Das Marburg-Virus ( , MARV; Spezies Orthomarburgvirus marburgense, früher Marburg marburgvirus, Lake Victoria Marburgvirus) ist ein behülltes Einzel(−)-Strang-RNA-Virus (ss(−)RNA) der Familie Filoviridae und der Erreger des Marburgfiebers. Die Spezies ist die einzige in der Gattung Orthomarburgvirus (monotypisch).ICTV: Taxonomy Browser.ICTV: Virus Metadata Resource (VMR).
Erkrankungen von Menschen wurden erstmals 1967 im hessischen Marburg festgestellt, und ihr Erreger wurde im selben Jahr in Hamburg als ein neues Virus identifiziert. Seither trat das Marburg-Fieber mehrfach in aller Welt auf. Seine Letalität liegt bei mindestens 23 Prozent.
Größe und Gestalt Dieses Virus besitzt eine fadenförmige (, „Faden“) Gestalt, diese Grundstruktur kann langgestreckt vorliegen oder gekrümmt bzw. gebogen sein. Dabei ergeben sich Strukturen, die U-förmig, kreisförmig, wie die Ziffer 6 oder wie ein Angelhaken gebogen sind. Das Virus hat eine Länge von etwa 800 nm (Bereich von 130 bis 2600 Nanometer), während der Durchmesser relativ konstant bei 80–100 nm liegt. Im elektronenmikroskopischen Bild lassen sich kreuzförmige Riefen erkennen. Untersuchungen von 2011 mit Hilfe der Kryoelektronentomographie ergeben eine durchschnittliche Länge von 892 nm, der Durchmesser liegt bei durchschnittlich 91 nm. Zusammen mit den Ebolaviren aus derselben Familie gehört das Marburg-Virus zu den größten bekannten RNA-Viren.
Aufbau des Virions Das Virion besteht aus einer Virushülle, die das helikale Kapsid umgibt, in dem sich das Virusgenom befindet. Am Aufbau des Virions sind insgesamt sieben Strukturproteine beteiligt. In infizierten Wirtszellen erfolgt die Replikation innerhalb von intrazellulären Einschlüssen, in denen Vorstufen des Nukleokapsids gebildet werden. Diese röhrenförmigen Strukturen mit einem äußeren Durchmesser von 45–50 nm werden durch die Nukleoproteine (NP) gebildet. Zusammen mit den viralen Proteinen VP30, VP35 und L entsteht hieraus das Nukleokapsid. Das virale Genom ist am NP gebunden, weshalb man von einem Nukleokapsid spricht. Das NP ist notwendig für die Transkription und Replikation und ist ebenfalls beim sogenannten , dem Abschnüren von Viruspartikeln aus der Wirtszelle, von Bedeutung. Der Komplex aus den Proteinen VP35 und L dient als RNA-abhängige RNA-Polymerase, wobei VP35 den Cofaktor der Polymerase darstellt. Neben NP, VP35 und L ist auch VP30 an der Transkription und Replikation beteiligt, allerdings ist bei diesem Protein die genaue Wirkungsweise im Ablauf noch nicht geklärt.
Die beiden Matrixproteine VP40 (Hauptkomponente) und VP24 stellen die Verbindung der Virushülle mit dem Nukleokapsid dar, wobei im Querschnitt des Virions VP24 eher im Inneren und VP40 im äußeren Teil vorhanden ist. VP40 kann leicht vom Nukleokapsid abgespalten werden. Nach der Proteinsynthese in der Wirtszelle assoziiert VP40 mit der Zellmembran und ist somit beim beteiligt, indem Teile der Zellmembran die Virushülle bilden. Obwohl VP24 eher im Inneren des Virions lokalisiert ist, lässt sich dieses virale Protein durch Salzlösungen mit ansteigender Konzentration vom Nukleokapsid ablösen. Bei der Freisetzung von Viruspartikeln ist VP24 im Anschluss an die Replikation und vor dem budding beteiligt. Die Virushülle enthält neben den Lipiden der Zellmembran, die von der Wirtszelle stammen, noch virale Glykoproteine (GP). Beim GP handelt es sich um ein Transmembranprotein, das in der Virushülle verankert ist und zur Außenseite stachelförmige Ausbuchtungen () bildet. In der Wirtszelle wird es während des Transports vom endoplasmatischen Retikulum zur Zellmembran glykosyliert, d. h., es werden Kohlenhydratketten an das Protein angelagert. Die Funktionen von GP liegen in der Anheftung an spezielle Rezeptoren (Adhäsionsrezeptoren) der Wirtszelle und in der Fusion der Virushülle.
