Die Mutationen des Coronavirus verlangsamen sich nicht

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In diesen schrecklichen frühen Tagen der Pandemie brachten Wissenschaftler eine beruhigende Nachricht über das neuartige Coronavirus: Es mutierte langsam. Die frühesten Mutationen schienen keine Folgen zu haben. Ein Impfstoff, falls und wann er erfunden wurde, muss im Laufe der Zeit möglicherweise nicht regelmäßig aktualisiert werden.

Dies erwies sich als zu optimistisch.

Das Coronavirus, SARS-CoV-2, hatte Milliarden von Möglichkeiten, sich neu zu konfigurieren, während es sich über den Planeten verbreitet hat, und es entwickelt sich weiter und erzeugt neue Varianten und Untervarianten in einem Tempo, das Wissenschaftler auf Trab gehalten hat. Zweieinhalb Jahre, nachdem es zum ersten Mal auf den Menschen übergelaufen ist, hat das Virus seine Struktur und Chemie wiederholt auf eine Weise verändert, die die Bemühungen, es vollständig unter Kontrolle zu bringen, vereitelt.

Und es zeigt keine Anzeichen dafür, sich in einem schläfrigen Alter niederzulassen. Trotz aller bisherigen Veränderungen hat es laut Virologen, die es genau verfolgen, noch reichlich evolutionären Raum zu erforschen. Praktisch bedeutet das, dass ein Virus, der bereits extrem ansteckend ist, noch ansteckender werden könnte.

„Dieses Virus hat wahrscheinlich Tricks, die wir noch nicht gesehen haben“, sagte der Virologe Robert F. Garry von der Tulane University. “Wir wissen, dass es wahrscheinlich noch nicht ganz so ansteckend ist wie Masern, aber es schleicht sich sicher dort hoch.”

Das neuste Mitglied der Varianten- und Untervarianten-Galerie des Schurken ist der unbeholfen benannte BA.2.12.1, Teil der Omicron-Gang. Vorläufige Untersuchungen deuten darauf hin, dass es laut den Centers for Disease Control and Prevention etwa 25 Prozent mehr übertragbar ist als die BA.2-Untervariante, die derzeit landesweit dominant ist. Die CDC sagte, die Untervariante habe sich insbesondere im Nordosten schnell verbreitet, wo sie für die Mehrheit der Neuinfektionen verantwortlich sei.

„Wir haben eine sehr, sehr ansteckende Variante da draußen. Es wird schwierig sein sicherzustellen, dass niemand in Amerika an Covid erkrankt. Das ist nicht einmal ein politisches Ziel“, sagte der neue Covid-19-Koordinator von Präsident Biden, Ashish Jha, in seiner ersten Pressekonferenz am Dienstag.

Er beantwortete eine Frage zu Vizepräsident Harris, der kürzlich positiv auf das Virus getestet und isoliert wurde. Harris war kürzlich zum zweiten Mal geboostet worden – ihre vierte Impfspritze.

Ihr Fall macht deutlich, was in den letzten Monaten schmerzlich deutlich geworden ist: Keine Impfung oder Auffrischung kann einen perfekten Schutz gegen eine Infektion mit SARS-CoV-2 schaffen. Was die Impfstoffe jedoch sehr gut machen, ist, das Risiko einer schweren Erkrankung stark zu reduzieren. Dies ist für die öffentliche Gesundheit von großer Bedeutung, ebenso wie der breitere Einsatz von Therapeutika wie dem antiviralen Paxlovid.

Die derzeit eingesetzten Impfstoffe basierten alle auf der Genomsequenz des ursprünglichen Virusstamms, der sich Ende 2019 in Wuhan, China, ausbreitete. Sie ahmen im Wesentlichen das Spike-Protein dieser Version des Virus nach und lösen eine schützende Immunantwort aus, wenn das echte Virus auftaucht.

Aber die entstandenen Varianten können vielen neutralisierenden Antikörpern entgehen, die die vorderste Verteidigungslinie des Immunsystems sind.

„Es entwickelt sich ziemlich schnell“, sagte Jesse Bloom, ein Computerbiologe am Fred Hutchinson Cancer Research Center in Seattle. „Ich denke, wir müssen aggressiv überlegen, ob wir Impfstoffe aktualisieren sollten, und dies bald tun.“

BA.2.12.1 bringt das neuartige Coronavirus eine weitere Stufe auf der Ansteckungsskala nach oben. Sein naher Verwandter, BA.2, war bereits besser übertragbar als der erste Omicron-Stamm, der Ende 2021 das Land traf.

Und Omikron war besser übertragbar als Delta, und Delta war besser übertragbar als Alpha, und Alpha war besser übertragbar als frühere Varianten, die nicht den Ruhm eines Namens aus dem griechischen Alphabet hatten.

