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Neue Virusvarianten
Corona: Wie gefährlich sind die neuen Mutationen?
Drei neue Corona-Varianten. Wir erklären, ob das Virus gefährlicher wird, ob die Impfung trotzdem hilft und was das für die Pandemie bedeutet.
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Artikel Abschnitt: Was ist bei der mutierten Variante anders?
Was ist bei der mutierten Variante anders?
SARS-CoV-2 mutiert nach derzeitigen Schätzungen deutlich langsamer als etwa ein HI-Virus und auch seltener als bestimmte saisonale Grippeviren wie Influenza B.
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Das passiert bei einer Mutation
- Deletion: Eine Nukleinsäure wird entfernt oder geht verloren.
- Insertion: Eine Nukleinsäure wird fälschlicherweise eingesetzt.
- Substitution: Eine Nukleinsäure wird durch eine andere ausgetauscht.
Tatsächlich sind die meisten Mutationen völlig irrelevant. Eine Substitution etwa kann unbedeutend sein, denn aus drei aufeinanderfolgenden Nukleotiden wird später eine Aminosäure. Unterschiedliche Kombinationen dreier Basen können aber zu derselben Aminosäure führen. Daher hat nicht jeder versehentliche Austausch Folgen.
Anhand der Analyse aller bisher nachgewiesenen Mutationen des neuen Coronavirus zeigt sich auch: Manche Teile des Genoms mutieren weitaus häufiger als andere.
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Variante aus Großbritannien: Mutationen am Spike-Protein
Eine Mutation mit der Bezeichnung N501Y befindet sich an der sogenannten Rezeptor-Bindungsdomäne. Dieser Teil des Spike-Proteins bestimmt maßgeblich, wie das Andocken an die menschlichen Zellen abläuft. Ebenso könnten Mutationen an dieser Stelle die Stabilität der Spike-Proteine beeinflussen, wenn diese in der Zelle zu vollständigen Viren zusammengebaut werden und anschließend andere Zellen infizieren. Unterschiede an dieser Stelle sind auch dafür verantwortlich, dass sich SARS-CoV-2 offenbar leichter als das alte SARS-Coronavirus verbreitet.
Die N501Y-Mutation ist übrigens nicht neu. Sie ist schon früher aufgetreten, möglicherweise ist sie aber durch die anderen Mutationen jetzt stabiler.
Weitere Mutation bei Variante aus Südafrika und Brasilien
Eine ähnliche Mutation zeigen auch Varianten, die in Südafrika und Brasilien aufgetreten sind. Zusätzlich haben Forschende dort aber noch andere Mutationen nachgewiesen, die einen weiteren oder möglicherweise sogar einen noch größeren Einfluss auf die Immunreaktionen haben.
Die Forschenden richten ihr Augenmerk vor allem auf eine Mutation namens E484K – die nach neuesten Analysen auch bei neuen Abkömmlingen der Variante aus England nachgewiesen werden konnte. Hierbei handelt es sich um eine sogenannte Escape-Mutation. Diese scheint zu bewirken, dass das Virus einigen Antikörpern entkommen könnte, die das Immunsystem durch die derzeitigen Impfstoffe oder nach einer natürlichen Infektion mit dem Virus gebildet hat.
Konkret bedeutet das: Laut ersten Laborergebnissen springen nicht alle Antikörper von Menschen, die sich schon früher im Verlauf der Pandemie mit dem Coronavirus infiziert haben oder bereits geimpft sind, gegen die Viren mit diesen Mutationen an. Ob die derzeitigen Sorgen berechtigt sind und wie die Mutationen die Impfungen beeinflussen könnten, dazu kommen wir gleich.
Mehrere Bezeichnungen der Mutationen
Übrigens, weil es etwas verwirrend ist: Für die neue Virusvariante aus England gibt es drei unterschiedliche Bezeichnungen, die aber alle dieselbe Variante meinen:
- B.1.1.7 (Bezeichnung der gemeinsamen Abstammung weiterer Virusfunde)
- VUI-202012/01 („Variant under Investigation“, frühere Bezeichnung)
- VOC-202012/01 („Variant of Concern“, statt VUI)
Die Virusvariante aus Südafrika trägt bislang folgende Bezeichnungen:
- B.1.351
- 501Y.V2
Die Virusvariante aus Brasilien hat folgende Kennungen:
- B.1.1.248
- P.1
Artikel Abschnitt: Wird das Virus gefährlicher?
Wird das Virus gefährlicher?
