Orthoebolavirus (früher Ebolavirus) ist eine Gattung von Viren aus der Familie Filoviridae. Diese Gattung umfasst sechs Spezies, deren Vertreter behüllte Einzel(−)-Strang-RNA-Viren sind. Diese Viren verursachen das Ebolafieber. Neben dem Menschen infizieren sie andere Primaten (Gorillas, Schimpansen) und lösen bei ihnen ein hämorrhagisches Fieber aus. Ebolaviren waren die Auslöser der Ebolafieber-Epidemien 2014 bis 2016 in Westafrika und ab 2018 bis 2020 in der Demokratischen Republik Kongo und Uganda. Der erste Vertreter dieser Gattung ist das Zaire-Ebolavirus (Spezies Orthoebolavirus zairense, frühere Typusart).ICTV: Taxonomy Browser.ICTV: Virus Metadata Resource (VMR).
Merkmale mini|links|hochkant=1.2|Ebolavirus: Schemazeichnung eines Virions und Genomkarte Vertreter der Gattung Orthoebolavirus besitzen eine fadenförmige ( ‚Faden‘), manchmal auch bazillusförmige Gestalt. Es kann in seiner Grundstruktur aber auch gelegentlich U-förmig gebogen sein.
In seiner Länge variieren diese Viren zwischen 1 und 4 Mikrometern (µm), jedoch beträgt der Durchmesser konstant 80 nm und es gehört damit zusammen mit der Gattung Orthomarburgvirus (früher Marburgvirus) aus derselben Familie zu den größten bekannten RNA-Viren. Als weitere Besonderheit besitzt dieser Erreger auch die Matrixproteine VP40 und VP24.
Diese Viren sind fähig, sich in fast allen Zellen des Wirtes zu vermehren. Dabei kommt es aufgrund der schnellen Virensynthese zu einem Viruskristall (Crystalloid), der vom Bereich des Zellkerns nach außen dringt und einzelne Viren nach Auflösung beziehungsweise Zerfall der Zelle (Lyse) freilässt.
Morphologie mini|Kolorierte REM-Aufnahme eines einzelnen filamentösen Ebolavirus-Partikels. Das Ebolavirus weist in seinem Inneren einen elektronendichten Zentralkörper auf, das sogenannte Nukleokapsid. Das Nukleokapsid besitzt einen Durchmesser von 50 nm und ist helikal gewunden. In der äußeren Virushülle, die vergleichbar mit der Zellmembran ist, befinden sich Trimere des Oberflächenproteins GP, die die sogenannten Spikes bilden. Diese weisen in der Regel eine Größe von 8 nm auf und ragen aus dem Partikel.H. W. Doerr, W. H. Gerlich: Medizinische Virologie. Stuttgart 2002, S. 9.
Genomorganisation Die genetische Grundausstattung des Ebolavirus besteht aus annähernd 19.000 Nukleotiden, was einer Größe von 19 kb (Kilo-Basenpaare) entspricht. Die Genabfolge der viralen Strukturproteine, die sich auf dem Genom befinden, ist linear folgend angeordnet: 3′-NP-VP35-VP40-GP-VP30-VP24-L-5′
Die Enden dieser Genabfolge 3′-5′ beinhalten Sequenzen, die wichtige Funktionen für die Replikation sowie Transkription des Genoms enthalten und diese zudem steuern. Zudem sind nicht transkribierende Bereiche zwischen den einzelnen Genen vorhanden, die möglicherweise die Stabilität der viralen mRNA beeinflussen sowie potenzielle Steuersignale der viruseigenen Polymerase L aufweisen.
Die viralen Strukturproteine umfassen sieben strukturgebende und ein nicht strukturgebendes Protein. Vier von den sieben strukturgebenden Proteinen sind Teil des Nukleokapsidkomplexes und umschließen das Nukleokapsid. Hierzu zählen das NP, das Nukleoprotein, das mengenmäßig am häufigsten vorkommt und aus 715 Aminosäuren besteht. Seine Funktion besteht darin, die Verpackung des viralen Genoms zu übernehmen. Zudem steht es mit den Proteinen VP35 und VP30 in Verbindung und ist über VP35 mit der Polymerase L verbunden.
Ein anderer Vertreter des Nukleokapsidkomplexes ist das Protein VP35. Es besitzt strukturgebende Elemente, die wichtig für den Aufbau des Nukleokapsids sind. Auch das VP30 ist Teil dieses Komplexes und hat die Aufgabe, bei der Transkription als Aktivator zu fungieren, zudem handelt es sich bei diesem Protein um ein stark phosphoryliertes.
Der letzte Teil des Komplexes ist die Polymerase L, die das größte Protein darstellt. Es ist zuständig für die Transkription und Replikation des viralen Genoms und ist zudem mit dem Nukleokapsid über VP35 verbunden. Der Nukleokapsidkomplex wiederum wird durch die Proteine VP40 und VP24 umgeben und somit von der äußeren Virushülle abgegrenzt.
