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Virologische Analysen in der COVID-19-Pandemie

Zusammenfassung

Mit den regelmäßig durchgeführten Untersuchungen von Proben aus Einsendungen von Sentinelpraxen der Arbeitsgemeinschaft Influenza konnte ein Überblick über die aktuelle Lage der Zirkulation respiratorischer Erreger in Deutschland während der COVID-19 Pandemie gewonnen werden. Neben SARS-CoV-2 und den Influenzaviren wurden auch das Respiratorische Synzytialvirus (RSV), Parainfluenzaviren (PIV 1-4), humane Metapneumoviren (HMPV), humane saisonale Coronaviren (HKU1, OC43, 229E, NL63) sowie Rhinoviren (HRV) untersucht.

Die im Sentinel erhobenen Daten zu den Positivraten von SARS-CoV-2 reflektierten sehr gut das nationale Geschehen in Deutschland. Mit den nicht-pharmazeutischen Interventionen zur Prävention der SARS-CoV-2 Transmission wurde die Zirkulation aller respiratorischer Viren reduziert. Infolge der daraus resultierenden Immunitätslücken reagierten viele respiratorische Viren mit einer zeitlich und in der Intensität veränderten Zirkulation. Am längsten war die Zirkulation der Influenzaviren unterdrückt. Es gab während der Pandemie während des hier analysierten Zeitraums bis Ende März 2022 keine Grippewellen. Im April und Mai 2022 gab es eine erhöhte Zirkulation von A(H3N2) Influenzaviren, insbesondere bei Kindern und Jugendlichen.

Virologische Analysen des Nationalen Referenzzentrums für Influenzaviren in der COVID-19 Pandemie

1 Einleitung

Die Coronavirus Disease 2019-(COVID-19-)Pandemie wurde retrospektiv bisher in acht Phasen eingeteilt.1 Die ersten noch singulären Fälle traten in Deutschland in den Kalenderwochen (KW) 5 bis 9/2020 auf. Seitdem ist es zu fünf Wellen gekommen, zwischen denen zwei Sommerplateaus lagen. Dieser Bericht behandelt die Zeit von KW 5/2020 bis KW 21/2022. Ergänzend wurden Daten bis KW 40/2019 retrospektiv in einige Graphiken aufgenommen. Die virologischen Analysen der Influenzasaison 2019/20 wurden bereits publiziert.2

Durch die fortlaufende Untersuchung von Proben aus den Sentinelpraxen der Arbeitsgemeinschaft Influenza (AGI) konnte ein umfassender Überblick darüber gewonnen werden, welche respiratorischen Erreger jeweils in Deutschland zirkulieren. Neben Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus Type 2 (SARS-CoV-2) und den Influenzaviren wurden auch das Respiratorische Synzytialvirus (RSV), Parainfluenzaviren (PIV-1-4), humane Metapneumoviren (HMPV), humane saisonale Coronaviren (HKU1, OC43, 229E, NL63) sowie humane Rhinoviren (HRV) untersucht.

Für den aktuellen Überblick werden die Ergebnisse der virologischen Sentinelsurveillance täglich aktualisiert auf den Internetseiten der AGI des Robert Koch-Instituts (RKI) publiziert, jeweils zusammengefasst für alle Altersgruppen und für die Altersgruppe der 0- bis 4-jährigen Kinder, da in dieser Altersgruppe das Auftreten der Erreger aus dem untersuchten Panel anders zu gewichten ist.3 Zudem erfolgt die regelmäßige Berichterstattung in den wöchentlichen Berichten zu akuten Atemwegserkrankungen (ARE) und dem COVID-19-Wochenbericht des RKI.4,5

Die hier vorgestellten Ergebnisse des Nationalen Referenzzentrums für Influenzaviren (NRZI) umfassen Daten zu Viren, die im Rahmen des AGI-Sentinels detektiert wurden, zu Viren, die im Rahmen von Ausbrüchen, der Untersuchung schwerer akuter respiratorischer Infektionen (SARI), Typisierungsanfragen oder spezifischen Projekten untersucht wurden sowie zu Isolaten aus Einsendungen von Instituten und Gesundheitsämtern. Darüber hinaus führte das Konsiliarlabor (KL) für RSV, PIV und HMPV an ausgewählten Sentinelproben Untersuchungen zur weiterführenden Charakterisierung von RSV und anderen respiratorischen Viren durch.

Von KW 5/2020 bis KW 21/2022 wurden im NRZI insgesamt 15660 Sentinelproben untersucht. Zusätzlich wurden 495 Proben im Projekt SARI-Surveillance analysiert, 381 Proben in Ringversuchen und 428 Proben im Zusammenhang spezieller Auftragsuntersuchungen. 27 Influenzavirusisolate wurden von Laboratorien zur weiteren Charakterisierung an das NRZI eingesandt.

Eine Auswahl repräsentativer Influenzaviren wurde während jeder Saison zum Referenzlabor der Weltgesundheitsorganisation (WHO) nach London gesandt für vergleichende Untersuchungen im Rahmen der Mitwirkung an der weltweiten virologischen Influenzavirus-Surveillance.

2 Methoden

qPCR. Die Nukleinsäuren wurden aus 200 µl der Originalprobe nach Lyse mit dem MagNa Pure96 external Lysis Buffer in einem MagNa Pure 96 Extraktionsroboter aufgereinigt und in 50 µl eluiert. Die Virusnachweise erfolgten mit RT-qPCR, ab November 2021 mittels OneStep-RT-qPCR (Luna® Probe One-Step RT-qPCR Kit (No ROX) mit teils modifizierten Oligonukleotiden).6

Virusisolierung in MDCK-SIAT Zellen. Influenzaviren wurden durch Inokulation von MDCK-SIAT-Zellmonolayern (ECACC, Vereinigtes Königreich) mit 200 µl steril gefilterter Tupfersuspension in Zellkulturmedien (MEM/HEPES, mit EAA, L-Glutamin, Gentamycin, Geneticin und 2 µg/ml TPCK-Trypsin) isoliert.7,8

Antigene Charakterisierung. Die antigene Charakterisierung von Influenzaviren erfolgte im Hämagglutinationshemmtest (HHT) unter Nutzung spezifischer in Frettchen generierter Antiseren und Putenerythrozyten.

Ermittlung der Sensitivität von Influenzaviren gegen Neuraminidase-Hemmer (Phänotypische Resistenzbestimmung). Die Empfindlichkeit von Influenzaviren gegenüber Neuraminidase-Inhibitoren wurde in einem fluorometrischen Neuraminidase-Hemmtest mit 2'-(4-Methylumbelliferyl)-α-d-N-acetylneuraminsäure (Munana; Biosynth AG, Staad, Schweiz) als Substrat gemessen.8,9 Zur Ermittlung der Sensitivität der Influenzaviren gegenüber Neuraminidase-Hemmern wurden die berechneten 50% inhibitorischen Konzentrationen (IC50) im Vergleich zu Referenz-IC50-Werten nach WHO-Kriterien beurteilt (WHO, 2011-2012).10

Sequenzierung und Analyse von Influenza-Genom zum Auffinden von molekularen Resistenzmarkern. Zur Untersuchung von Influenza A-Viren auf molekulare Resistenzmarker, die mit einer verminderten Sensitivität gegenüber Rimantadin und Amantadin assoziiert sind, wurden RT-PCR-Amplifikate des M-Gens mit anschließender Pyrosequenzierungsanalyse (PSQ) (aa-Position 26, 27, 30, 31, 34) nach den Protokollen von Bright et al. 2005 und der WHO untersucht.11,12

Sequenzierung und phylogenetische Analyse. Die RNA von SARS-CoV-2 sowie von Influenza A- und B-Viren wurde aus PCR-positiven Patientenproben extrahiert, das virale Genom über virusspezifische PCRs amplifiziert und über Next Generation Sequencing (NGS) sequenziert.13,14,15,16 Die phylogenetische Analyse des Vollgenoms von SARS-CoV-2 sowie des Hämagglutinin-(HA-)Gens von Influenza A- und B-Viren erfolgte mit Mega (NJ, K2, Bootstrap-Test mit 1000 Wiederholungen, Partial deletion – Site Coverage Cutoff 5%).