Die größte Sorge bei Mutationen ist, dass sie einen Einfluss auf die Ansteckungsfähigkeit und den Krankheitsverlauf nehmen. Die meisten Mutationen tun das nicht – und auch bisherige Mutationen wie die Corona-Variante D614G, die auch in Europa sehr verbreitet ist, haben nicht dazu geführt. Für die neue Variante aus England wird das jedoch angenommen.
Bisherige Analysen zeigen: Trotz der Lockdown-Maßnahmen hat sich das Virus in England sehr stark verbreitet. Während die Fallzahlen mit der alten Virusvariante im Lockdown sanken, stiegen die Fälle mit der neuen Virusvariante weiter an. Daher gehen die Forschenden von einer deutlich höheren Übertragbarkeit aus – mittlerweile nicht mehr von bis zu 70 Prozent, sondern von etwa 30 Prozent.
Unklarheit über Gefährlichkeit der Variante
Bislang ist nicht endgültig nachgewiesen, dass Menschen, die sich mit der neuen Variante infiziert haben, öfter schwer erkranken, häufiger ins Krankenhaus eingeliefert werden oder ein höheres Risiko haben, an der Infektion zu sterben. Allerdings zeigt ein erster Preprint von Forschern aus Großbritannien, dass die Sterblichkeit um 35 Prozent höher liegen könnte. Konkret bedeutet das: Für Männer zwischen 70 und 84 Jahren stieg das Sterberisiko laut diesen vorläufigen Berechnungen von fünf auf sechs Prozent, für Männer älter als 85 von 17 auf fast 22 Prozent.
Würde die neue Variante zu einem schwereren Krankheitsverlauf führen, wäre das eine größere Gefahr für den Infizierten selbst – für die Bevölkerung und das Gesundheitssystem als solches ist eine erhöhte Ansteckungsquote aber letztlich weitaus gefährlicher.
Denn ein Virus, das sich schneller und aggressiver verbreitet, steckt in derselben Zeit mehr Menschen an. Im Endeffekt könnten durch eine erhöhte Ansteckung insgesamt mehr Todesfälle entstehen als durch einen schwereren Krankheitsverlauf.
Grundlegende Änderungen werden nicht erwartet
Grundsätzlich ist es einem Virus egal, ob die infizierte Person stirbt oder überlebt. Wichtig für das Fortbestehen ist lediglich, dass es in dieser Zeit möglichst viele Menschen infiziert. Fachleute gehen jedoch nicht davon aus, dass das Virus sich erheblich verändern wird – es sei bereits sehr gut an die Bedingungen angepasst. Insbesondere die hohe Viruslast und die vielen Übertragungen vor Ausbruch der ersten Symptome sind aus Virus-Perspektive äußerst clever und effizient.
Artikel Abschnitt: Was begünstigt Mutationen?
Was begünstigt Mutationen?
Relevante Mutationen könnten womöglich dann gehäuft entstehen, sobald sich die Bedingungen ändern. Der Lockdown ist zwar eine erhebliche Veränderung. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen gehen aber davon aus, dass das Virus weiterhin ausreichend Wirte findet – darauf deutet auch die Zahl der Neuinfektionen hin.
Bei weniger Infizierten und geringerer Infektionswahrscheinlichkeit steigt zumindest der evolutive Druck auf das Virus, sich leichter oder besser verbreiten zu müssen. Das könnte gelten, wenn in den kommenden Monaten immer mehr Menschen geimpft sein werden.
Mehr Geimpfte, mehr Mutationen?
Grundsätzlich aber gilt, dass eine komplette Impfstoff-Resistenz ziemlich selten ist. Denn das Immunsystem geht auf mehrere Arten gegen eindringende Viren vor. Bisher wurde lediglich untersucht, wie die sogenannten neutralisierenden Antikörper nach einer Impfung auf die neuen Varianten reagieren, nicht aber die ebenso wichtige T-Zell-Antwort des Immunsystems. Auch sie soll durch verschiedene Impfstoffe stimuliert werden.
Für die Impfstoffe bedeutet das: Je breiter die Immunantwort ausfällt, desto umfangreicher und langanhaltender ist vermutlich auch ihre Schutzwirkung.
Mehr Mutationen bei Immunschwachen?
Eine andere Hypothese lautet, dass sich das Virus besonders bei immunschwachen Personen sogenannte Escape-Mutationen aneignet. Das sind Mutationen, mit denen es dem Immunsystem entkommt. Die Personen haben lange mit einer Infektion zu kämpfen, die Viruslast steigt und das Immunsystem ist zu schwach, um das Virus wirksam zu bekämpfen. Escape-Mutationen könnten auch anderen Menschen anschließend gefährlicher werden.
