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Neue Virusvarianten
Corona: Wie gefährlich sind die neuen Mutationen?
Die neuen Corona-Mutationen breiten sich aus. Wir erklären, ob die Impfung trotzdem hilft – und was das alles für die Pandemie bedeutet.
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Was ist bei den mutierten Varianten 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
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Wird das Virus gefährlicher?
Mittlerweile ist klar: Die neuen Virusvarianten sind ansteckender. Anhand der Fallzahlen in England berechneten Forscher, dass die britische Variante B.1.1.7 sich 43 bis 90 Prozent stärker verbreitet. Ein Infizierter steckt also im Schnitt mehr Menschen an als mit den bisherigen Virusvarianten. Die P.1-Variante aus Brasilien könnte sich eventuell noch stärker verbreiten.
Britische Variante auch tödlicher?
Mittlerweile gibt es anhand von Daten aus Großbritannien und Dänemark Berechnungen dazu, inwiefern sich die Sterblichkeitsrisiko durch die neue Virusvariante B.1.1.7 verändert hat. Alle Studienergebnisse deuten auf einen Anstieg hin. Es starben demnach um 36 bis 71 Prozent mehr Menschen an der neuen Virusvariante, als am Wildtyp. Im Durchschnitt über alle Studien hinweg ist das Risiko, an der Variante zu sterben, um rund 60 Prozent erhöht.
Auch haben Ärzte mehr Patienten mit der neuen als mit der alten Virusvariante im Krankenhaus behandelt. Auch hier stieg das Risiko um 40 bis 63 Prozent gegenüber der alten Virusvariante. Eine Analyse von April untersuchte den Verlauf bei Krankenhauspatienten aus England, die entweder mit dem Wildtyp oder B.1.1.7 infiziert waren. Demnach gab es nicht mehr schwere Verläufe. Das widerspricht aber entgegen vielen Medienmeldungen nicht einer erhöhten Sterblickeit. Zwar versterben nicht mehr Menschen, die im Krankenhaus behandelt werden. Aber wenn sich mehr Menschen mehr infizieren und überhaupt im Krankenhaus behandelt werden müssen, kann die Sterblichkeit noch immer höher liegen.
Führt eine neue Variante zu einem schwereren Krankheitsverlauf, ist das eine größere Gefahr für den Infizierten selbst – für die Bevölkerung und das Gesundheitssystem als Ganzes 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. Die Kombinationen aus beidem ist natürlich denkbar schlecht.
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 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.
Artikel Abschnitt: Wie verbreitet ist die neue Variante schon in Deutschland?
Wie verbreitet ist die neue Variante schon in Deutschland?
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Wie schnell sich die Mutationen ausbreiten können, zeigen umfangreiche Tests aus Köln, wo derzeit alle positiven Proben auf die neuen Varianten untersucht werden.
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Artikel Abschnitt: Wirkt die Impfung trotzdem?
Wirkt die Impfung trotzdem?
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.
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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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Seriöse Forscher sprechen auch noch bei 99%iger Wahrscheinlichkeit im Konjunktiv, das zeigt auch gerade ihre Seriosität. Denn 100%ige Sicherheit gibt es eben so gut wie nie.
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