Mutationen, Varianten und Stämme! Oh je!

Während die Impfungen gegen das Schwere Akute Respiratorische Syndrom-Coronavirus-2 (SARS-CoV-2), das Virus, das die Coronavirus-Krankheit-19 (COVID-19) verursacht, im Gange sind, sorgen Nachrichten über Virusmutationen oder -varianten für erhebliche Unruhe und Stress. Sollten wir alarmiert sein? Wie weit haben sich diese Varianten verbreitet und verursachen sie schwerere Erkrankungen? Werden aktuelle Therapien und neue Impfstoffe gegen sie wirken? Können sie durch Virustests nachgewiesen werden? Wir haben viele Fragen und leider nur sehr wenige endgültige Antworten zu diesem Zeitpunkt. Lassen Sie uns einen Blick darauf werfen, wie und warum diese Virusmutationen auftreten und welchen Status die bisher identifizierten Hauptvarianten haben.

Wie und warum mutieren Viren?

Die Begriffe “Mutation”, “Variante” und “Stamm” werden oft synonym verwendet, haben jedoch leichte Nuancen (Lauring & Hodcroft, 2021). Eine Mutation bezieht sich auf die tatsächliche Veränderung der DNA-Sequenz des genetischen Materials des Wildtyps bzw. des ursprünglichen Virus, die in der Natur aufgetreten ist. Bei der in Großbritannien gefundenen “Variant of Concern” (VOC) 202012/01 trat beispielsweise eine Mutation in der Rezeptorbindungsdomäne (RBD) des Spike-Proteins an Position 501 auf, wo die Aminosäure Asparagin (N) durch Tyrosin (Y) ersetzt wurde (Centers for Disease Control and Prevention [CDC], 2021a). Bei der D614G-Mutation wurde an der 614. Aminosäureposition des Spike-Proteins die Aminosäure Aspartat (D) durch Glycin (G) ersetzt. Bis Ende 2020 hatten Wissenschaftler über 12.000 Mutationen im SARS-CoV-2-Genom identifiziert (Callaway, 2020). Varianten beziehen sich auf eine bestimmte Region des Genoms, die sich zwischen zwei Genomen unterscheidet. Eine Variante ist ein Stamm, wenn er einen anderen Phänotyp oder eine andere physikalische Eigenschaft hat, wie z. B. einen Unterschied in der Antigenität, Übertragbarkeit oder Virulenz (Lauring & Hodcroft, 2021).

Im Grunde genommen mutieren alle Viren. Viren vermehren sich, wenn sie Zellen infizieren und den Wirt nutzen, um Kopien von sich selbst herzustellen. Viren wie Influenza und SARS-CoV-2 kodieren ihr Genom in RNA, die typischerweise höhere Mutationsraten aufweisen als DNA-Viren (Lauring & Hodcroft, 2021). Coronaviren neigen dazu, weniger Mutationen zu entwickeln als andere RNA-Viren, da sie Enzyme enthalten, die einige Fehler korrigieren, die während der Replikation entstehen (Callaway, 2020). Ein SARS-CoV-2-Virus erfährt in der Regel zwei Ein-Buchstaben-Mutationen an seinem Genom pro Monat, was etwa der Hälfte der Rate der Influenza entspricht. Oft sind die Kopierfehler unbedeutend, aber wenn das Virus Millionen von Menschen auf der ganzen Welt infiziert, steigt die Wahrscheinlichkeit, dass einer dieser Fehler eine kritische Auswirkung haben kann, die das Virus entweder weniger schädlich macht oder es gefährlicher werden lässt (Hogan, 2021). Eine Veränderung des SARS-CoV-2-Spike-Proteins könnte seine Fähigkeit verbessern, in Zellen einzudringen, oder sie könnte das Aussehen des Virus so verändern, dass es von Antikörpern aus früheren Infektionen oder einem Impfstoff nicht mehr erkannt wird, sagt der Pflegedienst in Köln.

Zu den wichtigsten Folgen von Varianten gehören :