Artikel Abschnitt: Wie verbreitet ist die neue Variante schon in Deutschland?
Wie verbreitet ist die neue Variante schon in Deutschland?
Um die Ausbreitung dieser neuen Variante verfolgen zu können, muss man positiv getestetes Probenmaterial regelmäßig genauer untersuchen. Das kann auf zwei Wegen geschehen:
- Mit angepassten PCR-Tests
Diese können bestimmte Mutationen im Erbgut von SARS-CoV-2 nachweisen. Allerdings testen sie aber auch nur auf genau die Mutationen, für die sie gemacht worden ist. Andere, neue Mutationen würden dadurch komplett übersehen. - Mit Sequenzierungen
Dafür wird das Erbgut des Virus mithilfe einer PCR vermehrt, anschließend wird der genaue Aufbau des Erbguts mithilfe von Enzymen analysiert. Nur so lässt sich die Ausbreitung neuer, unbekannter Mutationen erkennen und überwachen.
Deutschland sequenziert zu wenig
In Deutschland hatte man bis Anfang des Jahres kein etabliertes System, um die Ausbreitung neuer Mutationen verlässlich nachzuweisen. Dies wurde erst in den letzten Wochen aufgebaut. Ein positives Beispiel ist Großbritannien: Dort sequenzieren Labore ungefähr jede 20. positive Probe. Dadurch haben die Briten eine recht genaue Vorstellung davon, wie weit neue Varianten bei ihnen verbreitet sind.
Laut einer neuen Verordnung soll jetzt auch in Deutschland mehr sequenziert werden: Fünf Prozent aller positiven Proben sollen künftig einer Genomanalyse unterzogen werden.
Artikel Abschnitt: Wirkt die Impfung trotzdem?
Wirkt die Impfung trotzdem?
Virologen sehen derzeit keine hinreichende Begründung, dass die Impfungen so schnell vollkommen wirkungslos werden sollten. Denn die Impfung zielt zwar auf das Spike-Protein, also genau das Virusmerkmal, an dem einige der Mutationen aufgetreten sind. Allerdings erkennen die durch die Impfung gebildeten Antikörper das gesamte Spike-Protein – einzelne Mutationen dürften, so Experten, die Impfung daher nicht wirkungslos machen.
Hinzukommt, dass die Immunantwort nicht nur auf neutralisierenden Antikörpern beruht, sondern auch auf T- und B-Zell-Antworten. Auch diese werde durch Impfungen stimuliert, teilweise besser als nach einer natürlich Infektion. Wie dieser Teil der Immunantwort auf die neuen Varianten reagiert, wurde bislang noch nicht untersucht.
Die Impfungen schützen unterschiedlich gut gegen die neuen Varianten
Denn die Wirksamkeit hängt von der jeweiligen Virusvariante und dem jeweiligen Impfstoff ab. Mittlerweile wurde in einigen Tests untersucht, wie gut die Impfungen die Zahl an Krankheitsfällen reduzieren kann.
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Gegen die Variante B.1.1.7, die in Großbritannien entdeckt wurde, schützen die mRNA-Impfstoffe ähnlich gut – die Schutzwirkung blieb in Labortests bei rund 90 Prozent. Proteinbasierte Impfstoffe waren selbst im Feldversuch mit 86 Prozent ähnlich hoch, die Vektorimpfung von Astra Zeneca niedriger – bei 75 Prozent.
- In Südafrika hingegen sank die Wirksamkeit deutlicher ab. Die dort getesteten Vektorimpfstoffe zeigten nur noch eine Wirksamkeit von 10 bis 57 Prozent. Allerdings ist die Studie mit dem sehr geringen Wert von 10 Prozent nicht wirklich aussagekräftig, da keine älteren Probanden eingeschlossen waren. Der proteinbasierte Impfstoff erreichte eine Wirksamkeit von bis zu 60 Prozent. Die Daten zeigen immerhin, dass keiner der Geimpften ins Krankenhaus eingewiesen wurde oder gestorben ist.
Die Immunantwort bleibt auf hohem Niveau
Wie die mRNA-Impfungen gegen die Variante aus Südafrika wirken, wurde bisher (wie auch bei der Variante aus Großbritannien ) nur in Laboruntersuchungen untersucht. Dort schaut man sich die Immunreaktion mit unterschiedlichen Tests an – man untersucht etwa, wie aktiv die Antikörper aus dem Blut von geimpften und dem von genesenen Personen gegen die neuen Varianten sind. Bislang zeigt sich: Bei der südafrikanischen Variante sinkt die Abwehrfähigkeit etwa um ein Drittel. Das klingt dramatisch, aber: Die Immunreaktion bleibt trotzdem auf einem hohen Niveau.
