N-Glykosylierungen spielen beim Env-Gen eine wichtige Rolle. Sie dienen nicht nur als „Escape-Phänomen“ zur Verhinderung einer Elimination des Virus durch neutralisierende Antikörper. Es hat sich gezeigt, dass bestimmte Menschen sich mit HIV infizieren können, aber es zu keinem Zeitpunkt zu AIDS-typischen Symptomen kommt, ohne die Einnahme antiretroviraler Therapie (ART). Solche Menschen werden als Elite Controller bezeichnet. Ihr Organismus kann selbst die Viruslast in sehr geringen Grenzen halten (< 50 Kopien/ml). Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss von N-Glykosylierungen in der Entstehung von Elite Controller zu untersuchen und prozentuell eine Tendenz zu schaffen, inwieweit die Glykosylierungsdichte des Env-Proteins entscheidend ist. Es konnte gezeigt werden, dass eine immunologische Kontrolle auch auf der B-Zellebene stattfinden kann. Als Hinweis dient die geringe Glykosylierungsdichte im Bereich CD4bs und MPER, die indirekt über MHC Klasse II zu einer erhöhten Produktion von Antikörpern führen kann. Bisher wurde bei Elite Controller die T-Zellebene als mögliche immunologische Kontrolle beschrieben, jedoch gibt diese Arbeit hinweise, dass auch eine immunologische Kontrolle mittels Antikörper möglich ist. Die glykosylierten Zielepitope können eine große Hilfe sein für das Aussehen eines späteren Impfstoffs. / Predicted N-linked glycosylations loom large in env-gene of hiv and do not only function as an escape mechanism to avoid elimination of hiv by neutralising antibodies. Some people can become infected with hiv and never require antiretroviral medication and also never develop an AIDS-related disease. These people are the so called elite controler. Their immune system can dam the viral load of the virus in low-level (< 50 copies/ml). The aim of this thesis ist o show how predicted n-linked glycosylation influence the genesis of an elite controler and how glycosylation density is crucial for their development. One can show that there is also an immunological controll on the human B cell line. The low glycosylation density in CD4 binding site and MPER affects indirectly the higher concentration of neutralising antibodies by major histocompatibility complex type II. Previously the immunological control in elite controler was described by the T cell line but this thesis gives directions that an immunological control can be done also by antibodies. The env´s parts whith lower glycyosylation can be an instrument fort he later development of a vaccine.