3 Repräsentativität des Sentinels und Zirkulation von SARS-CoV-2

Am virologischen Sentinel der AGI beteiligen sich 148 Arztpraxen (pädiatrische, internistische und Allgemeinpraxen), von denen ca. ein Drittel regelmäßig jede Woche Proben einsendet. Während der COVID-19-Pandemie erfolgte erstmalig eine flächendeckende Testzahlerfassung für Deutschland in Bezug auf SARS-CoV-2. Ein Vergleich der im virologischen Sentinel nachgewiesenen SARS-CoV-2-Fälle mit der deutschlandweiten Testzahlerfassung in der Allgemeinbevölkerung zeigt, dass die im Sentinel erhobenen Daten in einer syndromisch definierten Stichprobe den deutschlandweiten Trend der SARS-CoV-2-Zirkulation sehr gut abbilden (Abb. 1).

Abb. 1: Vergleich der SARS-CoV-2 Positivraten im Sentinel der Arbeitsgemeinschaft Influenza mit der allgemeinen Testzahlerfassung für Deutschland und den Inzidenzen. Quelle: RKI

Abb. 1: Vergleich der SARS-CoV-2 Positivraten im Sentinel der Arbeitsgemeinschaft Influenza mit der allgemeinen Testzahlerfassung für Deutschland und den Inzidenzen.

4 Zirkulation respiratorischer Viren

Das saisonale Zirkulationsmuster der respiratorischen Viren ist durch eine ganzjährig hohe Aktivität von HRV gekennzeichnet, welche in den Wintermonaten durch eine Interferenz mit Influenzaviren reduziert ist. Für Influenzaviren werden die höchsten Positivraten von Ende Januar bis Mitte März erfasst (am Beispiel der Saison 2018/19 in Abb. 2 dargestellt).17 RSV zirkulieren von November bis März mit Peak zum Jahresende, während HMPV und PIV ganzjährig detektiert werden mit höheren Aktivitätsmustern im Frühjahr und Sommer (Abb. 3). Die Sommeraktivität von PIV ist hauptsächlich auf PIV-3 zurückzuführen, PIV-1,-2 und -4 dagegen werden häufiger im Herbst und Winter detektiert.18

Abb. 2: Nachweise von Influenzaviren ((A)H3N2, (A)H1N1, B/yam, B/vic) und Rhinoviren (HRV) im Sentinel der Arbeitsgemeinschaft Influenza (Kalenderwoche (KW) 40/2018 bis KW 39/2019). Quelle: RKI

Abb. 2: Nachweise von Influenzaviren ((A)H3N2, (A)H1N1, B/yam, B/vic) und Rhinoviren (HRV) im Sentinel der Arbeitsgemeinschaft Influenza (Kalenderwoche (KW) 40/2018 bis KW 39/2019).

Abb. 3: Nachweise von Respiratorischem Synzytialvirus (RSV), Parainfluenzaviren (PIV-1 bis -4) und humanen Metapneumoviren (HMPV) im Sentinel der Arbeitsgemeinschaft Influenza (Kalenderwoche (KW) 40/2018 bis KW 39/2019). Quelle: RKI

Abb. 3: Nachweise von Respiratorischem Synzytialvirus (RSV), Parainfluenzaviren (PIV-1 bis -4) und humanen Metapneumoviren (HMPV) im Sentinel der Arbeitsgemeinschaft Influenza (Kalenderwoche (KW) 40/2018 bis KW 39/2019).

5 Einfluss der nicht-pharmazeutischen Interventionen zur Eindämmung der COVID-19 Pandemie auf die Zirkulation anderer respiratorischer Viren

Die nicht-pharmazeutischen Interventionen (NPI) zur Eindämmung der COVID-19-Pandemie hatten Einfluss auf die Zirkulation aller respiratorischen Viren. Am stärksten war dies nach dem ersten Lockdown im Frühjahr 2020 erkennbar.6 Die Zirkulation der Erreger war zeitweise verringert bzw. ganz unterbrochen, was auch die Immunitätslage in der Bevölkerung beeinflusst haben könnte (weniger Kontakte zu den Erregern und damit geringere Immunität in der Population, insbesondere bei Kindern). Nach Lockerung der Schutzmaßnahmen zeigten sich für viele Viren Testprävalenzen, die im Vergleich zu vorpandemischen Saisons erhöht und zeitlich verschoben waren. Beispielsweise wurden nach dem ersten Lockdown deutlich erhöhte Zirkulationslevel für HRV im Sommer 2020 erfasst.6 Weitere Wellen erhöhter Zirkulation folgten erst im Jahr 2021: zunächst im Frühjahr für das endemische Coronavirus NL63, dann im Sommer für PIV und im Herbst für RSV. Anfang 2022 zeigte sich eine erhöhte HMPV-Infektionswelle. Die Zirkulation von Influenzaviren war bisher während der gesamten Pandemie stark unterdrückt, zu einer Grippewelle kam es in beiden Pandemiewintern nicht: 2020/21 wurden keine Influenzaviren im Sentinel nachgewiesen, 2021/22 nur wenige. Erst Ende April/Anfang Mai 2022 stiegen die Influenzavirusnachweise.

6 Zirkulation von endemischen Coronaviren

Im Winter 2019/20 zirkulierten alle endemischen Coronaviren, jedoch überwog Betacoronavirus HKU1.19 Die Zirkulation aller Coronaviren war mit Einführung der Infektionsschutzmaßnahmen im März 2020 zurückgegangen. Im Frühjahr 2021 zeigte sich eine ungewöhnlich starke Zirkulation des endemischen Alphacoronavirus NL63, gefolgt von einer im Vergleich weit ausgedehnten Periode der Zirkulation des endemischem Betacoronavirus OC43. Ab KW 45/2021 wurde das endemische Alphacoronavirus 229E regelmäßig nachgewiesen, seit Februar 2022 auch wieder HKU1. Derzeit werden alle endemischen Coronaviren mit geringen Positivenraten im Sentinel detektiert (Abb. 4).

Die Sentineldaten ermöglichen einen guten Einblick in die Zirkulation endemischer Coronaviren auf Populationsebene. Der deutlich überhöhte Peak von NL63 im Frühjahr 2021 scheint ungewöhnlich, ebenso wie die langanhaltende Zirkulation von OC43 (Abb. 4).

Abb. 4:  Nachweise von endemischen Coronaviren im Vergleich zu SARS-CoV-2 im Sentinel der Arbeitsgemeinschaft Influenza (Kalenderwoche (KW) 40/2019 bis KW 21/2022). Quelle: RKI

Abb. 4: Nachweise von endemischen Coronaviren im Vergleich zu SARS-CoV-2 im Sentinel der Arbeitsgemeinschaft Influenza (Kalenderwoche (KW) 40/2019 bis KW 21/2022).