Diese beiden Proteine bilden somit eine Matrix zwischen der Virushülle und dem Nukleokapsid. VP40 ist das Hauptprotein der Matrix und dient der Freisetzung von neugebildeten Virionen.
Das zweite Matrixprotein VP24 spielt eine wichtige Rolle bei dem Transport von Nukleokapsiden und ist möglicherweise auch an der Bildung von funktionellen Nukleokapsiden beteiligt. Im Vergleich zu den anderen Proteinen ist es jedoch das bislang am wenigsten verstandene.
Die äußere Virushülle stellt die Begrenzung dar und beinhaltet das Oberflächenprotein GP. Hier unterscheidet man zudem zwei Typen von Oberflächenproteinen, zum einen das lösliche sGP, welches in den Zellüberstand abgesondert wird, und zum anderen das GP, das sich direkt in der äußeren Virushülle befindet. Als Aufgabe hat das GP die Anheftung bzw. die Adsorption an das Zielmolekül während der Infektion.H. W. Doerr, W. H. Gerlich: Medizinische Virologie. Stuttgart 2002, S. 574 f.
Replikationsmechanismus Das Andocken des Ebola-Erregers an die Plasmamembran der Zielzelle innerhalb des Organismus stellt den Start des Replikationsmechanismus dar. Hierbei wird das Andocken über das Oberflächenprotein GP vermittelt. Anschließend erfolgt eine rezeptorvermittelte Endozytose, wodurch der Erreger in die Zielzelle gelangt. Das nun in das Zytoplasma geschleuste Nukleokapsid wird als Matrize der initialen Transkription der viralen mRNA verwendet. Dieser Vorgang wird durch die viruseigene Polymerase L gewährleistet.
Die initiale Transkription sowie Replikation kann nur über die genomische RNA erfolgen, die sich in dem Nukleokapsid befindet und somit als Matrize fungiert. Somit ist für die Neubildung eines replikationsfähigen Genoms die Synthese von Nukleokapsidproteinen essentiell, um die neugebildete RNA zu verpacken. Anschließend erfolgt die Translation der viralen mRNA durch zelluläre Ribosomen, wodurch neue Proteine gebildet werden, die sich im Anschluss der Replikation zu neuen Virionen zusammensetzen.
Bei der Replikation des viralen Genoms wird zuerst ein positivsträngiges Antigenom gebildet, das anschließend als Vorlage für die negativsträngige RNA dient. Im Anschluss werden die nun reifen Nukleokapside über die Matrixproteine VP24 und VP40 zur Plasmamembran geschleust, wo nun die Freisetzung der Virionen erfolgt.H. W. Doerr, W. H. Gerlich: Medizinische Virologie. Stuttgart 2002, S. 574 f.
Herkunft allgemein Die Viren stammen aus den tropischen Regenwäldern Zentralafrikas, das Reston-Virus aus Südostasien. Von Wissenschaftlern wurde der erste Vertreter der Gattung 1976 in Yambuku, Zaire (seit 1997 Demokratische Republik Kongo), entdeckt; sie traten nahezu gleichzeitig im Sudan auf. Die Gattung wurde nach dem kongolesischen Fluss Ebola benannt, in dessen Nähe es zum ersten allgemein bekannten Ausbruch kam. In 55 Dörfern entlang dieses Flusses erkrankten 318 Menschen, von denen 280 starben, was einer Sterberate von 88 Prozent entspricht. Der erste Fall trat in einem belgischen Missionskrankenhaus der Zusters van het H. Hart van Maria auf und wurde anfangs als „Gelbfieber mit hämorrhagischen Merkmalen“ beschrieben.A virologist’s tale of Africa’s first encounter with Ebola. Auf: sciencemag.org vom 11. August 2014. Kurz darauf waren fast alle Nonnen und Krankenschwestern – sowie die meisten, die das Krankenhaus besucht hatten oder noch dort waren – erkrankt. Die Schwestern besaßen nur fünf Injektionsnadeln, die sie, ohne sie zwischendurch zu desinfizieren oder zu sterilisieren, für Hunderte Patienten verwendet hatten. Mit der Gattung verwandt ist die Gattung Marburgvirus; ihr Vertreter, das Marburg-Virus, wurde 1967 mit Affen aus Uganda in wissenschaftliche Labore in Marburg eingeschleppt.