Hintergrund: Die weltweit höchsten HIV-Prävalenzen finden sich im südlichen Afrika. In den letzten Jahren gelang in dieser Region die massive Ausweitung der Verfügbarkeit antiretroviraler Medikamente – ein großer Erfolg im Kampf gegen HIV und AIDS. Doch nur durch regelmäßiges Viruslastmonitoring können die Therapieerfolge nachhaltig gesichert werden. In vielen Ländern des südlichen Afrikas ist die Verfügbarkeit von Viruslasttests noch unzureichend. Gründe dafür sind die hohen Kosten und die Komplexität kommerzieller Testsysteme. Als Alternative für ressourcenknappe Regionen wurde eine qualitative PCR-Minipool-Strategie zum kombinierten Nachweis von virologischem Versagen und Medikamentenresistenzen vorgeschlagen. In dieser Arbeit sollte diese Methode an die Gegebenheiten des südlichen Afrikas adaptiert und im Rahmen einer Studie validiert werden. Methoden: Die qualitative PCR wurde zunächst für HIV-1 Subtyp C optimiert. Dafür wurden Primer designt und in eine Nested-PCR integriert. Das Detektionslimit der optimierten Methode wurde bestimmt, um den HIV-1 RNA-Eintrag in die RT-PCR so abstimmen zu können, dass trotz der qualitativen Natur der PCR eine Unterscheidung zwischen hoch- und niedrigpositiven Proben möglich war. Im Rahmen einer Studie an 50 südafrikanischen Patientenproben wurde die qualitative PCR-Minipool-Strategie mit der Referenzmethode verglichen. An einigen positiv getesteten Proben wurde eine genotypische Resistenztestung durchgeführt. Ergebnisse: Das Detektionslimit der Nested-PCR betrug 20 RNA-Kopien. Daraus wurde der optimale RNA-Eintrag in die RT-PCR abgeleitet. 50 Patientenproben wurden in 10 Minipools à 5 Proben getestet, anschließend erfolgte die Dekonvolution der 7 positiven Pools. Die qualitative PCR-Minipool-Strategie detektierte 10 der 11 Patientenproben mit einer Viruslast über 1.000 Kopien/ml. Die Übereinstimmung mit der Referenzmethode betrug 98 %, die diagnostische Sensitivität für die Detektion von Therapieversagern betrug 91 %, der negative prädiktive Wert 98 %. Die Spezifität und der positive prädiktive Wert betrugen jeweils 100 %. Durch die Minipool-Methode konnten 10 % der Tests eingespart werden. Vier positiv getestete Patientenproben wurden der genotypischen Resistenztestung zugeführt. Alle wurden erfolgreich sequenziert und resistenzassoziierte Mutationen wurden identifiziert. Schlussfolgerung: Die konsequente Virussuppression verbessert die Gesundheit der Patienten unter ART und ist eine Schlüsselmaßnahme auf dem Weg zur Beendigung der HIV-Pandemie. Viele Länder des südlichen Afrikas verfügen jedoch noch nicht über angepasste Technologien zum Monitoring der Viruslast. Die in dieser Arbeit optimierte Methode zeigte bei der qualitativen Viruslastbestimmung von 50 südafrikanischen Patientenproben eine hervorragende Übereinstimmung mit der Referenzmethode. Durch die Kombination mit einer genotypischen Resistenztestung bietet sie darüber hinaus wichtige Informationen über die Ätiologie des Therapieversagens. Dem behandelnden Arzt hilft das bei der Entscheidung über die Notwendigkeit einer Therapieumstellung. Durch ihr anpassungsfähiges und simples Testdesign ist die qualitative PCR-Minipool-Strategie für die Anwendung in ressourcenknappen Regionen des südlichen Afrikas geeignet. / Background: The highest HIV prevalences are found in southern African countries. Throughout the last years, antiretroviral therapy was made widely available in this region – a tremendous success in the fight against HIV and AIDS. Viral load monitoring is necessary to safeguard the treatment success. Availability of viral load tests is still limited in many countries in southern Africa, due to high costs and complexities of commercial viral load assays. A qualitative PCR minipool strategy for the combined detection of virologic failure and drug resistance was suggested to meet the needs of resource limited settings. We aimed to adapt this method to the requirements of southern African countries and to conduct a study for its validation. Methods: A qualitative PCR was optimised for HIV-1 Subtype C. Therefore, we designed primers as part of a nested PCR. The limit of detection of the optimised PCR was determined. Subsequently, a HIV-1 RNA input was chosen that allowed discrimination between samples with virologic failure (high viral load, positive test result) and viral suppression (low viral load, negative test result). A study including 50 south African specimens was conducted to compare the qualitative PCR strategy with a reference method. Results: The limit of detection of the nested PCR was found at 20 RNA copies. Out of 50 south African specimens, we constructed 10 minipools, each consisting of five individual specimens. Deconvolution of 7 positive tested pools followed. The qualitative PCR minipool strategy detected 10 out of 11 specimens with a viral load above 1.000 copies/ml. Thus, agreement with the reference method was 98 %. Diagnostic sensitivity for the detection of virologic failure was 91 %, negative predictive value 98 %. Specificity and positive predictive value were 100 %, respectively. Efficiency of the pooling method was 10 %. Sequencing and a genotypic drug resistance analysis were performed on four specimens. Conclusion: Durable Virus suppression improves health in individual patients receiving ART and is crucial to end the HIV epidemic as a global health threat. Many countries in southern Africa are lacking suitable methods for viral load monitoring. Screening for virologic failure in 50 south African specimens, our assay showed excellent agreement with the reference method. The combination with a genotypic drug resistance test allows to investigate the aetiology of the virologic failure and the need for a switch to second line therapy. Thanks to its adaptable and simple design, the qualitative PCR-Minipool strategy is eligible for resource limited settings in southern Africa.