7 Molekulare Analyse von SARS-CoV-2

Das NRZ für Influenzaviren ist auch am Labornetzwerk für Integrierte Molekulare Surveillance von SARS-CoV-2 (IMS-SC2) beteiligt, das vom RKI koordiniert wird. In diesem Kontext erfolgen die molekulare Charakterisierung der nachgewiesenen SARS-CoV-2 über NGS sowie die phylogenetische Analyse und Linienbestimmung der rekonstruierten SARS-CoV-2-Vollgenome.20 Von Oktober 2020 bis Februar 2022 wurden 632 SARS-CoV-2-Vollgenome untersucht. Die untersuchten Viren stammten überwiegend aus dem AGI-Sentinel (n = 615, davon neun Proben von Patientinnen und Patienten mit einer ambulant erworbenen Pneumonie). 17 Proben stammten aus der SARI-Surveillance, davon eine Probe aus einer Kinder-Klinik. Der Großteil (95%) der sequenzierten Viren gehörte zu 13 dominierenden SARS-CoV-2-Linien bzw. Sublinien: B.1.177 in 7% aller sequenzierten Linien, B.1.177.86 (4%), B.1.160 (3%), B.1.258 (4%), B.1.221 (3%) sowie die besorgniserregenden Varianten (Variants of Concern, VOC) B.1.1.7 (Alpha, 19%), B.1.617.2 (Delta, 7%), AY.4 (Delta, 3%), AY.43 (Delta, 4%), AY.122 (Delta, 3%) und 26 vereinzelt nachgewiesene AY-Sublinien (Delta, insgesamt 8%), BA.1 (Omikron, 10%), BA.1.1 (Omikron, 16%), BA.2 (Omikron, 4%, Abb. 5, Abb. 6).

Abb. 5 A. Quelle: RKI

Abb. 5 b. Quelle:RKI

Abb. 5: (A) Anzahl der dominierenden Linien und Sublinien von SARS-CoV-2, welche von Oktober 2020 bis Februar 2022 im Rahmen des Sentinels der Arbeitsgemeinschaft Influenza und der Surveillance schwerer akuter respiratorischer Infektionen (SARI) nachgewiesen wurden und (B) Anteil der SARS-CoV-2 gewonnen aus ambulanten Patientinnen und Patienten (AGI-Sentinel, blau) sowie aus Personen mit einem schweren Verlauf (SARI-Surveillance sowie ambulant erworbene Pneumonie, orange). Als dominierende Linien und Sublinien werden Viren definiert, die in ≥3% aller sequenzierten Viren nachgewiesen wurden. In der Delta-Gruppe B.1.617.2+AY (insgesamt 15%) sind die B.1.617.2-Linie (anteilig 7%) und 26 vereinzelt nachgewiesene AY-Sublinien (anteilig 8%) zusammengefasst dargestellt; auch bei den B.1.177-Viren (insgesamt 7%) wurden B.1.177 (anteilig 4%) und ihre sechs minoritären Sublinien (anteilig 3%) zusammengefasst.

Abb. 6: Anzahl der SARS-CoV-2 (A) der B.1.177-Linie und B.1.177-Sublinien und (B) der B.1.617.2-Linie und AY-Sublinien (Delta). Quelle: RKI

Abb. 6 b. Quelle: RKI

Abb. 6: Anzahl der SARS-CoV-2 (A) der B.1.177-Linie und B.1.177-Sublinien und (B) der B.1.617.2-Linie und AY-Sublinien (Delta), welche aus ambulanten Patientinnen und Patienten (AGI-Sentinel, blau) sowie aus Personen mit einem schweren Verlauf (SARI-Surveillance und mit ambulant erworbener Pneumonie, orange) gewonnen wurden.

Repräsentative Viren aus dem AGI-Sentinel (36 von 615, davon fünf Viren von Patientinnen und Patienten mit ambulant erworbener Pneumonie), und der SARI-Surveillance (14 von 17) wurden phylogenetisch analysiert. Die Genom-Analyse zeigt, dass Viren von schwer erkrankten Personen kein abgrenzbares Cluster bilden und diese Viren zu den VOC Alpha (n = 5), Delta (n = 4) und Omikron (n = 2) sowie zu den Viruslinien B.1.258 (n = 1), B.1.177 (n = 2) und zur Sublinie B.1.177.86 (n = 5) gehören (Abb. 7). Der Anteil von SARS-CoV-2, welche von Patienten mit einem schweren Verlauf stammten, war in der Sublinie B.1.177.86 am höchsten (22%, 5 von 23, Abb. 5B). Im Rahmen des AGI-Sentinels und der SARI-Surveillance wurden die B.1.177.86-Viren von Oktober 2020 bis Mai 2021 in Deutschland nachgewiesen. Wie im Zusammenhang mit einem Ausbruch in einem Seniorenheim im Januar 2021 berichtet wurde, führte die Infektion mit Viren der Sublinie B.1.177.86 beim ungeimpften Pflegepersonal bei acht von neun Fällen zu einem schweren Verlauf, während die geimpften Senioren keine oder nur milde Symptome zeigten.21 Die phylogenetische Analyse zeigt, dass die B.1.177.86-Viren im Vergleich zu den B.1.177-Viren zusätzlich die Trunkierung ORF7b:39* aufweisen (Abb. 7). In vitro-Untersuchungen des akzessorischen Proteins ORF7b (43 Aminosäuren) von SARS-CoV-2 weisen darauf hin, dass das Protein an der Aktivierung der TNF-α-Sekretion beteiligt ist, welches die zelluläre Apoptose auslösen kann.22

Abb. 7: Die phylogenetische Analyse des Vollgenoms (Mega: NJ, K2, Bootstrap-Test mit 1000 Wiederholungen, Site-Coverage-Cutoff 5%) von SARS-CoV-2 aus dem Sentinel der AGI und aus der SARI ist dargestellt. Quelle: RKI