Eine Probe des Virus gelangte aus Kinshasa an das Tropeninstitut "Instituut voor Tropische Geneeskunde" in Antwerpen (Belgien), wo es 1976 erstmals als "Marbug-like virus" beschrieben und mittels Elektronenmikroskop sichtbar gemacht wurde. Wenige Tage später bestätigten die Centers for Disease Control and Prevention in Atlanta (USA), dass es sich um einen neuen Filovirus handelt.Alimuddin Zumla, Francine Ntoumi, Nicaise Ndembi, Sabue Mulangu, Peter Piot, Jean-Jacques Muyembe-Tamfum, Jean B. Nachega: Ebola at 50 — Lessons for Outbreak Response and Preparedness New England Journal of Medicine 2026, Band 395, Ausgabe 6 vom 6. August 20226, Seiten 527–529, DOI:10.1056/NEJMp2607819
Reservoir Das natürliche Reservoir der Gattung Orthoebolavirus (Hauptwirt, Reservoirwirt) konnte bisher nicht zweifelsfrei gefunden werden. Fledermausarten gerieten in das Visier der Wissenschaftler, da diese bereits in anderen Kontinenten als mögliche Reservoirwirte für ebenfalls ungewöhnliche Virusinfektionen identifiziert worden waren, so beispielsweise für das Hendra-Virus in AustralienK. Halpin, P. L. Young, H. E. Field, J. S. Mackenzie: . In: Journal of General Virology. 2000, Band 81, Nr. 8, S. 1927–1932. und das Nipah-Virus in Malaysia.Outbreak of Hendra-like virus–Malaysia and Singapore, 1998–1999. In: Morbidity and Mortality Weekly Report. (MMWR) 9. April 1999, Band 48, Nr. 13, S. 265–269.S. Wacharapluesadee, T. Hemachudha: Duplex nested RT-PCR for detection of Nipah virus RNA from urine specimens of bats. In: Journal of Virological Methods. April 2007, Band 141, Nr. 1, S. 97–101, doi:10.1016/j.jviromet.2006.11.023. Mittlerweile gibt es starke Hinweise auf verschiedene Arten von Flughunden, die in Afrika weit verbreitet sind und eine Infektion mit Ebolaviren überleben.Xavier Pourrut et al.: Large serological survey showing cocirculation of Ebola and Marburg viruses in Gabonese bat populations, and a high seroprevalence of both viruses in Rousettus aegyptiacus. In: BMC Infectious Diseases, 28. September 2009, Nr. 9, S. 159, doi:10.1186/1471-2334-9-159; biomedcentral.com (PDF; 1,2 MB).Eric M. Leroy et al.: Fruit bats as reservoirs of Ebola virus. In: Nature. 1. Dezember 2005, Band 438, S. 575–576, doi:10.1038/438575a.Eric Leroy et al.: Recent Common Ancestry of Ebola Zaire Virus Found in a Bat Reservoir. In: PLoS Pathogens. 27. Oktober 2006, Band 2, Nr. 10, S. 885–886, doi:10.1371/journal.ppat.0020090.
In einer großangelegten Untersuchung von Fledermäusen zwischen 2003 und 2008 haben Wissenschaftler zudem festgestellt, dass sehr wahrscheinlich der Nilflughund (Rousettus aegyptiacus) und der Hammerkopf (Hypsignathus monstrosus) als Reservoirwirte sowohl für die Gattung Orthoebolavirus als auch für die Gattung Orthomarburgvirus dienen. Allerdings war Rousettus aegyptiacus die einzige Spezies, in der gleichzeitig Antikörper gegen Viren beider Gattungen in hoher Konzentration nachweisbar waren. Weiterhin wurden bei dieser Untersuchung Antikörper gegen Orthoebolavirus-Vertreter in den Flughundarten Epomops franqueti, Schmalkragen-Flughund (Myonycteris torquata), Micropteropus pusillus und Mops condylurus gefunden. 2010 wurden ebenfalls entsprechende Antikörper bei Palmenflughunden (Eidolon helvum) nachgewiesen. Vermutlich sind insbesondere in Höhlen lebende Arten betroffen, wobei die weitere Übertragung durch Fallenlassen von angefressenen und anschließend zumeist von Affen verzehrten Früchten als wahrscheinlich erscheint. 2019 wurde bekannt, dass in einer Langflügelfledermaus der Art Miniopterus inflatus in Westafrika Ebola-Erreger vom Zaire-Typ nachgewiesen wurden, und die Bevölkerung in Liberia vor der Jagd auf Fledermäuse gewarnt. Sowohl Antikörper gegen das Virus als auch genetisches Material des Virus wurden gefunden.Forscher finden Ebolavirus in Fledermaus, Spiegel Online, 26. Januar 2019Scientists Discover Ebola Virus in West African Bat, Columbia University, 24. Januar 2019 Derselbe Virustyp löste 2013/16 in Westafrika eine große Epidemie aus. In hunderten anderen untersuchten Fledermausproben fanden sich allerdings keine Vertreter der Gattung.
Übertragung Infektionsquellen und Infektionswege