Neu auftretende virale Krankheitserreger sind Viren, die neu in einer Population aufgetreten sind oder deren Häufigkeit oder geografische Verbreitung schnell zunimmt. In den letzten Jahrzehnten hat die Häufigkeit neu auftretender Infektionskrankheiten dramatisch zugenommen, was auf ökologische Störungen, den Klimawandel, den weltweiten Reiseverkehr und die Intensivierung der Tierproduktion zurückzuführen ist. Das Verständnis der Faktoren, die die Entstehung von Viren vorantreiben, ist für die Vorbereitung und Prävention einer Pandemie von entscheidender Bedeutung.

Treiber der Virusentstehung

Die Entstehung neuartiger viraler Krankheitserreger wird durch ein komplexes Zusammenspiel ökologischer, umweltbedingter und anthropogener Faktoren vorangetrieben. Landnutzungsänderungen, einschließlich Abholzung, landwirtschaftlicher Ausweitung und Urbanisierung, bringen Menschen in verstärkten Kontakt mit Wildtierreservoirs und deren Viren und zerstören die ökologischen Barrieren, die in der Vergangenheit die Ausbreitung begrenzt haben. Der Klimawandel verändert die geografische Verbreitung von durch Vektoren übertragenen Viren wie Dengue-, Chikungunya- und Zika-Viren und weitet ihr Verbreitungsgebiet auf zuvor gemäßigte Regionen aus, da Mückenvektoren (Aedes aegypti und Aedes albopictus) ihren Lebensraum erweitern. Wildtierhandel und Buschfleischjagd schaffen direkte Wege für die Übertragung von Krankheitserregern vom Tier auf den Menschen. Der weltweite Flugverkehr ermöglicht es einer infizierten Person, in weniger als 24 Stunden von einem abgelegenen Dorf in eine Großstadt zu reisen, was eine schnelle internationale Ausbreitung erleichtert, wie die westafrikanische Ebola-Epidemie 2014–2016 und die COVID-19-Pandemie gezeigt haben. Die Intensivierung der Tierproduktion, insbesondere die Konzentration genetisch einheitlicher Tiere auf engstem Raum, schafft Bedingungen für die Vermehrung von Krankheitserregern und die Entstehung neuer Stämme.

Zoonose-Spillover und das One-Health-Konzept

Die meisten neu auftretenden Infektionskrankheiten sind zoonotisch und entstehen in Tierreservoirs, bevor sie die Artenbarriere überwinden und den Menschen infizieren. Der Spillover-Prozess umfasst eine Abfolge von Schritten: Der Krankheitserreger muss im Reservoirwirt vorhanden sein, in ausreichenden Mengen ausgeschieden werden, in der Umwelt überleben, mit einem anfälligen Menschen in Kontakt kommen und erfolgreich eine Infektion etablieren. Jeder Schritt wird durch ökologische, verhaltensbezogene und immunologische Faktoren moduliert, die die Wahrscheinlichkeit des Auftretens bestimmen. Der One-Health-Ansatz erkennt an, dass menschliche Gesundheit, Tiergesundheit und Umweltgesundheit miteinander verbunden sind, und plädiert für gemeinsame, interdisziplinäre Bemühungen zur Überwachung und Kontrolle neu auftretender Infektionskrankheiten an der Schnittstelle Mensch-Tier-Umwelt. Die Überwachung von Wildtieren und Nutztieren auf neuartige Viren mit Pandemiepotenzial ermöglicht in Kombination mit einer Risikobewertung auf der Grundlage viraler Merkmale wie Rezeptorbindung, Replikationskapazität und Immunumgehung eine frühzeitige Warnung und schnelle Reaktion.

Coronaviren

Coronaviren sind umhüllte Positiv-Sense-RNA-Viren mit den größten bekannten RNA-Genomen (ca. 30 kb), die in den letzten zwei Jahrzehnten drei große Ausbrüche verursacht haben: das schwere akute respiratorische Syndrom (SARS-CoV) in den Jahren 2002–2003, das Middle East Respiratory Syndrome (MERS-CoV) seit 2012 und SARS-CoV-2, das ab 2019 die COVID-19-Pandemie verursacht. Coronaviren infizieren eine Vielzahl von tierische Wirte, darunter Fledermäuse, die als wahrscheinliches angestammtes Reservoir sowohl für SARS-CoV als auch für SARS-CoV-2 dienen, oft über einen Zwischenwirt wie Zibetkatzen (SARS-CoV) oder potenziell Schuppentiere (SARS-CoV-2). Das Coronavirus-Spike-Protein, das für die Rezeptorbindung und Membranfusion verantwortlich ist, ist der wichtigste Faktor für die Wirtsreichweite und den Gewebetropismus. SARS-CoV-2 nutzt das Angiotensin-Converting-Enzym 2 (ACE2) als Eintrittsrezeptor, wobei die Spike-Protein-Rezeptor-Bindungsdomäne (RBD) ACE2 mit hoher Affinität bindet. Das Auftreten besorgniserregender SARS-CoV-2-Varianten, darunter Alpha, Beta, Gamma, Delta und Omicron, hat die Fähigkeit von RNA-Viren gezeigt, sich im Menschen schnell zu entwickeln und Mutationen zu erwerben, die die Übertragbarkeit und Antikörperumgehung verbessern und in einigen Fällen die Schwere der Erkrankung verändern.