Abb. 7: Die phylogenetische Analyse des Vollgenoms (Mega: NJ, K2, Bootstrap-Test mit 1000 Wiederholungen, Site-Coverage-Cutoff 5%) von SARS-CoV-2 aus dem Sentinel der Arbeitsgemeinschaft Influenza (AGI) und aus der Surveillance schwerer akuter respiratorischer Infektionen (SARI) ist dargestellt. Die Virusgenome wurden aus Patientenproben gewonnen (Probenentnahme von Oktober 2020 – Februar 2022) und über Next Generation Sequencing (NGS) im Rahmen des Netzwerkes Integrierte Molekulare Surveillance von SARS-CoV-2 (IMS-SC2) sequenziert. Die im Untersuchungszeitraum dominierenden SARS-CoV-2-Linien und -Sublinien sind dargestellt. Hierfür wurden repräsentative Viren aus dem AGI-Sentinel ausgewählt. Darüber hinaus wurden alle Virusnachweise von Patientinnen und Patienten mit schwerem Verlauf abgebildet. Um die Viren von Personen mit schwerem Verlauf mit Viren von ambulanten Patientinnen und Patienten zu vergleichen, wurden Viren aus dem AGI-Sentinel ausgewählt, die eng mit den Viren aus der SARI-Surveillance (SchwererV) sowie aus einer Kinderklinik (SchwererV*) und mit Viren von Personen mit ambulant erworbener Pneumonie (SchwererV**) clustern. Die Virusnamen enthalten die Abkürzung für SARS-CoV-2 (SC2), den Entnahmeort (Abkürzung Bundesland), die Probennummer (1-55), das Entnahmedatum (Jahr-Kalenderwoche) sowie die Pangolin-Linie.Details s. 20,23 Die Aminosäuresubstitutionen, Deletionen (-), Insertionen und Trunkierungen (*) relativ zum Referenzvirus Wuhan-Hu-1 (NC_045512.2, kursiv, Root) wurden abgeleitet und sind entsprechend ihrer Lokalisation farblich markiert: Aminosäuremutationen im Bereich der Polyproteine ORF1a und ORF1b, die prozessiert 16 Nsp-Proteine bzw. Peptide (Nsp1 – Nsp16) bilden, sind schwarz, Mutationen im Spike-Protein (S) rot und Mutationen in den Proteinen ORF3a, E, M, ORF6, ORF7a, ORF7b, ORF8, N, ORF9b, ORF10 sind blau markiert.24 Die Aminosäuremutationen im ORF1a und ORF1b werden wie folgt angegeben: Zuordnung der Aminosäuremutation zu Nsp1 - Nsp16:ORF1a/ORF1b-Aminosäurenummerierung (Bsp: Nsp6:T3646A). Die Linien-spezifischen Aminosäuremutationen, die alle Viren des jeweiligen Clusters aufweisen, sind schwarz umrahmt. Aminosäuremutationen, die für mehrere Linien charakteristisch sind, sind rot umrahmt (wie z.B. die Substitutionen Nsp12:P314L, S:D614G, welche alle dargestellten Viruslinien relativ zum Referenzvirus Wuhan-Hu-1 aufweisen).

Ein kleiner Teil (5%) der sequenzierten SARS-CoV-2 gehörte Linien an, die nur vereinzelt nachgewiesen wurden: u.a. fünf B.1.351-Viren (Beta, VOC) sowie die unter Beobachtung stehenden Varianten (Variants of Interest, VOI) P.2 (Zeta, n = 1) und A.27 (n = 1). Hierbei stammten zwei Viren von Patienten mit einem schweren Verlauf (B.1.351 und ein B.1.36, Abb. 8).

Abb. 8. Quelle: RKI

Abb. 8: Anzahl der minoritären SARS-CoV-2-Linien, welche von November 2020 bis Mai 2021 im Rahmen des AGI-Sentinels und der SARI-Surveillance nachgewiesen wurden und aus ambulanten Patientinnen und Patienten (AGI-Sentinel, blau) sowie aus Personen mit einem schweren Verlauf (SARI-Surveillance sowie ambulant erworbene Pneumonie, orange) gewonnen wurden.

8 Zirkulation von Influenzaviren

Während des bisherigen Verlaufes der Pandemie wurden nur wenige Influenzaviren nachgewiesen (Abb. 9). Im Juni 2020 konnte in einer Sentinelprobe ein avian-like A(H1N1)-Influenzavirus aus einer zoonotischen Übertragung von Schweinen detektiert werden.25 In KW 16/2021 sowie KW 12/2022 wurden jeweils weitere Influenzaviren aus zoonotischen Übertragungen von Schweinen bei Sentinel-Patientinnen und Patienten detektiert. Mittels Sequenzierung konnte nachgewiesen werden, dass es sich ebenfalls um avian-like A(H1N1)-Influenzaviren von Schweinen handelte. Es gab keine Mensch-zu-Mensch-Übertragungen dieser zoonotischen Viren.

Der Untersuchungszeitraum war durch eine starke Zirkulation von hochpathogenen A(H5Nx)-Influenzaviren in der Wildvogelpopulation gekennzeichnet, insbesondere während der Zeit der Migration der Zugvögel. Es gab Einträge in Geflügelbestände, private Tierhaltungen sowie in Zoos. In diesem Zusammenhang wurden am NRZI drei Proben von Personen mit Kontakt zu infizierten Vögeln untersucht. Eine zoonotische Übertragung hochpathogener A(H5Nx)-Influenzaviren konnte in jedem der drei Fälle ausgeschlossen werden.

In KW 37/2021 wurde das erste saisonale Virus der Saison 2021/22 nachgewiesen, das dem Subtyp A(H3N2) angehörte. Viren dieses Subtyps wurden 2021 vereinzelt nachgewiesen und ab Jahresanfang 2022 häufiger (insgesamt 217 A(H3N2)-Viren aus dem Sentinel und 180 aus anderen Einsendungen). Außerdem fanden sich Viren der B/Victoria-Linie in drei Sentinelproben sowie in drei anderen Einsendungen und A(H1N1)pdm09-Viren in 13 Sentinelproben und acht weiteren Einsendungen. Insgesamt lag die Influenzavirusaktivität weit unter dem üblichen Niveau und stieg erst im April 2022 an (Vergleich mit Saison 2019/20 in Abb. 9). Die zeitlich außerhalb der üblichen Grippewelle liegende Aktivität der Influenzaviren im April/Mai 2022 war hauptsächlich durch Infektionen bei Kindern und Jugendlichen gekennzeichnet.

Abb. 9: Nachweise von Influenzaviren im Sentinel der Arbeitsgemeinschaft Influenza (Kalenderwoche (KW) 40/2019 bis KW 21/2022). Quelle: RKI

Abb. 9: Nachweise von Influenzaviren im Sentinel der Arbeitsgemeinschaft Influenza (Kalenderwoche (KW) 40/2019 bis KW 21/2022).

9 Anzucht und antigene Charakterisierung von Influenzaviren

Insgesamt sind während der COVID-19-Pandemie (KW 5/2020 bis KW 21/2022) 311 Influenzaviren in Zellkultur isoliert worden, darunter 297 A(H3N2)-, sieben A(H1N1)pdm09-Influenzaviren, vier B/Victoria-Viren sowie drei A(H1N1)-Influenzaviren aus zoonotischer Übertragung von Schweinen. Weitere Influenzavirusisolate wurden von Instituten und Laboren aus ganz Deutschland zur Verfügung gestellt. Um die Passgenauigkeit der in der Saison 2021/22 eingesetzten Impfstoffe für die in Deutschland zirkulierenden Influenzaviren zu überprüfen, erfolgte eine antigene Charakterisierung. Hierbei wurden 270 A(H3N2)-Viren, sieben A(H1N1)pdm09-Viren und drei B/Victoria-Viren mit Hilfe spezifischer Immunseren (Frettchen) und Putenerythrozyten im HHT untersucht. Die Immunseren waren anhand der WHO- Impfstämme und -Referenzviren etabliert worden.

Diese Untersuchungen ermöglichen keine Aussagen zur klinischen Wirksamkeit der Impfstoffe. Für diese sind weitere Aspekte von wesentlicher Bedeutung wie z. B. der Antigengehalt der Impfdosis, das Impfschema, das verwendete Adjuvans, die durch das jeweilige Impfstoffvirus induzierte Dauer der Immunität sowie der Immunstatus des Impflings (der durch das Alter, die vorhergehenden Antigenkontakte zu Influenzaviren, die immunologische Reaktivität und den Zeitpunkt der Impfung beeinflusst wird).

