertragenen Erkrankung und daran, dass der Mensch nicht Teil des natürlichen Übertragungszyklus ist, sondern ein sogenannter Sackgassenwirt. Daher sollen in diesem Verbundprojekt die Grundlagen erarbeitet werden, die zu einer alternativen, oder aber zumindest zusätzlichen Bewertung des Infektionsrisikos des Menschen mit FSME führen sollen. Die genaue Lokalisation der Naturherde, in denen diese Feldarbeit erfolgt, wird in anderen Teilprojekten bestimmt. Es werden FSME-Virus aus Zecken und Nagetieren in den Naturherden isoliert, die in wieder anderen Teilprojekten näher charakterisiert werden. Neben der Bestimmung der Virusprävalenz im Vektor und dem Hauptreservoir Nager, werden auch andere Tiere in dieser Region beprobt und bestimmt, ob sie Antikörper gegen FSME-Virus gebildet haben. Dazu gehören Wildtiere, Weidetiere und Hunde, die sich in diesen Gebieten aufhalten. Zusätzlich werden Zecken aus der Vegetation geflaggt und auch hier die Prävalenz des FSME-Virus bestimmt. Ein Vergleich all dieser Daten soll in ein Modell einfließen, welches das Auftreten von Infektionen mit FSME hoffentlich besser erklären kann. Zudem könnte sich die serologische Untersuchung von Wildtieren als hilfreicher Surrogatmarker für das Infektionsrisiko des Menschen erweisen.

Zecken (Ixodes ricinus) und Nagetiere (Myodes glareolus) spielen eine Schlüsselrolle für den natürlichen Übertragungszyklus und die Epidemiologie von zeckenübertragenden Erkrankungen auf Mensch und Tier und werden hierbei als wichtige Vektoren erachtet. Das Teilprojekt "Populationsgenetik von Vektoren zeckenübertragender Erkrankungen" klärt die pathogen- und Landschaft abhängige Populationsstruktur und deckt Ausbreitungsdiskontinuitäten der Vektoren zeckenübertragender Krankheiten auf. Dies erfolgt durch populationsgenetische Analysen von STR und mtDNA-SNP Markern in Kombination mit Informationen zur Ausbreitung von Pathogenen im Allgemeinen und bestimmten Pathogenlinien (PSU = pathogen spezifische Vektoreinheit). Das Verständnis der räumlich-zeitlichen Vektor-Pathogen korrelierten Ausbreitung ist elementar um Infektionsgefahren zu minimieren und unterstützt die Entwicklung von erweiterten präventiven Interventionsstrategien, wie die pathogen-spezifische Vektor abhängige Pilzinfektion. Vergleichende Transkriptom NG-Sequenzierung und Amplikon-Sequenzierung immunrelevanter Kandidatengene ermöglicht es, Vektor-Pathogen korrelierte genetische Varianten in kodierenden Genregionen von experimentell TBEV-infizierten Vektor-Individuen, zu detektieren. Umfassende Kenntnisse zur Verteilung von Vektor-Pathogen-assoziierten SNPs in Zeit und Raum dienen Regionen mit hoher Häufigkeit von individuellen Vektoren zu definieren, die eine genetische Prädisposition auf ein erhöhtes Risiko Träger von zeckenübertragenden Pathogenen zeigen. Die genetischen Informationen zu Vektoren zeckenübertragender Krankheiten fliesen in einem "Genetisch-erweiterten nationalen Pandemieplan zeckenübertragender Erkrankungen” ein.

Zu Teilprojekt 6: Das FSME-Virus zirkuliert in der Natur zwischen Ixodes ricinus Zecken und verschiedenen Wirtstieren mit der Rötelmaus als wichtigstem Reservoir-Wirt. Ixodes ricinus Zecken und Rötelmäuse sind in Zentral-und Mitteleuropa nahezu flächendeckend verbreitet. Im Gegensatz dazu weist die Verbreitung des FSME-Virus gerade in Deutschland extrem fokale Herde auf. Daher soll in diesem Projekt ein Infektionsmodell erstellt werden, welches Zecken aus verschiedenen FSME-Naturherden nutzt, um die Eingrenzung der Verbreitung zu untersuchen. Zu Teilprojekt 9: Das FSME-Virus kann in Menschen schwerwiegende Gehirn- und Hirnhautentzündungen hervorrufen. Infektionen mit dem Virus führen jedoch nicht immer zu Krankheit und die Gründe dafür sind noch immer unverstanden. Genetische Veränderungen des Virus und das Immunsystem des Menschen tragen sowohl zur Krankheitsentstehung als auch zur Abwehr des Virus bei. Daher soll in diesem Projekt die spezifische Immunantwort von T-Zellen hinsichtlich deren Funktion und Lokalisation sowohl in Patienten als auch im Mausmodell untersucht werden, um deren Rolle in der Krankheitsentstehung und -entwicklung zu charakterisieren. Zudem sollen genetische Veränderungen des Virus untersucht werden, um herauszufinden, welche Auswirkungen diese auf die Krankheitsentwicklung haben.

Ziel dieses Teilprojektes ist die Etablierung eines FSME-Rötelmaus-Infektionsmodells und die Generierung von Schlüsseldaten über die Infektionsdynamik und Pathogenese in dieser wichtigen Reservoirtierart. Weiterhin werden bekannte und im Rahmen anderer Teilprojekte entdeckte FSME-Stämme in vitro und in vivo charakterisiert.

Virale Infektionen des zentralen Nervensystems (ZNS) sind selten. Ist ein Virus in der Lage, eine Infektion im Gehirn zu etablieren, hat dieses häufig verheerende Konsequenzen. Die Faktoren, die die Virusinvasion und -pathogenese kontrollieren, sind nur unzureichend bekannt. Das angeborene Immunsystem, im Speziellen das Typ I Interferon (IFN) System, und die Virulenz des Virus spielen dabei eine wichtige Rolle bei der Pathogenität von "Tick-borne encephalitis" Virus (TBEV) Infektionen. Es wird untersucht, wie TBEV Stämme mit unterschiedlicher Pathogenität die antivirale Antwort in der Peripherie sowie im zentralen Nervensystem beeinflussen. Durch die Infektion von Mäusen soll die Virusreplikation und Verbreitung untersucht werden. Zyotkine, Chemokine und IFN-Antwort sollen in der Peripherie und im zentralen Nervensystem nach Infektion bestimmt werden. Es werden Unterschiede im zellulären Tropismus der Viren sowie Einflüsse der angeborenen und erworbenen Immunität untersucht. Zusätzlich wird untersucht, ob es zu unterschiedlichen antiviralen Abwehrreaktionen in verschiedenen Gehirnregionen kommt. Mäuse mit Defekten in peripherer oder ZNS spezifischer IFN-Reaktion sollen Aufschluss darüber geben, in wie weit das Typ I IFN die virale Replikation die Virusausbreitung, die Invasion in das Gehirn sowie die Neuropathogenese reguliert. In enger Kooperation mit Teilprojekt 5 sollen verschiedene Varianten des neu isolierten HB171 Stamms auf sein Potenzial der Neuroinvasion und Neurovirulenz untersucht werden. Ergebnisse des Projektes sollen in die Entwicklung einer neuen effektiven Impfung einfließen. Die vergleichende Analyse soll das Wissen über molekulare Mechanismen der TBEV Infektion und Abwehr vermehren und so die Voraussetzung schaffen, potenzielle Targets für eine Therapie zu identifizieren.