Rekombinationsbewusste Rekonstruktion der Phylogenie des Hepatitis-B-Virus

Hunderte Millionen Menschen auf allen Kontinenten sind derzeit mit dem Hepatitis-B-Virus (HBV) infiziert. Das HBV wird durch engen Kontakt mit infizierten Körperflüssigkeiten übertragen - einschließlich sexueller und perinataler Übertragung, und hat keine bekannte Lagerstelle in der Umwelt oder bei Tieren. Seine Verbreitung ist daher eng mit der Bewegung von Menschen verknüpft, deren frühere Populationsdynamik und Migrationsrouten die heutige Struktur der genetischen Vielfalt des Virus wahrscheinlich weitgehend geprägt haben. Trotz dramatischer Fortschritte in der molekularen Virologie in den letzten Jahrzehnten und der Entdeckung alter HBV-Genome aus archäologischen Überresten bleibt die Evolutionsgeschichte dieses Virus ein großes Geheimnis.

Es ist bekannt, dass HBV häufig genetische Rekombinationen durchführt. Dies führt zu horizontalen Übertragungen von genetischem Material zwischen Stämmen und kann zu starken Verzerrungen bei phylogenetischen Rekonstruktionen führen, die nur vertikale Diversifizierungsprozesse berücksichtigen. Eine genaue Darstellung der Evolutionsgeschichte dieses Virus würde daher die Verwendung phylogenetischer Modelle erfordern, die die genetische Rekombination zwischen den Stämmen explizit berücksichtigen, was bekanntermaßen ein schwieriges mathematisches und rechnerisches Problem darstellt.

Mit diesem Projekt wollen wir eine bestehende Methode, die für die Analyse rekombinierender bakterieller Genome entwickelt wurde (das im BEAST2-Paket Bacter implementierte clonalOrigin-Modell), für die Analyse molekularer HBV-Datensätze nutzen. Dazu gehören die Anpassung der Methode an kurze zirkuläre Genome, die Abstimmung des MCMC-Samplings zur Verbesserung der Schlussfolgerungen und die Verfeinerung der Posterior-Wahrscheinlichkeitsdarstellung der geschätzten Vorfahren-Rekombinationsgraphen. Letztendlich werden wir die Methode auf einen Datensatz anwenden, der moderne und alte HBV-Genomsequenzen umfasst, um weitere Einblicke in die Evolutionsgeschichte dieses Virus zu erhalten.