Erhöhte Übertragbarkeit und Fähigkeit, sich schneller zu verbreiten
Veränderter Krankheitsschweregrad, entweder milder oder schwerer
Geringere Erkennbarkeit durch virale Diagnosetests, allerdings nutzen die meisten Reverse-Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR)-Tests eine Vielzahl von Targets und können das Virus trotz des Vorhandenseins von Mutationen erkennen
Geringeres Ansprechen auf Behandlungen und Medikamente, die derzeit zur Behandlung von COVID-19 eingesetzt werden
Verbesserte Fähigkeit, die natürliche oder durch Impfung induzierte Immunität zu umgehen
Natürliche Selektion und Anpassung können eine Rolle dabei spielen, welche Varianten oder Stämme dominant werden, wie z. B. solche, die Wettbewerbsvorteile wie erhöhte Übertragbarkeit oder die Fähigkeit, Immunität zu umgehen, entwickeln (Lauring & Hodcroft, 2021). Die D614G-Mutation im Spike-Glykoprotein von SARS-CoV-2, die dem Virus hilft, in Zellen einzudringen, wurde erstmals Anfang März 2020 identifiziert und verbreitete sich im Laufe des nächsten Monats weltweit und wurde schnell zum dominanten Stamm. Die Forscher fanden heraus, dass die G-Mutation Zellen bis zu 10-mal effizienter infiziert als D-Viren (Calloway, 2020). Die Linie B.1.1.7 (oder 501UY.V1) ist eine weitere Variante, die sich im Süden des Vereinigten Königreichs schnell ausbreitet und Ende 2020 für fast 30 % aller COVID-19-Infektionen in England verantwortlich war. Laut Dr. Anthony Fauci (CNN, 2021) besteht die einzige Möglichkeit, die Ausbreitung der Varianten zu verhindern, darin, sie zu stoppen, indem man die Richtlinien der öffentlichen Gesundheit befolgt und so viele Menschen wie möglich impft.

Werden die Impfstoffe gegen diese Varianten wirken?

Da Impfstoffe und natürliche Infektionen eine Reaktion hervorrufen, die auf mehrere Segmente des Spike-Proteins oder das gesamte Spike-Protein abzielt, bräuchte das Virus mehrere Mutationen, um die natürliche oder impfstoffinduzierte Immunität zu umgehen (Lauring & Hodcroft, 2021). Darüber hinaus glauben die großen Impfstoffhersteller, dass sie in der Lage sein werden, ihre Impfstoffe nach Bedarf zu modifizieren, um diese potenziellen Varianten zu bekämpfen, was jedoch ein langwieriger und kostspieliger Prozess ist (Hogan, 2021). Zum Zeitpunkt der Abfassung dieses Artikels haben Forscher festgestellt, dass die derzeit zugelassenen Impfstoffe in der Lage sind, diese Varianten zu erkennen (CDC, 2021b).

Im Folgenden finden Sie eine Zusammenfassung der primären Varianten, die bis heute identifiziert wurden.

  • COVID-19-Varianten
  • Variant Details Mutation Kommentare
  • D614G-Polymorphismus

Herkunft: Ungewiss; dokumentiert Ende Januar/Anfang Februar 2020

Entdeckt in den USA?
Ja D614G: Glycin (G) ersetzt Asparaginsäure (D) Substitution an der 614. Aminosäureposition
Juni 2020: verdrängte den ursprünglichen Stamm und wurde zur weltweit dominanten Form.
Erhöhte Infektiosität und Übertragung, verursacht aber keine schwereren Erkrankungen und hat keinen Einfluss auf die Wirksamkeit von Labortests, Therapien, Impfstoffen oder Präventionsmaßnahmen der öffentlichen Gesundheit.
B.1.1.7 Abstammung
(Auch bekannt als
VOC 202012/01)

Herkunft: Unbekannt; im September 2020 im Vereinigten Königreich aufgetreten

Entdeckt in den USA?
Ja, Dezember 2020 Enthält über ein Dutzend Mutationen, darunter acht auf der RBD des Spike-Proteins (N501Y), 69/70-Deletion und P681H

Hochgradig übertragbar
Kann im Vergleich zu anderen Varianten mit einer erhöhten Krankheitsschwere assoziiert sein, obwohl die Daten noch ausstehen
B.1.351 Abstammung
(auch bekannt als
20H/501Y.V2)

Herkunft: Südafrika, Oktober 2020

Nachgewiesen in den USA?
Ja, Januar 2021 Spike-Protein-Mutationen: K417N, E484K, N501Y
Erhöhte Übertragbarkeit
Kein Hinweis auf erhöhte Krankheitsschwere
P.1-Stamm
(Auch bekannt als 20J/501Y.V3)

Herkunft: Brasilien

In den USA entdeckt?
Ja, Januar 2021 Enthält 17 einzigartige Mutationen, darunter drei in der RBD des Spike-Proteins: K417T, E484K, N501Y
Hochgradig übertragbar
[Referenz: CDC, 2021a; Weltgesundheitsorganisation (WHO), 2020]

Wir lernen jeden Tag mehr und mehr über die SARS-CoV-2-Varianten, aber bis wir eine flächendeckende Impfung erreicht haben, sollten Einzelpersonen weiterhin körperlichen Abstand halten, gute Händehygiene betreiben, eine Maske tragen, Räume gut belüften, Menschenansammlungen meiden und in einen angewinkelten Ellenbogen oder ein Taschentuch husten (WHO, 2021).