Abbildung 3 zeigt einen Querschnitt des Virions in der Kryoelektronentomographie (Kryo-ET). Im Inneren ist die RNA (rot) zu erkennen, verbunden mit den Nukleoproteinen (gelb) und weiteren viralen Proteinen, die gemeinsam das Nukleokapsid bilden. Dieses ist umgeben von der Virushülle (grün bis blau), deren Glykoproteine als etwa 10 nm lange Vorsprünge (dunkelblau) zu erkennen sind.
Genom Das virale Genom liegt in Form eines einzelsträngigen RNA-Moleküls (Ribonukleinsäure) vor, mit (−)-Polarität (antisense). Die RNA umfasst 19 kb (Kilo-Basenpaare), wobei bei einem Einzelstrang keine Basenpaare, sondern ungepaarte Basen in den Nukleotiden vorkommen. Genetische Analysen zeigen, dass die RNA aus 19.111 bis 19.114 Nukleotiden aufgebaut ist. Das Genom umfasst sieben Gene, die als Cistrone gelten, und linear hintereinander liegen. Jedes Gen besteht aus einem hoch konservierten Start- und Stoppsignal, einem ungewöhnlich langen Genabschnitt am 3'- und 5'-Ende, der nicht für die Translation verwendet wird, und dem dazwischenliegenden offenen Leserahmen (engl. open reading frame, ORF). Die Gene können durch kurze Abschnitte nichtcodierender Ribonukleinsäure (engl. intergenic regions, IR) voneinander getrennt sein, wie dies beispielsweise bei den Genen für GP und VP30 der Fall ist. Die IR-Abschnitte umfassen 4 bis 97 Nukleotide. Alternativ können sich das Stoppsignal und das Startsignal des nächsten Gens überlappen; dies trifft beispielsweise bei den Genen für VP30 und VP24 zu. Diese Überlappung ist nur bei Vertretern der Familie der Filoviridae zu finden. Am 3'- und am 5'-Ende befinden sich Abschnitte, die als Promotor für die Transkription und die Replikation dienen.
mini|hochkant=2.4|Abb. 6: Aufbau des Genoms des Marburg-Virus Abbildung 6 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Genoms des Marburg-Virus. Vom 3'- zum 5'-Ende liegen linear angeordnet die Gene, die für die sieben viralen Proteine NP, VP35, VP40, GP, VP30, VP24 und L codieren. Deren ORF sind unterschiedlich eingefärbt. Abschnitte, die zu einem Gen gehören, aber nicht für die Translation verwendet werden, sind als hellgraue Kästchen dargestellt, die IR sind als dunkelgraue Verbindungsstücke angegeben und die Anfangs- und Endsequenz am 3'- bzw. 5'-Ende erscheinen schwarz. Grüne Dreiecke symbolisieren die Startsignale für die Transkription, während rote Streifen die Stoppsignale darstellen.
Reservoir und Verbreitung Das Reservoir, aus dem das Virus stammt, bzw. sein Reservoirwirt ist bis heute nicht genau bekannt. Vermutlich ist der Überträger der Nilflughund, eine Flughundart, die in Europa und Afrika vorkommt. Das Virus und virusspezifische Antikörper konnten in ihrem Blut nachgewiesen werden, auch in Regionen, in denen bislang keine Erkrankungsfälle registriert wurden. Da der Flughund sein Quartier in Höhlen hat, kann man Ausbrüche unter Bergleuten mit ihm in Verbindung bringen.Jonathan S. Towner u. a.: Marburg Virus Infection Detected in a Common African Bat. In: PLoS ONE. Band 2, Nr. 8, 22. August 2007, Artikel e764, , doi:10.1371/journal.pone.0000764.
Das Marburg-Virus stammt primär aus Afrika und kommt in den Ländern Uganda, Kenia (West-Kenia) und vermutlich Simbabwe vor. Es kam offenbar über infizierte Affen von Uganda nach Hessen, wo die Primaten bei Tierversuchen eines Pharmakonzerns eingesetzt werden sollten.Ausbruch des Marburgvirus in Westafrika. In: Frankfurter Allgemeine Zeitung. 15. Februar 2023. Eine weitere Ausdehnung wird von Wissenschaftlern für wahrscheinlich gehalten. In Europa wurden 1967 die ersten Erkrankungsfälle dokumentiert. 2018 und 2020 wurde das Virus auch in Westafrika bei Flughunden in Sierra Leone nachgewiesen.Brian R. Amman, Brian H. Bird et al.: Isolation of Angola-like Marburg virus from Egyptian rousette bats from West Africa. In: Nature Communications. Band 11, 2020, Artikel Nr. 510, doi:10.1038/s41467-020-14327-8.