Gerade die Impfungen scheinen höhere sogenannte Antikörper-Titer zu erzeugen als eine natürliche Infektion. Dass die Immunantwort etwas schlechter wird, bedeutet daher nicht, dass die Impfungen gleich ihren Nutzen verlieren. Selbst bei einer Verringerung um das Zehnfache sollte der Schutz laut Experten noch wirken.
Weitere Angaben zum Artikel:
Wie wird getestet, ob der Immunschutz noch wirkt?
Die Immunantwort testet man mit so genannten Pseudoviren. Man nimmt dafür andere Viren, beispielsweise HIV oder Lentoviren, und nutzt deren Virushülle, die man mit Spike-Proteinen des Coronavirus ausstattet.
Um die Effekte der einzelnen Mutationen zu testen, stellt man die Pseudoviren mit Spike-Proteinen her, die dieselben Mutationen zeigen wie die neuen Varianten – und testet so nur eine einzige Mutation oder aber mehrere gleichzeitig. Denn klar ist: Einzelne Mutationen können andere Effekte haben als die Kombination der Mutationen.
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Die Immunreaktion auf neue Varianten muss weiter überwacht werden
Es ist jedoch nicht auszuschließen, dass irgendwann eine Mutation auftritt, gegen die die bisherigen Impfungen machtlos sind. Dann greift einer der Vorteile von mRNA-Impfungen: Sie lassen sich schnell anpassen. Neu formulierte mRNA-Impfstoffe können nach rund sechs Wochen in die Produktion gehen, sagen die Hersteller.
Artikel Abschnitt: Was bedeutet das für die Bekämpfung der Pandemie?
Was bedeutet das für die Bekämpfung der Pandemie?
Ein Infizierter mit der neuen Virusvariante aber könnte das Virus schon an mehr als vier Menschen weitergeben (R0 = 4,29). Im Kleinen macht das keinen großen Unterschied. Mit 20.000 Neuinfektionen pro Tag und mehr (und das über Wochen) wäre das ein riesiger Unterschied. Allein nach drei Infektionsrunden wären mit dem alten Virus 720.000 Menschen infiziert, mit dem neuen Virus fast 1,6 Millionen.
Der Lockdown hat für die neue Variante nicht gereicht
Angesichts der derzeitigen Maßnahmen ist das nur eine fiktionale Rechnung, in einer Realität mit Lockdown, Masken und Co. wäre die Entwicklung nicht annähernd so dramatisch. Die vorliegenden Zahlen aus England aber zeigen, dass auch der Lockdown anfangs nicht ausreichte. Während der R-Wert für die alte Variante bei 0,9 lag, stiegen die Fallzahlen mit der neuen Variante stark an und der R-Wert lag laut Berechnungen bei 1,4. Das entsprach zu diesem Zeitpunkt einer erhöhten Infektiosität von 56 Prozent.
Das bedeutet: Die Fallzahlen der alten Variante sinken, die neue Variante aber hat sich trotz Maßnahmen weiterhin verbreitet.
Die Herdenimmunität wäre erst später erreicht
Für den Fortgang der Pandemie hat das noch eine weitere, weitreichende Auswirkung, sollten die Interpretationen zutreffen. Eine dermaßen erhöhte Infektiosität bedeutet auch, dass der Effekt einer Herdenimmunität erst später erreicht werden kann. Bei einer durchschnittlichen Basisreproduktionsrate von fast 3,3, wie das RKI sie für die bisher verbreitete Virusvariante angibt, müssten mindestens sechs von zehn Menschen immun sein, damit das Virus sich nicht mehr weiterverbreitet. Bei der neuen Variante wären für eine Herdenimmunität aber mindestens acht von zehn Menschen nötig, die immun sind.
Und: Sollte die neue Variante sich tatsächlich viel unter Kindern verbreiten, würde das als Argument gegen vollständige Schulöffnungen sprechen – und für verlängertes Homeschooling oder anderweitige Maßnahmen, um das Infektionsgeschehen einzudämmen.
Artikel Abschnitt: Kann man Mutationen aufhalten?
Kann man Mutationen aufhalten?
Schon jetzt findet sich nur für einen Bruchteil der Infektionen die Ursache oder der Ansteckungsort. Dementsprechend wird es nicht möglich sein, die neuen Virusvarianten aus Deutschland herauszuhalten.
Autoren und Autorinnen: Mathias Tertilt, Saskia Gerhard
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