In der Saison 2021/22 reagierten alle untersuchten Influenza A-Virusisolate mit den entsprechenden Immunseren, jedoch gab es Abweichungen in Bezug auf die Passgenauigkeit (Abb. 10). Rund die Hälfte der A(H3N2)-Viren reagierte sehr gut mit dem Antiserum gegen das Impfstoffvirus, während die andere Hälfte zwar erkannt wurde, aber in ihrer Reaktivität um mehr als zwei Titerstufen vom homologen Impfstoffvirus abwich (Abb. 10 A). Für die anderen Subtypen ist die Aussagekraft aufgrund der geringen Anzahl der für die Untersuchung zur Verfügung stehenden Viren gering. Die sieben A(H1N1)pdm09-Viren wurden durch das vom Impfstoffvirus abgeleitete Antiserum detektiert, wichen jedoch um sechs (6 log2) Titerstufen vom homologen Impfstoffvirus ab (Abb. 10 B). Die drei B/Victoria-Viren reagierten nicht mit dem Antiserum gegen das B/Victoria-Impfstoffvirus der Saison 2021/22 (Abb. 10 C), sie zeigten jedoch gute Reaktivität gegenüber einem anderen B/Victoria-Virus: B/Austria/1359417/2021 (del162-164)-like), das für die kommende Saison als Impfstoffvirus von der WHO vorgeschlagen wurde (Abb. 10 D).

Abb. 10: Passgenauigkeit der Impfstoffviren in der Influenzasaison 2021/22. Quelle: RKI

Abb. 10: Passgenauigkeit der Impfstoffviren in der Influenzasaison 2021/22; (A) A(H3N2); (B) A(H1N1)pdm09; (C) B/Victoria-Isolat im Vergleich zum Impfstoffvirus Saison 2021/22, (D) B/Victoria-Isolat im Vergleich zu B/Vic Austria (empfohlenes Impfstoffvirus der Saison 2022/23). Rote Punkte: Reaktivität gegen das Impfstoffvirus, blaue Punkte: Reaktivität der isolierten Influenzaviren des jeweiligen Subtyps aufgelistet nach Entnahmedatum des Abstrichs, aus dem das Virus isoliert wurde; rote gestrichelte Linie: Abweichung von über mehr als zwei log2-Titerstufen; für Viren mit Titern oberhalb der roten gestrichelten Linie besteht sehr hohe Passgenauigkeit; blaue gestrichelte Linie: Nachweisgrenze des Assays. Die eingesetzte Frettchen-Antiseren waren gegen folgende Impfviren gerichtet: A/Cambodia/e0826360/2020-like A(H3N2), A/Victoria/2570/2019 (H1N1)-like A(H1N1)pdm09, B/Washington/02/2019-like der Victoria-Linie. Zusätzlich wurde ein Frettchenserum gegen B/Austria/1359417/2021 (del162-164)-like der Victoria-Linie eingesetzt, da die Virusisolate der Victoria-Linie nicht mit dem Impfstoffvirus reagierten.

10 Molekulare Analyse von Influenza A(H1N1)pdm09-Viren

2020/21 wurden keine und in der Saison 2021/22 nur wenige A(H1N1)pdm09-Viren im AGI-Sentinel und anderen Einsendungen nachgewiesen. Für drei A(H1N1)pdm09-Viren aus dem Sentinel und zwei Viren, die aus anderen Einsendungen stammten, erfolgte die Sequenzierung über NGS sowie die phylogenetische Analyse der HA-Gene (2 von 5 dargestellt, Abb. 11 A). Alle fünf Viren gehören zur Clade 6B.1A.5a.1 (Referenzvirus A/Guangdong-Maonan/SWL1536/2019) und weisen die Clade-spezifischen Substitutionen D187A/V (Viren aus Deutschland haben D187A), Q189E im HA1 auf (ECDC, 2021).26 Die 6B.1A.5a.1-Viren zirkulierten bereits in der Saison 2019/20 und wurden damals zu 52% im Sentinel nachgewiesen.2 Das Impfstoffvirus der Saison 2021/22 gehört jedoch zur Clade 6B.1A.5a.2 Viren dieser Clade wurden in der Saison 2019/20 im Sentinel zu 30% nachgewiesen.2 In der aktuellen Saison wurden 6B.1A.5a.2-Viren auf globaler Ebene detektiert, aber nicht in Deutschland.27 Während in der Saison 2019/20 die 6B.1A.5a.2-Viren und weitere kozirkulierende Viren mit der Substitution N156K im HA1 eine reduzierte Reaktivität gegen das Impfstoffvirus A/Brisbane/02/2018 (6B.1A.1) aufwiesen, zeigen die aktuell zirkulierenden 6B.1A.5a.1-Viren eine reduzierte antigene Reaktivität gegen das Impfstoffvirus A/Victoria/2570/2019 (6B.1A.5a.2). Die Aminosäureaustausche N156K (6B.1A.5a.2) sind in der Antigendomäne Sa und die Aminosäureaustausche D187A, Q189E (6B.1A.5a.1) in der Antigendomäne Sb und in der Rezeptorbindungsdomäne (190-helix) im HA1 lokalisiert. Diese im globulären Kopf des HA und der Immunabwehr exponierten Aminosäuresubstitutionen können die Ursache dafür sein, dass die antigene Reaktivität gegenüber den jeweiligen Impfstoffviren bei den nachgewiesenen 6B.1A.5a.2- (2019/20) und 6B.1A.5a.1-Viren (2021/22) suboptimal war (vergl. Passfähigkeit Impfstoff in Abb. 10 B).2

11 Molekulare Analyse von Influenza A(H3N2)-Viren

In den Saisons 2020/21 (n = 2) und 2021/22 (n = 168) wurden 170 A(H3N2)-Viren sequenziert und die HA-Gene analysiert. Alle untersuchten Viren, von denen 40% aus dem Sentinel stammten, gehörten zur Clade 3C.2a1b.2a.2 (Referenzvirus A/Bangladesh/4005/2020). Für die hier dargestellte phylogenetischen Analyse der HA-Gene wurden 28 A(H3N2)-Viren aus dem AGI-Sentinel und 28 A(H3N2)-Viren aus anderen Einsendungen ausgewählt. Die HA-Analyse zeigt, dass alle 56 A(H3N2)-Viren (2020/21 und 2021/22) die spezifischen Substitutionen der Clade 3C.2a1b.2a.2 (S159N, K160I, L164Q, V186D, D190N, F193S, Y195F) im HA1 aufweisen. Darüber hinaus zeigen die meisten A(H3N2)-Viren die Substitution H156S im HA1 (ein Virus H156Q), welche in der Antigendomäne B und nahe der Rezeptorbindungsdomäne lokalisiert ist. Zusätzlich haben diese Viren im HA1 häufig die Substitutionen D53G (61%), D53S (21%) oder D53N (11%), welche in der Antigendomäne C lokalisiert sind (Abb. 11 B, Abb. 12). Auch bei den in der Saison 2021/22 nachgewiesenen A(H3N2)-Viren unterscheiden sich die zirkulierenden Viren (3C.2a1b.2a.2) und das Impfstoffvirus A/Cambodia/e0826360/2020 (3C.2a1b.2a.1) bezüglich der Clade. Die unterschiedliche Beteiligung einzelner Aminosäureaustausche an der Immunitätsausbildung kann die Ursache für die hohe Variabilität in der antigenen Reaktivität der zirkulierende A(H3N2)-Viren in der Saison 2021/22 sein (vergl. auch Abb. 10 A).