Die Verwendung von Dried Blood Spots zur serologischen Diagnostik auf Antikörper gegen opportunistische Erreger im Rahmen einer HIV Infektion, wurde unter simulierten afrikanischen Extrembedingungen validiert. Ziel war es zu zeigen, dass Dried Blood Spots unter idealen Lagerungsbedingungen für 4 Wochen stabil bleiben und anschliessend eine valide Antikörperdiagnostik möglich ist. Diese Methode kann als Möglichkeit für einen einfachen und kostengünstigen Probentransport in Tansania dienen. / The use of dried blood spots for antibody detection under tropical conditions was evaluated for a 12 week period under several storage conditions which should simulate african climate. We could show that DBS can be used for blood samples, obtained in rural african areas, to ship them to urban laboratory centers without loosing antibody stability when stored in gas-impermeable bags with desiccant.

Erlangen, Nürnberg, University, Diss., 2007. / Enth. 1 Sonderabdr. aus: AIDS ; 19. 2005.

Zugl.: Düsseldorf, Univ., Diss., 2009

Zugl.: Düsseldorf, Univ., Diss., 2009

Zugl.: Linz, Univ., Diplomarbeit, 2004 / Text teilw. dt., teilw. engl.

Freiburg i. Br., Univ., Diss., 2007.

Im Jahr 2015 wurde Plasmaproben von 161 HIV-positive Menschen auf HIV-Drug-Resistance untersucht. Die Patienten waren therapienaiv und wurde am Lighthouse-Hospital in Lilongwe, die Hauptstadt Malawis behandelt. Es zeigte sich eine HIVDR von insgesamt 17% welche aus mehreren Gesichtspunkte dargestellt worden sind, um zu zeigen ob 20105 in Malawi eingesetzte first-line Therapieregime eine gute Wirksamkeit zeigte. / The thesis investigates the prevalence of drug resistant HIV-Infections in non-treated patients in 2015 at the Lighthouse Hospital in Lilongwe, the capital city of Malawi. 161 plasma samples have been collected and analyzed to look into the rates of HIVDR in the collective and examine how this can be related to national HIVDR levels, the WHO guidelines and put in perspective how the results may have had an impact in the evolution of ART in Africa, but also worldwide. Firstly HIV-RNA was isolated from the plasma samples. The HIV-RNA was then transcribed in DNA and afterwards amplified to collect multiple copies of the gag-pol area of the genome, which contains the genetic information for the HIV Reverse Transcriptase (RT) and Protease (P). The experiments concluded with sequencing the gag-pol area of the HIV-DNA and entering the sequences in the Databank of the Stanford University to establish the HIV-Subtype and detect HIVDR and its severity in the drug classes of Protease Inhibitors (PI) as well as Nucleoside Reverse Transcriptase Inhibitors (NRTI) and Non-nucleoside Reverse Transcriptase Inhibitors (NNRTI). HIV RNA was isolated in 100 samples and were successfully sequenced. An overall rate of 17% mutations associated with HIVDR was found. Some samples showed multiple mutations, 13 % in the class of NNRTI, 8 in the class of PI and 1% in the class of NRTI. A further examination showed the severity of the HIVDR mutations in these drug classes and some particular substances that were recommended as first-line therapy regime by national guidelines in Malawi. In 2015 TLE (ART consisting of Tenofovir and Lamivudine, two NRTIs as well as Efavirenz, an NNRTI) was recommended as first-line regime by nationals guidelines. 13% high- and intermediate-level HIVDR was found for Efavirenz. There was a significant higher probability for a Patient in the group to show an HIVDR for Efavirenz in comparison to other substances of the first-line drug regime. The TLE Regime which has been used in 2015 at the Lighthouse Hospital in Lilongwe had an overall good effect in the therapy of HIV-Infections. Still the results show that 12% of the patients may suffer from poor response due to HIVDR. In these cases a transmitted HIVDR maybe assumed in these non treated patients. These may seem alarming, but it is not sure if the patients were forward about their therapy, or if maybe drug sharing or self therapy with drugs from black market could have been an issue. In conclusion these high rates of HIVDR in the drug class of NNRTI was also seen world wide in other examinations. As a response, the WHO updated Guidelines recommend since 2018 other ART regimes consisting of a combination with Integrase Inhibitors (INI) when available. Studies show that INI are less susceptible to develop an HIVDR due to a high resistance barrier. Still this medication is expensive an not always available in poor countries. The annual reports of UNAIDS give a positive development in the fight to contain HIV world-wide.