Die meisten Mutationen sind für das Virus nicht vorteilhaft. Aber wenn eine Mutation einen Vorteil bietet, wird sie durch den Prozess der natürlichen Selektion begünstigt.

Es gibt zwei grundlegende Möglichkeiten, wie das Virus seine Fitness durch Mutation verbessern kann. Das erste könnte als mechanisch beschrieben werden: Es kann von Natur aus besser darin werden, einen Wirt zu infizieren. Vielleicht verbessert es seine Fähigkeit, an eine Rezeptorzelle zu binden. Oder vielleicht ermöglicht die Mutation dem Virus, sich nach Beginn einer Infektion in größerer Zahl zu replizieren – was die Viruslast in der Person und entsprechend die Menge des ausgeschiedenen Virus erhöht und möglicherweise andere Menschen infiziert.

Die andere Strategie beinhaltet die Problemumgehung der Immunität. Wenn das menschliche Immunsystem durch Impfstoffe oder frühere Infektionen darauf vorbereitet wird, auf ein bestimmtes Virus aufmerksam zu werden, setzt es Antikörper ein, die es erkennen und neutralisieren. Aber Mutationen machen das Virus für die Abwehr an vorderster Front des Immunsystems weniger vertraut.

Die Omicron-Untervarianten kommen immer wieder: Wissenschaftler in Südafrika haben BA.4 und BA.5 identifiziert, die Mutationen aufweisen, die in früheren Varianten beobachtet wurden und mit Immunumgehung in Verbindung gebracht werden. Fallzahlen dort steigen. Neue Laboruntersuchungen, die am Sonntag online gestellt, aber noch nicht von Experten begutachtet wurden, zeigten, dass die aufkommenden Untervarianten in der Lage sind, den neutralisierenden Antikörpern zu entgehen, die bei Menschen beobachtet werden, die sich von Infektionen mit der ursprünglichen Omicron-Variante erholt haben. Die Autoren der Studie kamen zu dem Schluss, dass BA.4 und BA.5 das „Potenzial haben, eine neue Infektionswelle auszulösen“.

Es wird erwartet, dass die BA.2 „Stealth“-Omicron-Variante bald die dominierende Sorte wird. Hier ist, was Sie über eine mögliche neue Infektionswelle wissen müssen. (Video: Brian Monroe, John Farrell/Washington Post)

„Die Entwicklung ist viel schneller und umfassender, als wir ursprünglich angenommen hatten“, sagte Michael T. Osterholm, Experte für Infektionskrankheiten an der University of Minnesota. „Jeden Tag, an dem ich aufwache, fürchte ich, dass es eine neue Untervariante geben wird, die wir in Betracht ziehen müssen. … Wir sehen Untervarianten von Untervarianten.“

Garry, der Tulane-Wissenschaftler, weist darauf hin, dass Mutationen im Virus sein Aussehen nicht dramatisch verändern. Tatsächlich, sagte er, sehen selbst die stark mutierten Varianten nicht viel anders aus als der ursprüngliche Wuhan-Stamm oder anders als andere Coronaviren, die Erkältungen verursachen. Dies sind subtile Änderungen.

Garry hat ein Softwareprogramm, mit dem er ein grafisches Bild des Virus erstellen und es sogar drehen kann, um die Orte von Mutationen zu beobachten und Rückschlüsse darauf zu ziehen, warum sie wichtig sind. Als er am Freitag nach BA.2.12.1 gefragt wurde und warum es sich ausbreitet, stellte er fest, dass es eine Mutation namens S704L hat, die wahrscheinlich einen Teil des Spike-Proteins auf der Oberfläche des Virus destabilisiert. Das lockert im Wesentlichen einen Teil der Spitze auf eine Weise, die eine Infektion erleichtert.

Diese S704L-Mutation unterscheidet diese Untervariante von BA.2.

Die „704“ bezieht sich auf die 704. Position für eine Aminosäure in einer Kette von ungefähr 1.100 Aminosäuren, die das Protein bilden. Das S ist eine Art von Aminosäure („Serin“), die im ursprünglichen Stamm des Virus vorkommt, und das L („Leucin“) ist das, was nach der Mutation vorhanden ist. (Die Mutation wird durch eine Veränderung in einem Nukleotid oder „Buchstaben“ im genetischen Code des Virus verursacht; drei Nukleotide kodieren für eine Aminosäure.)

Das Virus verbreitet sich heute in den Vereinigten Staaten in einer immunologischen Landschaft, die sich stark von der unterscheidet, auf die es Anfang 2020 zum ersten Mal gestoßen ist. Zwischen Impfungen und Infektionen gibt es nicht viele Menschen, die dem Virus gegenüber völlig naiv sind. Die neuesten CDC-Daten deuten darauf hin, dass es dem Virus gelungen ist, fast 200 Millionen Menschen in der Nation zu infizieren, die eine Bevölkerung von etwa 330 Millionen hat. Unter Kindern und Jugendlichen haben sich etwa drei von vier infiziert, schätzt die CDC.

