Das COVID-19-Virus mutiert. Was bedeutet das für Impfstoffe?

Zu Beginn des zweiten Lebensjahres mit dem neuen Coronavirus SARS-CoV-2 feiert das Virus seine Invasion der Weltbevölkerung mit noch mehr mutierten Formen, die ihm helfen, sich leichter von Mensch zu Mensch zu verbreiten.Einer, der erstmals im Dezember in Großbritannien entdeckt wurde, hat bereits Alarm geschlagen, ob das COVID-19-Virus jetzt dem Schutz entgeht, den Impfstoffe, die gerade eingeführt werden, bieten könnten. Die Variante wurde auch in den USA bereits gefunden, U.K. beamte haben die Sperren in England verschärft, Schottland und Wales, und über die Feiertage, mehr als 40 Länder verboten Reisende aus der Region, um zu verhindern, dass sich die neue Sorte auf andere Teile der Welt ausbreitet. Gesundheitsbeamte sind auch besorgt über einen anderen Stamm in Südafrika, der resistenter gegen Impfschutz werden könnte. Diese Variante enthält einige Mutationen in Schlüsselbereichen, auf die Antikörper abzielen, die durch den Impfstoff erzeugt werden.Wie genau sich die neuen Stämme auf infizierte Menschen auswirken — etwa ob sie schwerere Symptome entwickeln – und ob sie zu mehr Krankenhausaufenthalten und Todesfällen führen können, ist noch nicht klar. Wissenschaftler verstärken jedoch ihre Bemühungen, mehr Proben von infizierten Patienten genetisch zu sequenzieren, um zu erfahren, wie weit verbreitet sie sind. Bisher gibt es genug Hinweise, um Experten für öffentliche Gesundheit zu beunruhigen.

Die Tatsache, dass sich SARS-CoV-2 in potenziell gefährlichere Stämme verwandelt, ist keine Überraschung. Viren mutieren. Sie müssen, um eine kritische Auslassung in ihrem Make-up auszugleichen. Im Gegensatz zu anderen Krankheitserregern wie Bakterien, Pilzen und Parasiten haben Viren keine der Maschinen, die benötigt werden, um mehr Kopien von sich selbst zu machen, so dass sie sich nicht alleine vermehren können. Sie verlassen sich voll und ganz auf die Entführung der Fortpflanzungswerkzeuge der Zellen, die sie infizieren, um ihre Nachkommen zu erzeugen.

Solche Trittbrettfahrer zu sein, bedeutet, dass sie nicht wählerisch sein können, was ihre Gastgeber angeht, und mit jeder Mobilfunkausrüstung auskommen müssen, die sie finden können. Das führt im Allgemeinen zu einer Flut von Fehlern, wenn sie sich einschleichen, um ihren genetischen Code zu kopieren; Infolgedessen gehören Viren zu den schlampigsten Genomen unter Mikroben. Der Großteil dieser Fehler ist bedeutungslos – Fehlstarts und Sackgassen —, die keine Auswirkungen auf den Menschen haben. Aber wenn mehr Fehler gemacht werden, steigen die Chancen, dass man das Virus besser von einer Person zur anderen rutschen lässt oder mehr Kopien von sich selbst abpumpt, dramatisch an.Glücklicherweise erzeugen insbesondere Coronaviren diese genetischen Fehler langsamer als ihre Cousins wie Influenza und HIV — Wissenschaftler, die Tausende von Proben von SARS-CoV-2 von COVID-19-Patienten sequenzierten, stellten fest, dass das Virus etwa zwei Fehler pro Monat macht. Laut GISAID, einer öffentlichen genetischen Datenbank des Virus, hat dies bisher zu etwa 12,000 bekannten Mutationen in SARS-CoV-2 geführt. Und einige schaffen durch Zufall eine größere Bedrohung für die öffentliche Gesundheit.Nur wenige Monate nach der Identifizierung von SARS-CoV-2 in China im vergangenen Januar löste beispielsweise eine neue Variante namens D614G den ursprünglichen Stamm ab. Diese neue Version wurde die dominierende, die einen Großteil Europas, Nordamerikas und Südamerikas infizierte. Virusexperten sind sich immer noch nicht sicher, wie wichtig D614G, benannt nach dem Ort, an dem sich die Mutation im viralen Genom befindet, für menschliche Krankheiten war. Aber bisher zeigen Blutproben von Menschen, die mit dem Stamm infiziert sind, dass das Virus immer noch vom Immunsystem neutralisiert werden kann. Das bedeutet, dass die aktuellen Impfstoffe, die auf der ganzen Welt eingeführt werden, auch vor diesem Stamm schützen können, da die Schüsse entworfen wurden, um ähnliche Immunantworten im Körper zu erzeugen. „Wenn die Öffentlichkeit darüber besorgt ist, ob die Impfstoffimmunität diese Variante abdecken kann, lautet die Antwort ja“, sagt Ralph Baric, Professor für Epidemiologie, Mikrobiologie und Immunologie an der University of North Carolina Chapel Hill, der Coronaviren seit mehreren Jahrzehnten untersucht.