HINTERGRUND: Um den Erfolg einer antiretroviralen HIV-Therapie zu kontrollieren und Therapieversagen suffizient aufzudecken ist die quantitative Messung der HIV-1 RNA der Bestimmung der CD4-Zellzahl sowie der Beurteilung anhand der Klinik des Patienten überlegen. Die Viruslastbestimmung ist jedoch ein sehr teures Verfahren, sodass Kosten und Infrastruktur häufig die begrenzende Komponente für die Anwendung darstellen. Das gilt besonders für arme Länder, in denen die technische Entwicklung des Gesundheitssystems wenig fortgeschritten ist. In aktuellen Studien konnte gezeigt werden, dass das Poolen von Blutproben, bei einer an die klinische Relevanz angepassten Schwelle, ein effizientes Verfahren ist, um die ART mittels Viruslastbestimmung zu überwachen. Dies gilt, wenn die Therapieversagerquote niedrig ist. In Ländern, in denen der Kostenreduktion der Viruslastbestimmung eine besondere Wichtigkeit zukommt, sind die Durchseuchungsrate und die Therapieversagerquote jedoch oft hoch. METHODEN: Es wurde das Poolen von Blutplasmaproben, DBS und DPS bei einer Population mit hoher Therapieversagerquote untersucht. Ein Pool wurde jeweils aus fünf Einzelproben angefertigt. Zur Auswertung der Pools aus flüssigen Plasmaproben wurde ein Algorithmus zur Vereinfachung der Dekonvolution angewandt. ERGEBNISSE: Die Effizienz der Methode bei DPS (n=185) und flüssigem Plasma (n=385) lag zwischen 34,29% und 47,57%. Die Anwendung des Poolingsystems an DBS (n=100) erwies sich als wenig rentabel. Die Effizienz beim Gebrauch von DPS war am höchsten. Die Kosten pro Test konnten hier bei einem negativen Vorhersagewert von 95% und minimalem technischen Aufwand auf fast die Hälfte (21 US$, statt 40 US$ pro Assay) reduziert werden. SCHLUSSFOLGERUNG: Durch die Kombination von Vorauswahlkriterien und Minipoolmethode können die Kosten für das virologische Monitoring der antiretroviralen Therapie auch in Entwicklungsländern gesenkt werden, ohne wesentliche Verluste in Genauigkeit und Validität der Methode verzeichnen zu müssen. DPS stellen eine erfolgsversprechende Möglichkeit dar, die Viruslastbestimmung auch in abgelegen Regionen ohne entsprechenden Laboratorien zu ermöglichen. / BACKGROUND: Quantitative human immunodeficiency virus (HIV) RNA load testing surpasses CD4 cell count and clinical monitoring in detecting antiretroviral therapy (ART) failure; however, its cost can be prohibitive. Recently, the use of pooling strategies with a clinically appropriate viral load threshold was shown to be accurate and efficient for monitoring when the prevalence of virologic failure is low. METHODS: The pooling of blood plasma, dried blood spots, and dried plasma spots were evaluated. 5 individual samples were mixed in one minipool. A deconvolution algorithm was used to identify specimens with detectable viral loads in pools of blood plasma. RESULTS: The efficiency of DPS (n=185)and liquid blood plasma (n=385) reached 34,29% and 47,57%. Minipools of 5 dried blood spots had the best efficiency overall and were accurate at a >95% negative predictive value with minimal technical requirements. CONCLUSIONS: In resource-constrained settings, a combination of preselection of patients with low pretest probability of virologic failure and pooled testing can reduce the cost of virologic monitoring without compromising accuracy.