Corona: Wie gefährlich sind die neuen Mutationen?

Zuerst einmal: Viren mutieren immer – und da ist SARS-CoV-2 keine Ausnahme. Das passiert, wenn das Erbgut von insgesamt rund 30.000 Einzelbausteinen, den Nukleotiden, vervielfältigt wird. Mutationen sind daher vor allem Kopierfehler. Der Fund einer Mutation ist also nicht überraschend. Bis September waren bereits mehr als 12.000 einzelne Mutationen des Coronavirus bekannt, sogenannte Punktmutationen. 

SARS-CoV-2 mutiert nach derzeitigen Schätzungen deutlich langsamer als etwa ein HI-Virus und auch seltener als bestimmte saisonale Grippeviren wie Influenza B. 

Nicht jede Mutation hat also einen Einfluss darauf, wie das Virus aussieht oder sich verhält. Bei der neuen Virusvariante B.1.1.7 allerdings, die im September erstmals in England entdeckt wurde, finden sich für das Coronavirus ungewöhnlich viele Mutationen: 21. Vier davon haben keinerlei Auswirkung. Übrig bleiben demnach 17 weitere Mutationen, von denen neun am Spike-Oberflächenprotein verortet sind – dem stachelartigen Protein, mit dem das Virus an unseren Zellen andockt.

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, Brasilien und Indien

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.

Die Variante, die sich vermutlich von Indien aus verbreitet hat, zeigt ebenfalls mehrere Mutationen, darunter zwei, die erstmals  zusammen am Spike-Protein auftreten: E484Q und L452R. Auch hier wird angenommen, dass sie die Infektiösität beeinflussen und einen Immunescape ermöglichen.

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.  

Wie lange unser Immunschutz hält und ob man sich ein zweites Mal mit dem Coronavirus anstecken kann, erklären wir hier.

Mehrere Varianten

Hier noch einmal ein kurzer Überblick über die Bezeichnungen der Virusvarianten und die Länder, in denen sie erstmals nachgewiesen wurden:

• England: B.1.1.7
  
• Südafrika: B.1.351
• Brasilien: P.1
• Indien: B.1.617

Grundsätzlich werden Mutationen wahrscheinlicher, je häufiger das virale Erbgut kopiert wird, also je mehr menschliche Zellen infiziert werden. Das heißt: Je mehr Menschen sich angesteckt haben, desto höher ist auch die Wahrscheinlichkeit von Mutationen.

Relevante Mutationen könnten womöglich dann gehäuft entstehen und sich einen Vorteil verschaffen, sobald sich die Bedingungen ändern. Bei weniger Infizierten und geringerer Infektionswahrscheinlichkeit ( weil zum Beispiel mehr Menschen schon infiziert waren oder geimpft sind), steigt zumindest der evolutive Druck auf das Virus, sich leichter oder besser verbreiten zu müssen.

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. 

Je nachdem. Für die Variante aus Großbritannien lässt sich sagen: Vermutlich ja – das zeigen vorläufige Ergebnisse der Hersteller und einiger Forschungsteams. Schwere Verläufe und Todesfälle durch die neuen Varianten sind unter Geimpften bislang weiterhin selten bis gar nicht vorgekommen.

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 natürlichen 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.

• 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. Die Todesfälle sinken in UK trotz vorherrschender Variante weiterhin.
• 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.
• Für die P.1-Variante haben Forscher errechnet: Jeder Vierte bis jeder Zweite wäre nach einer vorherigen Infektion mit dem Coronavirus gegen die Variante nicht immun. Die Auswirkungen auf die Impfungen sind bislang nicht bekannt, auch deshalb weil in Brasilien nur wenig geimpft wird.

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.

Allerdings ist die Immunantwort von Mensch zu Mensch unterschiedlich. Menschen, deren Immunsystem grundsätzlich eine weniger starke Antikörper-Reaktion auslöst, könnten eher in einen kritischen Bereich kommen, in dem die Antikörper gegen die neue Variante nicht mehr ankommen, sowohl mit als auch ohne Impfung.

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.

Praktisch nein. Verstärkte Tests etwa bei Flugreisenden und häufige Sequenzierungen können zwar die Ausbreitung von bestimmten Varianten dokumentieren und dämpfen. Negative Tests sind aber keine Garantie dafür, dass keine Infektion vorliegt. Das Restrisiko wird etwa bei Flugreisen aufgrund von Personenzahl, Dauer und sonstigen Bedingungen zur weltweiten Verbreitung von neuen Varianten führen. Gerade bei höherer Infektiösität finden zu viele unkontrollierte Kontakte statt. 

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