12 Molekulare Analyse von Influenza B/Victoria-Viren

In der Saison 2020/21 und 2021/22 wurden die Genome von je einem B/Victoria-Virus, welche aus anderen Einsendungen (nicht AGI-Sentinel) stammten, sequenziert. Die Analyse der HA-Gene zeigt, dass beide B/Victoria-Viren (Probenentnahme März/2021 und November/2021) zur Clade V1A.3a.2 (Referenzvirus B/Austria/1359417/2021) gehören mit den Clade-spezifischen Substitutionen A127T, P144L und K203R im HA1 (Abb. 11 C). Somit unterscheiden sie sich vom Impfstoffvirus B/Washington/02/2019, das zur Clade V1A.3 gehört. Die zahlreichen Aminosäureaustausche in den Antigendomänen (A127T im 120-loop, P144L im 150-loop) und in der Antigen- und Rezeptorbindungsdomäne (N197D, K203R in der 190-helix) im HA können die fehlende antigene Reaktivität der wenigen im HHT charakterisierten B/Victoria-Isolate erklären (vergl. Abb. 10 C).

In der Saison 2021/22 wurden die in Deutschland identifizierten A(H1N1)pdm09-, A(H3N2)- und B/Victoria-Virusvarianten auch auf globaler Ebene nachgewiesen. In Übereinstimmung mit den hier vorgestellten Ergebnissen dominierten die A(H3N2)-Influenzaviren.27 Die Influenzadaten des NRZI haben auch in der aktuellen Saison zur gepoolten Impfeffektivitätsschätzung von Influenza Monitoring Vaccine Effectiveness in Europe (I-MOVE) beigetragen.28

Abb. 11:  Phylogenetische Analyse des Hämagglutinin-(HA-)Gens (Mega: NJ, K2, Bootstrap-Test mit 1000 Wiederholungen. Quelle: RKI

Abb. 11 B. Quelle: RKI

Abb. 11 C. Quelle: RKI

Abb. 11: Phylogenetische Analyse des Hämagglutinin-(HA-)Gens (Mega: NJ, K2, Bootstrap-Test mit 1000 Wiederholungen, Site Coverage Cutoff 5%) von (A) A(H1N1)pdm09-, (B) A(H3N2)- und (C) B/Victoria-Viren aus 2020/21 (schwarz) und 2021/22 (blau). Die Virusgenome wurden aus Patientenproben vom Sentinel der Arbeitsgemeinschaft Influenza (AGI) und von anderen Einsendungen (*) gewonnen, über Next Generation Sequencing (NGS) sequenziert und die Vollgenome unter www.gisaid.org hinterlegt. Influenzaviren von Patientinnen und Patienten mit ambulant erworbener Pneumonie (schwerer Verlauf/SchwererV) und Influenzaviren von geimpften Patientinnen und Patienten (Impfdurchbruch/ImpfD) aus dem AGI-Sentinel sind abgebildet. Referenzviren entsprechend ECDC/Tessy sind kursiv markiert.26 Die abgeleiteten Aminosäuresubstitutionen im HA1 (schwarz), HA2 (blau) und Deletionen (-) sind relativ zur untersten Referenz (Root) angegeben. Aminosäurenummerierungen <1 stellen Substitutionen im HA-Signalpeptid dar. Für die Virusamen wurden folgende Abkürzungen verwendet: BW: Baden-Württemberg, BY: Bayern, BE: Berlin, BB: Brandenburg, HB: Bremen, HH: Hamburg, HE: Hessen, MV: Mecklenburg-Vorpommern, NI: Niedersachsen, NW: Nordrhein-Westfalen, RP: Rheinland-Pfalz, SL: Saarland, SN: Sachsen, ST: Sachsen-Anhalt, SH: Schleswig-Holstein, TH: Thüringen. 23

Abb. 12: Anteil der HA-Varianten bei den A(H3N2)-Influenzaviren in der Saison 2020/21 (n = 1) und 2021/22 (n = 27), welche im Rahmen des AGI-Sentinels nachgewiesen wurden. Quelle:RKI

Abb. 12: Anteil der HA-Varianten bei den A(H3N2)-Influenzaviren in der Saison 2020/21 (n = 1) und 2021/22 (n = 27), welche im Rahmen des AGI-Sentinels nachgewiesen wurden..

13 Resistenzprüfung von Influenzaviren

Entsprechend der WHO-Vorgaben untersucht das NRZI zeitnah mindestens 20% der nachgewiesenen Influenzaviren auf ihre Empfindlichkeit gegen antivirale Medikamente. Dazu wird mit Hilfe eines fluorometrischen in house Enzym-Inhibitionstests die IC50 der Neuraminidase-Inhibitoren Oseltamivir und Zanamivir ermittelt. Zusätzlich werden zum Auffinden von molekularen Resistenzmarkern die Genomsequenzen der therapeutischen Zielproteine Neuraminidase (NA), M2-Ionenkanal und der Cap-abhängigen Endonuklease (PA) analysiert. In der Saison 2021/22 (bis KW 18/2022) wurden insgesamt 143 Viren (137 A(H3N2)-, fünf A(H1N1)pdm09-Viren und ein Influenza B/Victoria-Virus) auf ihre Resistenzeigenschaften gegenüber Oseltamivir und Zanamivir untersucht. Eine Resistenz, die durch eine ≥ 10-fache (Influenza A) bzw. ≥5-fache (Influenza B) Erhöhung der IC50 von NA-Inhibitoren definiert ist, sowie Mutationen, die mit einer Resistenz gegenüber NA-Hemmern assoziiert sind, wurden in den untersuchten Viren nicht detektiert. Die Auswertung der Genomanalyse von 74 Influenza A-Viren zeigte die mit einer Resistenz gegen Adamantane (Amantadin, Rimantadin) assoziierte Substitution M2-S31N in allen untersuchten Virusgenomen. Aufgrund des Polymorphismus S31N des M2-Ionenkanals haben die zirkulierenden Influenza A-Viren der Subtypen A(H1N1)pdm09 und A(H3N2) eine natürliche Resistenz gegen die Wirkstoffklasse der Adamantane. Mit dem in der Europäischen Union von der Europäischen Arzneimittel-Agentur (EMA) im Januar 2021 zugelassenen Wirkstoff Baloxavir marboxil steht ein Hemmer der Cap-abhängigen Endonuklease PA zur Verfügung, der einen der ersten Schritte im Replikationszyklus des Influenzavirus blockiert. In klinischen Studien wurden bei ca. 10% der behandelten Patientinnen und Patienten PA-Inhibitorresistente Viren aufgrund von Substitutionen in der PA nachgewiesen.29 Die Auswertung der Genomsequenzen von 63 A(H3N2)-Viren aus der Saison 2021/22 zeigte keine Mutationen, die mit einer verminderten Empfindlichkeit der Viren gegenüber diesem neuen Wirkstoff assoziiert sind.

In Deutschland sowie international befindet sich die Prävalenz zirkulierender Influenzaviren mit verminderter Empfindlichkeit gegenüber NA-Inhibitoren und dem PA-Inhibitor Baloxavir marboxil auf gleichbleibend niedrigem Niveau. Es gibt zurzeit keine Hinweise auf eine vom therapeutischen Selektionsdruck unabhängige Entstehung oder auf eine Zirkulation von Influenzaviren, die gegen diese Wirkstoffe resistent sind.