Für die neue CDC-Studie untersuchten die Forscher Blutproben von Tausenden von Menschen und suchten nach einem Antikörper, der nach einer natürlichen Infektion, aber nicht nach einer Impfung gefunden wird. Die CDC kam zu dem Schluss, dass es der Omicron-Variante gelang, die Bevölkerung der Vereinigten Staaten im Winter fast so zu durchpflügen, als wäre es ein völlig neues Virus. Das Land war bis dahin weitgehend geimpft. Und doch infizierten sich ungefähr 80 Millionen Menschen zum ersten Mal in dieser Omicron-Welle.

Im Stammbaum dieses Coronavirus ist Omicron ein entfernter Cousin von Delta, Alpha und den anderen Varianten, die sich früher verbreitet hatten – es kam aus dem virologischen linken Feld. Niemand ist sich über den Ursprung von Omicron sicher, aber viele Krankheitsexperten gehen davon aus, dass es von einem immungeschwächten Patienten mit einer sehr langen Krankheit stammt, und das Virus weiterhin Mutationen verwendet, um den Bemühungen des Immunsystems zu entgehen, es zu beseitigen.

Omicron war gnädigerweise weniger wahrscheinlich, eine Person zu töten als frühere Varianten. Doch Infektionsexperten sind sich in diesem Punkt klar: Zukünftige Varianten könnten pathogener sein.

Als ob Mutation nicht genug Problem wäre, hat das Virus noch einen weiteren Trick im Ärmel: Rekombination. Es passiert, wenn zwei unterschiedliche Stämme gleichzeitig einen einzigen Wirt infizieren und ihre Gene miteinander verschränkt werden. Der Rekombinationsprozess ist der Ursprung des sogenannten Omicron XE. Diese Rekombinante stammt wahrscheinlich von einer Person, die mit der ursprünglichen Omicron-Variante und der BA.2-Subvariante koinfiziert war.

Theoretisch war es immer möglich, aber die Identifizierung tatsächlicher Rekombinanten liefert einen „Proof of Concept“, wie Jeremy Luban, Virologe an der University of Massachusetts Medical School, es ausdrückt.

Das Worst-Case-Szenario wäre das Auftreten einer Variante oder Rekombinante, die die derzeitigen Impfstoffe bei der Blockierung schwerer Krankheiten weitgehend unwirksam macht. Aber bisher ist das nicht passiert. Und keine „Rekombinante“ hat sich so verbreitet wie Omicron oder andere neuere Varianten und Untervarianten.

Dies ist die erste katastrophale Pandemie im Zeitalter der modernen Genomsequenzierung. Vor einem Jahrhundert wusste niemand, was ein Coronavirus ist, und selbst ein „Virus“ war ein relativ neues Konzept. Aber heute, mit Millionen von Proben des Virus, die auf genetischer Ebene analysiert wurden, können Wissenschaftler Mutationen praktisch in Echtzeit verfolgen und die Entwicklung des Virus beobachten. Wissenschaftler auf der ganzen Welt haben Millionen von Sequenzen in die als GISAID bekannte Datenbank hochgeladen.

Die Genomsequenzierung hat insofern eine große Einschränkung, als Wissenschaftler zwar Veränderungen im Genom verfolgen können, aber nicht automatisch wissen, was jede dieser Veränderungen mit dem Virus macht. Welche Mutationen am wichtigsten sind, ist eine Frage, die durch Laborexperimente, Modellierung oder epidemiologische Überwachung erkannt werden kann, aber nicht immer einfach oder offensichtlich ist.

Erica Saphire, Präsidentin des La Jolla Institute for Immunology, spekuliert, dass Omicron Mutationen aufweist, die das Virus auf noch unbekannte Weise verändert haben, es aber widerstandsfähiger gegen Antikörper-vermittelte Neutralisierung machen.

„Vielleicht hat es sich einen neuen Trick zugelegt, den wir noch nicht entdeckt haben“, sagte Saphire. “Es ist schwieriger zu neutralisieren, als ich erwartet hätte, allein aufgrund der Anzahl der Mutationen.”

Ein Realitätscheck kommt von Jeremy Kamil, außerordentlicher Professor für Mikrobiologie und Immunologie an der Louisiana State University Health Shreveport: „Das sind alles SARS-CoV-2.“

Was er meint, ist, dass dies alles Variationen desselben Virus sind, trotz einer scheinbar enormen Menge an Mutationen. Dementsprechend hat jemand, der sich mit einer dieser neuen Varianten ansteckt, die gleiche Krankheit wie Menschen, die sich zuvor infiziert haben.

“Sie wurden covid”, sagte er.

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