Im August 2021 wurde das Virus erstmals bei einem einzelnen Patienten in Guinea nachgewiesen, sodass es sich hierbei um die erste belegte Übertragung auf den Menschen in Westafrika handelt. Im Juni 2022 wurden drei Fälle innerhalb einer Familie in der Ashanti Region in Ghana beschrieben, zwei verstarben. Eine Ansteckquelle konnte nicht ermittelt werden. Die Genom-Sequenz war phylogenetisch am nächsten mit der des guineaischen Patienten verwandt.Joseph K. Bonney, Bright Adu, Dorothy Yeboah-Manu: Marburg Virus Disease in Ghana. In: New England Journal of Medicine. Jahrgang 388, Ausgabe 25, 22. Juni 2023, S. 2393–2394, doi:10.1056/NEJMc2300867
Virulenz Bei diesem Virus handelt es sich um einen hochpathogenen Erreger, der beim Menschen das Marburgfieber, ein hämorrhagisches Fieber, auslöst. Die Sterblichkeit bei dieser Erkrankung liegt laut den Centers for Disease Control and Prevention (CDC) bei mindestens 23 bis 25 Prozent. Bei Ausbrüchen im Kongo und in Angola lag sie jedoch wesentlich höher (siehe Krankheitsfälle). Diese hohe Sterblichkeit deutet – wie bei den Ebolaviren – darauf hin, dass weder das Virus an den Menschen noch der Mensch an das Marburg-Virus angepasst ist, da es vor allem andere Wirte infiziert. Die rasche Schädigung seines Wirtes bis hin zu seinem Tod ist zudem für ein Virus kein vorteilhafter Effekt, da es zur eigenen Vermehrung und Verbreitung auf einen lebenden Wirt angewiesen ist.Kai Kupferschmidt: Imagining Ebola’s next move. In: Science. Band 346, Nr. 6206, 2014, S. 151 f., doi:10.1126/science.346.6206.151. Zitiert wird hier der Epidemiologe Jeremy Farrar: „There is an evolutionary advantage to reducing virulence and adapting to your host […] This has happened with many other diseases.“
Übertragung Das Marburg-Virus wird durch den Austausch von Körperflüssigkeiten und durch Schmierinfektion bzw. Kontaktinfektion übertragen. Viruspartikel bleiben innerhalb von geronnenem Blut für einen Zeitraum von 4–5 Tagen infektiös. Bei Rekonvaleszenten kann das Virus auch nach Ablauf der akuten Infektion für einige Monate an einzelnen Stellen des Körpers – insbesondere dem Sperma – in pathogener Form zurückbleiben.
Systematik
mini|hochkant=1.8|Abb. 8: Phylogenetischer Baum der Gattungen Orthoebolavirus (früher Ebolavirus) und Orthomarburgvirus (früher Marburgvirus), Stand November 2008
Die Gattungen Orthoebolavirus und Orthomarburgvirus in der Familie der Filoviridae sind eng miteinander verwandt, was sich unter anderem in der Struktur der Virionen zeigt. Die Viruspartikel der Marburg-Viren sind allerdings deutlich kleiner als die der Ebola-Viren, wobei das Genom des Marburg-Virus (MARV) etwas größer ist als das des Ebola-Virus (EBOV).
In der Gattung Orthomarburgvirus ist lediglich die Spezies Orthomarburgvirus marburgense enthalten, die früher als Lake Victoria Marburg-Virus bezeichnet wurde. Die ICTV Filoviridae Study Group hat 2010 eine aktualisierte Systematik und Nomenklatur der Vertreter der Filoviridae vorgeschlagen, die in dem 9th ICTV Report von 2011 umgesetzt wurde. Mit dem 30. April 2024 wurde der Gattung der Präfix ‚Ortho-‘ und gleichzeitig der binäre Artnamen eingeführt, in Angleichung an die Taxonomie zellulärer Organismen.
Gattung Orthomarburgvirus (früher Marburgvirus) Spezies Orthomarburgvirus marburgense (früher Marburg marburgvirus, Lake Victoria Marburg-Virus) Marburg-Virus (en. , MARV) Ravn-Virus (en. , RAVV)
Geschichte