RT-QuIC-Assay zur Detektion von BSE in Rindern im Vergleich zu anderen Proteinaggregat-Detektionsverfahren
RT-QuIC assay for the detection of BSE in cattle in comparison to other protein aggregate detection methods
by Barbara Charlotte Schiller
Date of Examination:2024-09-26
Date of issue:2024-09-25
Advisor:PD Dr. Walter Schulz-Schaeffer
Referee:Prof. Dr. Inga Zerr
Referee:Prof. Dr. Thomas Meyer
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-10734
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Abstract
English
Bovine spongiform encephalopathy (BSE) is a transmissible neurodegenerative disease with fatal outcome. Occurring in cattle it can be transferred to humans via the food chain causing variant Creutztfeldt-Jakob disease (vCJD). The causing agent is a misfolded prion protein (PrPSc) which accumulates in the brain causing irreparable damage to the tissue. As zoonotic diseases, prion diseases and therefore BSE pose a threat to a broad range of species including humans. Accurate and simple diagnostic tools are therefore crucial. To date postmortem testing via immunohistochemistry is the standard procedure. New methods are being researched to simplify the diagnostic process and enable more accurate surveillance and routine testing. Real-time quaking-induced conversion (RT-QuIC) has previously been shown to be a very sensitive and specific tool for the detection of prion diseases. Other diagnostic tools include the membrane adsorption assay (MAA) and the paraffin embedded tissue blot (PET blot). Aim of this thesis was to establish and optimize RT-QuIC for the detection of BSE in cattle as a first step. 70 brain stem derived samples including both classical and atypical types of the disease were then tested for PrPSc with RT-QuIC and MAA, reaching a sensitivity of 92.15% with RT-QuIC and 87.7% with MAA, and a specificity of 96.6% and 100% respectively. To then compare the applicability for routine testing of RT-QuIC, MAA and PET blot and further investigate their potential for the detection of BSE in cattle, tissue derived from four different brain regions from 46 animals were tested for BSE. In conclusion all three methods have proven to enable accurate and simplified BSE diagnosis with RT-QuIC being the most sensitive one.
Keywords: RT-QuIC; BSE; Paraffin-embedded tissue blot; Real time quaking-induced conversion; Membran adsorption assay; zoonosis; PET blot; Bovine spongiform encephalopathy; Transmissible spongiform encephalopathies; prion
German
Bovine spongiforme Enzephalopathie (BSE) ist eine übertragbare, neurodegenerative Krankheit mit stets tödlichem Ausgang. Sie tritt bei Rindern auf und kann über die Nahrungskette auf den Menschen übertragen werden und dort die variante Creutztfeldt-Jakob-Krankheit (vCJD) verursachen. Bei dem auslösenden Agens handelt es sich um ein fehlgefaltetes Prionprotein (PrPSc), welches sich im Gehirn anreichert und dort irreparable Gewebeschäden verursacht. Als zoonotische Krankheiten stellen Prionenkrankheiten und damit auch BSE eine Bedrohung für eine Vielzahl von Tierarten einschließlich des Menschen dar. Genaue und einfache Nachweismethoden sind daher von entscheidender Bedeutung. Bislang gilt die postmortale Untersuchung mittels Immunhistochemie als Standardverfahren. Es wird an neuen Methoden geforscht, um den Diagnoseprozess zu vereinfachen und eine genauere Überwachung und Routineuntersuchung zu ermöglichen. RT-QuIC (Real-time quaking-induced conversion) hat sich bereits als sehr empfindliches und spezifisches Instrument für den Nachweis von Prionenerkrankungen erwiesen. Weitere Nachweisverfahren sind etwa der Membran-Adsorptionsassay (MAA) und der Paraffin embedded tissue blot (PET-Blot). Ziel dieser Arbeit war es in einem ersten Schritt RT-QuIC für die Detektion von BSE in Rindern zu etablieren und zu optimieren. 70 Proben aus dem Hirnstamm, darunter sowohl klassische als auch atypische BSE, wurden auf PrPSc mit RT-QuIC und MAA getestet, wobei eine Sensitivität von 92,15 % mit RT-QuIC und 87,7 % mit MAA sowie eine Spezifität von 96,6 % bzw. 100 % erreicht wurde. Um die Anwendbarkeit von RT-QuIC, MAA und PET-Blot weiter zu untersuchen und ihr Potential zur Detektion von BSE zu vergleichen, wurde Gewebe aus vier verschiedenen Hirnregionen von 46 Tieren stammend auf das Vorliegen von BSE getestet. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass alle drei Nachweisverfahren eine genaue und einfache BSE-Diagnose ermöglichen, wobei sich RT-QuIC als am sensitivsten erwies.
Schlagwörter: transmissiblen spongiformen Encephalopathien; BSE; RT-QuIC; Bovine spongiforme Encephalopathie; Paraffin-embedded tissue blot; Real time quaking-induced conversion; Zoonose; Membran-Adsorptionsassay; PET-Blot; Prion