14 Untersuchungen zu RSV, PIV und HMPV

Das Auftreten des neuartigen pandemischen SARS-CoV-2 im Jahr 2020 und die damit einhergehenden Infektionsschutzmaßnahmen zur Eindämmung von COVID-19 beeinflussten die Zirkulation weiterer respiratorischer Viren wie RSV, PIV oder HMPV. Diese wurden im Kalenderjahr 2020 fast gar nicht nachgewiesen und kehrten erst mit Aufhebung einiger Infektionsschutzmaßnahmen im Frühjahr und Sommer 2021 schrittweise zurück (Abb. 13).

Konkret wurden im virologischen AGI-Sentinel während der Saison 2020/21 bis KW 9/2021 in keiner der untersuchten Proben RSV nachgewiesen (Abb. 13). Erste sporadische RSV-Nachweise erfolgten im Zeitraum von KW 9 bis KW 28/2021. Ab KW 30/2021 stiegen die RSV-Fälle im Sentinel kontinuierlich an und mit KW 35/2021 begann die RSV-Saison in Deutschland.30 Der Höhepunkt der RSV-Saison wurde in KW 41/2021 erreicht, das Ende in KW 50/2021.31 Damit lag die RSV-Saison erstmals außerhalb des sonst üblichen Zeitfensters von November bis März (KW 45 – KW 12).32 Darüber hinaus wies die Altersgruppe der 0 bis 4 Jahre alten Patientinnen und Patienten im Zeitraum der erhöhten RSV-Aktivität (KW 35/2021 bis KW 50/2021) mit 40% (519/1.287) eine Positivenrate auf, die deutlich über dem Gesamtdurchschnitt der untersuchten Personen aller Altersgruppen (23%, 708/3.143) lag. In der Altersgruppe der 5- bis 14-Jährigen war der Anteil von RSV-positiv Getesteten im Zeitraum erhöhter RSV-Aktivität mit 5% doppelt so hoch wie in den beiden Vorsaisons. Dies kann auf den Ausfall der Viruszirkulation im Winter 2020/21 zurückzuführen sein und die durch die geringere Exposition verminderte Immunitätslage in diesen Altersgruppen. Die weiterführende genetische Charakterisierung von RSV zeigte, dass in der Altersgruppe der 0 bis 4 Jahre alten Patientinnen und Patienten 73% der Viren der RSV-Gruppe A angehörten, welche bereits in der Saison 2019/20 vorrangig zirkulierten.

In der Saison 2020/21 (KW 40/2020 bis KW 39/2021) war auch die Zirkulation von HMPV reduziert (Abb. 13). Nach ersten HMPV-Nachweisen in KW 14 und KW 27/2021 wurde das Virus ab KW 33/2021 häufiger in Sentinelproben detektiert und mit Beginn des Jahres 2022 (ab KW 1) nahm die Zahl der HMPV-Nachweise stetig zu. Im Zeitraum der erhöhten HMPV-Aktivität (KW 2/2022 bis KW 15/2022) lag die Positivenrate von HMPV zwischen 9 und 29%. Die erhöhte HMPV-Aktivität trat in einem zu den Vorsaisons vergleichbaren Zeitraum auf. Die HMPV-Positivenrate war im Jahr 2022 höher als in den meisten Vorsaisons. Erste Differenzierungen von HMPV-positiven Proben in der Gruppe der 0 bis 4 Jahre alten Patientinnen und Patienten in der noch laufenden HMPV-Saison zeigen, dass Gruppe A- und B-Viren zu gleichen Anteilen kozirkulieren.

Das zeitliche Auftreten der PIV-Typen folgt einem saisonalen Muster mit stärkerer Zirkulation im Herbst und Winter, wobei PIV-3 ganzjährig nachgewiesen wird und auch im Sommer zirkuliert.18 Obgleich alle PIV-Ty

pen in einer Saison kozirkulieren, treten PIV-1 und -4 sowie PIV-2 und -3 abwechselnd alle zwei Jahre häufiger auf (z. B. wurden PIV-1 und -4 häufiger in den Jahren 2015/16 und 2017/18 nachgewiesen, PIV-2 und -3 häufiger 2016/17 und 2018/19).18 Unter dem Einfluss der Infektionsschutzmaßnahmen kam es bis KW 9/2021 nur sehr sporadisch zu PIV-Nachweisen. Erst ab KW 10/2021 wurden PIV wieder regelmäßig in den Sentinelproben detektiert (Abb. 13). Hierbei stammten die meisten identifizierten PIV-positiven Proben aus der Altersgruppe 0 bis 5 Jahre; in 96% dieser Proben fand sich PIV-3 und in 4% PIV-4. Seit Beginn der aktuellen Saison 2021/22 in KW 40/2021 sind vermehrt PIV-4 nachgewiesen worden. Von KW 40/2021 bis KW 12/2022 wurden in der Altersgruppe der <5-Jährigen in 108 Fällen PIV detektiert, davon 80% PIV-4, 16% PIV-3 und 4% PIV-2.

Abb. 13. Quelle: RKI

Abb. 13: Nachweise von Parainfluenzaviren (PIV), humanen Metapneumoviren (HMPV) und Respiratorischen Syncytialviren (RSV) in Proben des Sentinels der Arbeitsgemeinschaft Influenza (Kalenderwoche (KW) 40/2019 bis KW 21/2022).

15 Nachweise von Rhinoviren

HRV waren die respiratorischen Viren, die nach dem ersten Lockdown im Frühjahr 2020 zuerst wieder auftraten. Sie zirkulierten im Frühjahr und Sommer 2020 verstärkt und sind seitdem kontinuierlich nachgewiesen worden (Abb. 14).

Abb. 14:  Nachweise von humanen Rhinoviren in Proben des Sentinels der Arbeitsgemeinschaft Influenza (Kalenderwoche (KW) 40/2019 bis KW 21/2022). Quelle: RKI

Abb. 14: Nachweise von humanen Rhinoviren in Proben des Sentinels der Arbeitsgemeinschaft Influenza (Kalenderwoche (KW) 40/2019 bis KW 21/2022).

16 Fazit

Virologische Untersuchungen in syndromisch definierten Stichproben tragen wesentlich zum Verständnis der Zirkulationsmuster respiratorischer Erreger bei. Die Nachweise einzelner zoonotischer Übertragungen von Influenzaviren im Sentinel zeigen, dass Sentinelsysteme auch als Frühwarnsysteme geeignet sind, insbesondere wenn die Sensitivität des Sentinels durch größere Stichprobenuntersuchungen erhöht wird. Ein weiterer Ausbau der Sentinelsurveillance (syndromisch und virologisch), insbesondere auch im stationären Bereich, kann zur verfeinerten Überwachung des Infektionsgeschehens in der Bevölkerung, zur Einschätzung der Schwere respiratorischer Erkrankungen und zur besseren Beurteilung der Impfwirksamkeit beitragen (Tab. 1)

