Corona-Mutanten helfen dem Virus bei Verbreitung

Erst vor kurzem berichteten Forschende, dass das Coronavirus SARS-CoV-2 wohl dauerhaft bleiben wird. Von besonderer Bedeutung sind hierbei auch die verschiedenen Mutanten, die dem Virus helfen, sich durchzusetzen. Bislang sind bereits rund 100 Mutationen bekannt.

„In den vergangenen Monaten haben sich mehrere Varianten des Coronavirus SARS-CoV-2 massiv verbreitet. Gerade die zuerst in Großbritannien (B.1.1.7) und Südafrika (B.1.351) festgestellten Varianten treten weltweit vermehrt auf“, schreibt das Bundesministerium für Gesundheit auf dem Portal „Zusammen gegen Corona“. Auch die sogenannte Indien-Variante ist inzwischen in Europa angekommen. Die verschiedenen Varianten helfen dem Coronavirus, sich durchzusetzen.

Mutationen und Varianten in zehn Ländern verfolgt

Im April 2020 gab es weltweit nur etwa zehn dominante Mutationen des Coronavirus SARS-CoV-2. Bis zum Frühjahr 2021 ist ihre Zahl jedoch rasant angestiegen. Laut einer aktuellen Mitteilung des Universitätsklinikums Erlangen sind heute etwa 100 Mutationen bekannt.

Eine umfassende Analyse dazu liefert nun ein Forschungsteam um Dr. Stefanie Weber und Gastprofessor Prof. Dr. Dr. h. c. Walter Doerfler vom Virologischen Institut – Klinische und Molekulare Virologie des Universitätsklinikums Erlangen.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verfolgten das Auftreten von Virusmutationen und -varianten ab Beginn der Pandemie in definierten Zeitintervallen in zehn Ländern: Großbritannien, Südafrika, Indien, USA, Brasilien, Russland, Frankreich, Spanien, Deutschland sowie China.

Dabei arbeiteten die Erlanger Fachleute mit Forschenden in den USA zusammen: von der University of California in Davis/Sacramento (Prof. Harold Burger und Prof. Barbara Weiser) und der UCLA Fielding School of Public Health in Los Angeles (Prof. Christina Ramirez). Ihre Studie wurde vor kurzem in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift „EMBO Molecular Medicine“ veröffentlicht.

Vorgang könnte sich trotz Impfung weiterentwickeln

Während der ungehemmten weltweiten Ausbreitung und rapiden Vermehrung des Coronavirus SARS-CoV-2 sind zahlreiche Mutanten und Varianten entstanden. „Dieser Vorgang dauert an und könnte sich trotz Impfung weiterentwickeln, falls es nicht schnell genug gelingt, die Ausbreitung einzudämmen“, erklärt Prof. Doerfler.

„Es ist aber noch unbekannt, ob die Infektion mit bestimmten SARS-CoV-2-Mutanten mit der Art und der Schwere einer COVID-19-Erkrankung in spezifischer Weise zusammenhängt.“

Bis März 2021 ist die Zahl der Coronavirus-Mutationen rasant angestiegen. Bereits bis Ende Januar 2021 wurden laut den Fachleuten neben den bisher bekannten Virusvarianten (Variants of Concern) aus Großbritannien, Südafrika, Brasilien und Kalifornien/USA weltweit zwischen 70 und 100 neue Mutationen im SARS-CoV-2-Genom nachgewiesen.

Inzwischen kam eine neue Variant of Concern hinzu: „Ende April 2021 verfolgten wir mit Bestürzung die Explosion der SARS-CoV-2-Infektionen in Indien mit mehr als 353.000 Fällen und 2.812 Toten pro Tag – die höchsten weltweit je ermittelten Fallzahlen“, sagt Dr. Weber. „Die bisher bekannten Virusvarianten könnten ansteckender und auch potenziell krankmachender sein als das ursprüngliche Virus aus Wuhan.“

Schutzfunktion menschlicher Zellen ausgenutzt

Für ihre aktuelle Forschungsarbeit analysierten die Autorinnen und Autoren weltweit über 380.500 SARS-CoV-2-RNA-Sequenzen von der Wissenschaftsplattform GISAID, die freien Zugang zu Genomen liefert, auf Mutanten und Varianten.

Zusätzlich untersuchten die Forschenden über 1.750 dieser RNA-Sequenzen detailliert auf Änderungen von Virusproteinen. Dabei betrachteten sie die Entwicklung in vier Zeitintervallen: Januar 2020 bis April/Mai 2020, April/Mai 2020 bis Juli/August 2020, Juli/August 2020 bis Dezember 2020 sowie Dezember 2020 bis März/April 2021.

„Aus der Detailanalyse der Mutationen ergab sich ein interessanter Hinweis“, so Dr. Stefanie Weber. „Mehr als 50 Prozent der weltweit registrierten Mutanten kamen durch einen Austausch der Basen Cytosin und Uracil im RNA-Genom von SARS-CoV-2 zustande. Dabei hat das Virus es offenbar geschafft, eine vermeintliche Schutzfunktion menschlicher Zellen – möglicherweise das sogenannte APOBEC-System – für seine Zwecke auszunutzen.“

Gefährlicher Begleiter für längere Zeit

Dass sich Mutanten rasant verbreiten, unterstützt auch die SARS-CoV-2-Vermehrung. „Es ist zu befürchten, dass die hohe Effizienz der Mutagenese langfristig erhebliche Probleme für die Therapie und die Impfprogramme gegen das Virus generieren könnte“, so Prof. Doerflers Einschätzung der Lage.

„Wahrscheinlich wird SARS-CoV-2 für längere Zeit ein gefährlicher Begleiter für uns bleiben.“ Aber auch ein zweites Szenario wäre unter Umständen denkbar: Wie es in der Mitteilung heißt, kann sich das System im Laufe einer extremen Mutationsbildung erschöpfen und das Virus die Fähigkeit zur Vermehrung verlieren. Allerdings gibt es für SARS-CoV-2 dafür derzeit keine Hinweise.

Weil SARS-CoV-2-RNA-Proben außer in Großbritannien nur in wenigen Ländern systematisch sequenziert, das heißt genetisch analysiert werden, kann die Rolle der vielen bereits identifizierten Mutanten im Infektionsgeschehen nicht adäquat beurteilt werden.

„Sequenzierungstechnologien und schnelle PCR-Tests sollten sich also baldmöglichst in Deutschland etablieren, denn es ist für die COVID-19-Diagnose und -Therapie sowie für die Impfstoff(weiter)entwicklung essenziell, Virusmutanten und -varianten zu verstehen. Je länger wir die Impfung verzögern, umso schneller können sich neue Mutanten durchsetzen und den Impferfolg langfristig infrage stellen“, sagt Walter Doerfler.

In diesem Zusammenhang merkt der Wissenschaftler kritisch an: „Solange wir uns auf Antigen-Schnelltests verlassen, die in mindestens 35 Prozent der Fälle falsch negative Ergebnisse liefern, werden wir die COVID-19-Pandemie nicht beherrschen.“

Auch nach der nun in EMBO Molecular Medicine veröffentlichten Studie sind noch viele Fragen offen: Wie wirkt sich eine Infektion mit einer neuen Mutante auf den Krankheitsverlauf aus? Welche Mutanten und Varianten setzen sich tatsächlich durch und warum? Wie lange wird das Coronavirus SARS-CoV-2 seine „Strategie“ noch durchhalten? Und wie erfolgreich sind die Impfstrategien?

„Wir möchten keine Panik machen, aber das Problem klar benennen und aufzeigen, was da gerade passiert“, so Prof. Doerfler. (ad)

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