Die sogenannte N501Y-Variante (einige Gesundheitsbeamte nennen sie auch B.1.1.7.), die kürzlich in Großbritannien und den USA entdeckt wurde, kann eine andere Geschichte sein. Basierend auf Labor- und Tierstudien glauben die Forscher, dass sich dieser Stamm leichter zwischen Menschen ausbreiten kann. Das sei keine Überraschung, sagt Baric, da bis zu diesem Zeitpunkt der größte Teil der Weltbevölkerung nicht SARS-CoV-2 ausgesetzt war. Das bedeutet, dass die Stämme, die besser von einer Person zur anderen springen können, vorerst den Vorteil haben, ihren genetischen Code zu verbreiten. Aber da immer mehr Menschen gegen das Virus geimpft und geschützt werden, kann sich das ändern. „Die Selektionsbedingungen für die Virusevolution begünstigen derzeit eine schnelle Übertragung“, sagt er. „Aber da immer mehr Menschen immun werden, ändert sich der Selektionsdruck. Und wir wissen nicht, in welche Richtung das Virus gehen wird.“Im schlimmsten Fall könnten diese Veränderungen dazu führen, dass das Virus gegen die Immunzellen resistent wird, die durch derzeit verfügbare Impfstoffe erzeugt werden. Die aktuellen Mutanten sind die ersten Versuche des Virus, seine Kooptierung der menschlichen Bevölkerung als virale Kopiermaschinen zu maximieren. Sie könnten aber auch als Rückgrat dienen, auf dem SARS-CoV-2 eine nachhaltigere und stabilere Übernahme aufbaut. Wie ein Gefangener, der einen Jailbreak plant, wartet das Virus auf seine Zeit und bricht die Abwehrkräfte ab, die das menschliche Immunsystem aufgebaut hat. Zum Beispiel kann das Virus auf eine Weise mutieren, die die Zusammensetzung seiner Spike-Proteine verändert – den Teil des Virus, an dem die Antikörper des Immunsystems zu haften versuchen, um das Virus zu neutralisieren. Und diese eine Mutation reicht möglicherweise nicht aus, um das Virus vor diesen Antikörpern zu schützen. Aber zwei oder drei vielleicht.Die größte Sorge im Moment, sagt Baric, ist, dass es bereits zwei oder drei Varianten von SARS-CoV-2 gibt, die Mutationen an genau solchen Stellen aufweisen, „wo zusätzliche Mutationen eine signifikantere Veränderung in Bezug auf die Übertragbarkeit oder Virulenz bewirken können.“Der beste Weg, diese Entwicklung zu überwachen, besteht darin, das Virus so oft wie möglich bei so vielen infizierten Menschen zu sequenzieren. Nur wenn man verfolgt, wie sich SARS-CoV-2 verändert, können Wissenschaftler hoffen, den gefährlichsten und potenziell tödlichsten Mutationen einen Schritt voraus zu sein. Im Nov. Die US-amerikanischen Zentren für Krankheitskontrolle (CDC) haben ein Sequenzierungsprogramm gestartet, das jeden Staat auffordert, jede zweite Woche 10 Proben von infizierten Personen zu senden, um Änderungen im SARS-CoV-2-Genom konsistenter zu verfolgen. Aber es ist ein freiwilliges Programm. „Es ist immer noch keine nationale Anstrengung, es ist freiwillig und es gibt keine spezielle Finanzierung dafür“, sagt Baric. „Komm schon, wir sind im 21.Jahrhundert – lass uns ins 21.Jahrhundert eintreten.“Ohne erhebliche Bundesmittel, die speziell für die Sequenzierung von SARS-CoV-2-Genomen bestimmt sind, wird der größte Teil der Arbeit in den USA derzeit von Wissenschaftlern an akademischen Zentren wie dem Broad Institute of MIT und Harvard und der University of Washington durchgeführt. Seit Anfang letzten Jahres arbeitet die CDC daran, SARS-CoV-2-Viren aus Patientenproben in Partnerschaft mit einigen dieser akademischen Labors sowie staatlichen und lokalen Gesundheitsämtern und kommerziellen Diagnosefirmen im Konsortium SARS-CoV-2-Sequenzierung für öffentliche Gesundheit besser zu charakterisieren Notfallmaßnahmen, Epidemiologie und Überwachung (SPHERES) „Wenn wir einen von 200 Fällen sequenzieren, fehlen uns viele Informationen“, sagt Baric. „Wenn wir etwa 20% der Fälle sequenzieren, könnten wir anfangen, etwas zu sehen, und wir wären im Ballspiel, um neue Varianten zu finden. Wir könnten hier in den USA wahrscheinlich einen besseren Job machen.“