Tab. 1: Schlussfolgerungen aus den Analysen

ParameterSchlussfolgerungen
RepräsentativitätSowohl das AGI-Sentinel als auch das IMS-SC2-Netzwerk bilden sehr gut den nationalen Trend der Zirkulation von SARS-CoV-2 und seiner Varianten sowie anderer respiratorischer Viren ab und sind daher ein wichtiges Instrument zur Surveillance respiratorischer Viren.
SchutzmaßnahmenDie Schutzmaßnahmen zur Eindämmung von SARS-CoV-2 hatten auch Einfluss auf die Zirkulation anderer respiratorischer Viren, insbesondere bei Influenzaviren war dieser Effekt sehr nachhaltig. Diese Erkenntnisse können zukünftig zur Intervention bei schweren Grippewellen genutzt werden.
Charakterisierung von VirenDie Kombination von antigener und molekularer Charakterisierung von Influenzaviren sowie syndromischer Surveillance ist sehr gut zur Einschätzung der Passfähigkeit der Influenzaimpfstoffe und der Impfwirksamkeit geeignet. Diese Techniken lassen sich in modifizierter Form künftig auch auf andere Erreger wie RSV, SARS-CoV-2 und weitere Viren übertragen. Eine Ausdehnung des Sentinels auf den stationären Bereich ist dabei wichtig, weil sich Impfwirksamkeiten am besten anhand der Prävention der Schwere respiratorischer Erkrankungen messen lassen.
Resistenzprüfung von VirenDie Prüfung auf Resistenzen von Influenzaviren gegen antivirale Mittel im Sentinel ist ein bewährtes Tool zur Einschätzung der Resistenzsituation im nationalen und internationalen Maßstab, das sich auch an andere Erreger adaptieren lässt.
Untersuchungs­spektrumEine syndromische Surveillance in Kombination mit virologischen Untersuchungen auf der Basis eines breiten Spektrums untersuchter Erreger von Atemwegserkrankungen im ambulanten und stationären Bereich ist wichtig, um den Einfluss respiratorischer Viren auf das Infektionsgeschehen in der Bevölkerung zu überwachen und Schlussfolgerungen für die mit den jeweiligen Erregern assoziierte Krankheitsschwere zu ziehen.

17 Literatur

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31 FG17 Konsiliarlabor für RSV, PIV und HMPV; FG36 Respiratorisch übertragbare Erkrankungen (2021): Einschätzung der aktuellen Situation zur RSV-Aktivität. Epid Bull 2021 (36): 23. (9. Sept. 2021)

32 W. Cai u.a. Determination of respiratory syncytial virus epidemic seasons by using 95% confidence interval of positivity rates, 2011 – 2021, Germany. Influenza and other respiratory viruses. 2022; DOI: 10.1111/irv.12996

Impressum

Virologische Analysen des Nationalen Referenzzentrums für Influenzaviren in der COVID-19 Pandemie
Robert Koch-Institut, 2022

Herausgeber
Nationales Referenzzentrum für Influenzaviren, National Influenza Centre Germany,
FG17 Influenzaviren und weitere Viren des Respirationstraktes,
Robert Koch-Institut
Seestr. 10,
13353 Berlin
Internet: https://www.rki.de/nrz-influenza
E-Mail: nrz-influenza@rki.de

Redaktion
FG17 Influenzaviren und weitere Viren des Respirationstraktes

Autor*innen
Ralf Dürrwald1, Marianne Wedde1, Susanne Duwe1, Barbara Biere1, Janine Reiche1, Sophie Köndgen1, Julia Patricia Ramos Calderón1, Matthias Budt1, Oliver Drechsel2, Stephan Fuchs2, Berit Haldemann2, Felix Hartkopf3, Martin Hölzer2, Matthew Huska2, Sandra Kaiser2, Kathrin Keeren4, Stefan Kröger5, Sofia Paraskevopoulou2, Aleksandar Radonic3, Bernd Reinhardt6, Torsten Semmler3, Andrea Thürmer3, Kathrin Trappe2, Katja Winter2, Martin Mielke7, Silke Buda5, Djin-Ye Oh1, Thorsten Wolff1

1 Robert Koch-Institut, Abt. 1 Infektionskrankheiten, FG 17 Influenzaviren und weitere Viren des Respirationstraktes

2 Robert Koch-Institut, Abt. MFI Methodenentwicklung, Forschungsinfrastruktur und Informationstechnologie, MF1 Bioinformatik und Systembiologie

3 Robert Koch-Institut, Abt. MFI Methodenentwicklung, Forschungsinfrastruktur und Informationstechnologie, MF2 Genomsequenzierung und genomische Epidemiologie

4 Robert Koch-Institut, Abt. 1 Infektionskrankheiten, FG 15 Virale Gastroenteritis- und Hepatitiserreger und Enteroviren, Geschäftsstelle der Nationalen Kommission zur Polioeradikation

5 Robert Koch-Institut, Abt. 3 Infektionsepidemiologie, FG36 Respiratorisch übertragbare Erkrankungen

6 Robert Koch-Institut, Abt. MFI Methodenentwicklung, Forschungsinfrastruktur und Informationstechnologie, IT Informationstechnologie, IT4 Development

7 Robert Koch-Institut, Abt. 1 Infektionskrankheiten

Wir bedanken uns bei allen Sentinelpraxen, dem Helios Klinikum Emil von Behring, Berlin, und dem Diakonie Krankenhaus, Bad Kreuznach, für die Einsendung von Proben. Wir danken folgenden Instituten für die Einsendung von Influenzavirusisolaten: Labor Krause und Kollegen, Kiel, Labor Berlin, Berlin, Institut für Virologie, Universitätsklinikum Ulm, Institut für Mikrobiologie und Hygiene, Universität Freiburg, Landesgesundheitsamt Baden-Württemberg, Stuttgart, Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, Hannover. Wir danken den Autoren von GISAID für die Sequenzen, die für vergleichende Analysen genutzt wurden. Prof. Dr. Timm Harder und Prof. Dr. Martin Beer vom Friedrich-Loeffler-Institut, Greifswald – Insel Riems, danken wir für die Etablierung von Immunseren in Frettchen. Weiterhin bedanken wir uns bei Mareen Adam, Annemarie Brose, Kristina Rae Fabian, Heike Fischer, Susi Hafemann, Anabel Hales, Youngsun Ham, Gudrun Heins, Ute Hopf-Guevara, Carmen Karstädt-Schulze, Petra Kurzendörfer, Katja-Irena Madaj, Jeanette Milde, Bettina Mischke, Tanja Pilz, Anneliese Schindel, Louisa Schmidt, Christine Spingies, Mariella Szafraniec, Nathalie Tollard, Andreas Sachse, Ute Preuß und Kerstin Prahm, Robert Koch Institut, Berlin, Germany für die Assistenz bei den Laboruntersuchungen, die Koordination des Sentinels und der Wochenberichte sowie für die Genomsequenzierung sowie bei Dr. Sébastien Calvignac-Spencer für die fachliche Beratung.

Das Robert Koch-Institut ist ein Bundesinstitut im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Gesundheit

Im NRZ für Influenzaviren werden von Sentinelpraxen und Laboren eingesandte Proben auf Influenzaviren und andere respiratorische Viren untersucht. Die nachgewiesenen Viren werden molekular analysiert, um Transmissionswege aufzuklären und Ausbrüche zu untersuchen. Influenzaviren werden antigen charakterisiert, um die Passfähigkeit der zirkulierenden Viren zu den in Influenzaimpfstoffen enthaltenen Impfstämmen zu untersuchen. Weiterhin erfolgen Resistenzprüfungen von Influenzaviren, um die Wirksamkeit antiviraler Mittel einschätzen zu können. Damit werden wichtige Informationen zur Bekämpfung der Influenza und anderer respiratorischer Viren dem ECDC und der WHO zur Verfügung gestellt. Das NRZ für Influenzaviren fungiert im globalen Influenza-Labornetzwerk der WHO als National Influenza Centre.

Stand: 02.06.2022

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