Filoviren

Filoviren, darunter das Ebola-Virus (EBOV) und das Marburg-Virus (MARV), verursachen schweres hämorrhagisches Fieber mit hoher Sterblichkeitsrate. Diese umhüllten Negativ-RNA-Viren besitzen filamentöse Virionen, die für die Familie der Filoviridae charakteristisch sind. Die Ebola-Virus-Krankheit (EVD) weist eine durchschnittliche Sterblichkeitsrate von etwa 50 % auf, die bei verschiedenen Ausbrüchen zwischen 25 % und 90 % liegt. Filoviren vermehren sich in einer Vielzahl von Zelltypen, wobei Makrophagen, dendritische Zellen und Endothelzellen die primären Ziele sind. Das virale Glykoprotein vermittelt den Eintritt durch Bindung an mehrere Bindungsfaktoren und den NPC1-Rezeptor. Filoviren antagonisieren die angeborene Immunantwort durch VP35, das die Aktivierung des Interferon-regulatorischen Faktors 3 (IRF3) hemmt, und VP24, das die Interferon-Signalübertragung durch Hemmung der nuklearen STAT1-Translokation blockiert. Die westafrikanische Ebola-Epidemie 2014–2016, mit über 28.000 Fällen die größte in der Geschichte, machte die Mängel in der globalen Gesundheitsinfrastruktur deutlich und wie wichtig das Engagement der Gemeinschaft, die Rückverfolgung von Kontakten und sichere Bestattungspraktiken bei der Ausbruchsbekämpfung sind. Die Entwicklung des rVSV-ZEBOV-Impfstoffs, der in einem Ringimpfversuch eine Wirksamkeit von 100 % zeigte, stellt einen wichtigen Meilenstein in der Vorbereitung auf Filoviren dar.

Flaviviren

Flaviviren sind Positivsinn-RNA-Viren, die hauptsächlich von Mücken und Zecken übertragen werden und eine erhebliche globale Krankheitslast verursachen. Das Dengue-Virus mit vier Serotypen (DENV1–4) infiziert jährlich schätzungsweise 390 Millionen Menschen und verursacht Krankheiten, die von leichter fieberhafter Erkrankung bis hin zu schwerem hämorrhagischem Dengue-Fieber und Dengue-Schocksyndrom reichen. Die Antikörper-abhängige Verstärkung (ADE), bei der bereits vorhandene nicht neutralisierende Antikörper den Viruseintritt in Fc-Rezeptor-tragende Zellen erleichtern, erschwert die Dengue-Pathogenese und die Impfstoffentwicklung. Das Zika-Virus, das in den Jahren 2015–2016 auf dem amerikanischen Kontinent dramatisch aufgetreten ist, verursacht bei den meisten Erwachsenen eine leichte Erkrankung, kann jedoch ein angeborenes Zika-Syndrom verursachen, einschließlich Mikrozephalie bei Säuglingen infizierter Mütter und Guillain-Barré-Syndrom bei Erwachsenen. Obwohl es seit 1937 einen wirksamen Impfstoff gibt, kommt es in Afrika und Südamerika weiterhin zu Ausbrüchen des Gelbfiebervirus, da die Durchimpfungsrate unzureichend ist. Das Genom des Flavivirus kodiert für drei Strukturproteine (Kapsid, Prämembran, Hülle) und sieben nichtstrukturelle Proteine, wobei NS5 als RNA-abhängige RNA-Polymerase und NS3 als Protease und Helikase fungiert.

Henipaviren

Henipaviren, darunter das Hendra-Virus (HeV) und das Nipah-Virus (NiV), sind Paramyxoviren mit hoher Pathogenität, die von Flughunden (Pteropus-Arten) ausgehen. Das Nipah-Virus verursacht Enzephalitis und Atemwegserkrankungen mit einer Todesrate von 40–75 %. In Süd- und Südostasien, insbesondere in Bangladesch und Indien, kommt es regelmäßig zu Ausbrüchen, die häufig mit dem Verzehr von Dattelpalmensaft verbunden sind, der durch Fledermausausscheidungen kontaminiert ist. Das virale G-Protein bindet an Ephrin-B2- und Ephrin-B3-Rezeptoren, die bei allen Säugetierarten konserviert sind und zum breiten Wirtsspektrum der Henipaviren beitragen. Die Übertragung des Nipah-Virus von Mensch zu Mensch erfolgt durch engen Kontakt, insbesondere im Gesundheitswesen, was strenge Maßnahmen zur Infektionskontrolle erfordert. Für Henipaviren stehen derzeit keine zugelassenen Impfstoffe oder Therapien zur Verfügung, obwohl sich experimentelle Impfstoffe und monoklonale Antikörpertherapeutika in der Entwicklung befinden.