Andere Länder arbeiten ebenfalls an diesen Bemühungen. Das Vereinigte Königreich ist seit langem führend in der genetischen Sequenzierung, und wahrscheinlich wegen ihrer Bemühungen waren in der Lage, die neue Variante relativ schnell zu identifizieren, nachdem es entstanden ist. Weltweit haben Wissenschaftler auch genetische Sequenzen von SARS-CoV-2 in der öffentlichen GISAID-Datenbank veröffentlicht.

Dr. Anthony Fauci, Direktor des National Institute of Allergy and Infectious Diseases und Chief Medical Advisor des designierten Präsidenten Joe Biden, sagt, dass seine Teams die neuen Varianten sequenzieren und untersuchen, um besser zu verstehen, welche Auswirkungen sie auf die Krankheit haben könnten, wie nahe sie sein könnten Verursachen schwerere Krankheiten und, was noch wichtiger ist, wenn mehr Menschen geimpft werden, ob die neuen Varianten dem Schutz der Impfstoffe entgehen können, von denen wir wissen, dass sie heute funktionieren.Die gute Nachricht ist, dass, wenn die Mutantenstämme gegen die aktuellen Impfstoffe resistent werden, die mRNA-Technologie hinter Pfizer-BioNTech und Moderna es den Unternehmen ermöglichen sollte, neue Impfstoffe zu entwickeln, ohne die gleiche langwierige Entwicklung und Prüfung, die die Originale benötigten. „Die mRNA-Plattform ist äußerst flexibel zu drehen“, sagt Fauci. Wenn ein neuer Impfstoff benötigt würde, würde er von der Food and Drug Administration als Stammänderung des Virusziels behandelt, ähnlich wie Grippeimpfungen jedes Jahr modifiziert werden. „Das könnte man ziemlich schnell rausholen“, sagt Fauci, nachdem er in Tests mit einigen Dutzend Menschen gezeigt hat, dass der neue Impfstoff zufriedenstellende Mengen an Antikörpern und Schutz gegen das mutierte Virus produziert.Die Verfolgung jeder Veränderung, die das Virus vornimmt, wird entscheidend sein, um die Zeit zu gewinnen, die benötigt wird, um die Impfstoffziele zu verschieben, bevor SARS-CoV-2 zu weit voranschreitet, als dass Wissenschaftler aufholen könnten. „Wir nehmen sie ernst und werden sie genau verfolgen, um sicherzustellen, dass wir nichts verpassen“, sagt Fauci.

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