Erklärt: Sind die in den USA entdeckten neuen Covid-19-Stämme ansteckender?

SARS-COV-2-Virus: Forscher verfolgen Virusvarianten, da einige von ihnen möglicherweise tödlicher sind als das ursprüngliche Virus, leichter übertragbar sind und Auswirkungen auf die Wirksamkeit von Impfstoffen haben können.

Ein 3D-Scan von SARS-CoV-2-Viruspartikeln, der vom Designlabor Nanographics erstellt wurde, ist in diesem Handout zu sehen, das am 20. Januar 2021 in Wien, Österreich, veröffentlicht wurde. (Nanographics.at/Handout via Reuters)

In einer am Sonntag veröffentlichten Studie, die noch von Experten begutachtet werden muss, haben Forscher sieben neue Varianten des SARS-CoV-2-Virus in den USA gemeldet. Forscher verfolgen Virusvarianten, da einige von ihnen möglicherweise tödlicher sind als das ursprüngliche Virus, leichter übertragbar sind und Auswirkungen auf die Wirksamkeit von Impfstoffen haben können.

Bekannte Varianten von SARS-CoV-2

B.1.1.7 : Diese Variante entstand in Großbritannien und kann im Vergleich zu anderen Varianten mit einem erhöhten Sterberisiko verbunden sein, teilten die US-amerikanischen Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten (CDC) mit.

B.1.351 : Diese Variante entstand unabhängig von der britischen Variante und wurde erstmals in Südafrika identifiziert. Ende Januar 2021 wurde es auch in den USA gemeldet.

S.1 : Diese Variante entstand in Brasilien und hat 17 einzigartige Mutationen. Drei von ihnen befinden sich in der Rezeptor-bindenden Domäne des Spike-Proteins (das Spike-Protein, das aus der Oberfläche des Virus herausragt, ist einer der Hauptgründe dafür, dass sich SARS-CoV-2 so schnell verbreiten konnte und daher keine Mutationen, die das Spike-Protein beeinflussen, sind wichtig zu verstehen).

Die Autoren der aktuellen Studie sagen, dass der Selektionsdruck in Gebieten mit hoher Virusprävalenz das Auftreten von Varianten begünstigt haben könnte, die neutralisierende Antikörper (die Proteine, die eine Infektion des Virus verhindern, sobald es sich im Körper befindet) umgehen. Die sieben neuen Abstammungslinien, die von den Forschern festgestellt wurden, haben alle eine Mutation im gleichen genetischen Buchstaben entwickelt, die die Art und Weise beeinflusst, wie das Virus in die menschlichen Zellen eindringt. Ob diese Mutation diese neuen Varianten ansteckender und gefährlicher macht, ist aber noch nicht klar.

Dieses von den Centers for Disease Control and Prevention zur Verfügung gestellte Elektronenmikroskopbild aus dem Jahr 2020 zeigt SARS-CoV-2-Viruspartikel, die COVID-19 verursachen.
(CDC über AP)

Darüber hinaus gibt es wahrscheinlich mehr Varianten des Virus auf der ganzen Welt, aber nur die Genomsequenzierung kann dazu beitragen, dies zu bestimmen, was derzeit nicht ausreichend geschieht. In einem dokumentieren Ende Dezember 2020 veröffentlicht, skizzierte das Ministerium für Gesundheit und Familienfürsorge einige Schritte, die erforderlich sind, um die Genomsequenzierung des Virus zu verstärken und auszuweiten. Einer der beschriebenen Schritte umfasst das Senden von fünf Prozent der positiven Proben an zehn regionale Genomsequenzierungslabore, die über das ganze Land verteilt sind.

Warum mutieren Viren?

Die Evolution hilft Organismen, sich als Reaktion auf bestimmte Veränderungen in der Umwelt zu verändern. Das Ziel ist hier, dem Organismus zu helfen, sich anzupassen, damit er überleben kann. In der Naked Ape-Trilogie schreibt der Zoologe Desmond Morris darüber, wie sich der Mensch im Laufe der Jahrmillionen der Evolution an seine sich verändernde Umwelt angepasst hat. Er betrachtet zum Beispiel die Auswirkungen des urbanen Stadtlebens auf den Menschen. Morris argumentiert, dass trotz des einsamen und stressigeren Stadtlebens die Menschen in Scharen zu ihnen strömen, weil eine Stadt als riesiges Stimulus-Zentrum fungiert, in dem unser großer Erfindungsreichtum gedeihen und entwickeln kann.

Da sich Viren nur innerhalb einer Wirtszelle vermehren können, wird ihre Evolution von ihrem Wirt beeinflusst. Das bedeutet, dass das Virus mutiert, um den Abwehrmechanismen seiner Wirte zu entgehen.

Das Buch, Medizinische Mikrobiologie sagt, dass RNA-Viren (SARS-CoV-2 ist ein RNA-Virus) im Vergleich zu DNA-Viren viel höhere Mutationsraten aufweisen, wahrscheinlich eine Mutation pro Genomkopie. Mutationen können schädlich, neutral und gelegentlich günstig sein. Das Buch stellt fest, dass nur solche Mutationen, die die wesentlichen Virusfunktionen nicht beeinträchtigen, in einer bestimmten Population bestehen bleiben können.

Diese Transmissionselektronenmikroskop-Aufnahme zeigt SARS-CoV-2, auch bekannt als 2019-nCoV, das Virus, das COVID-19 verursacht, das von einem Patienten in den USA isoliert wurde. (BSIP/Universal Images Group/Getty Images)

Ein Artikel in Nature sagt, dass sich das SARS-CoV-2-Virus im Vergleich zum HIV-Virus, das AIDS verursacht, mit seiner Ausbreitung viel langsamer verändert.

Aber wie der Mensch die Evolution von Viren beeinflusst, haben auch Viren die Entwicklung des Menschen geprägt. In einer im Jahr 2016 veröffentlichten Studie Zeitschrift eLife , weisen die Autoren darauf hin, dass der ständige Kampf zwischen Krankheitserregern und ihren menschlichen Wirten seit langem als wichtiger Motor der Evolution erkannt wurde. In dieser Studie stellen die Autoren fest, dass etwa 30 Prozent aller Proteinanpassungen (Proteine ​​helfen den Zellen, ihre Funktionen zu erfüllen) beim Menschen seit ihrer Abweichung von Schimpansen durch Viren getrieben wurden. Bezeichnenderweise wird die von einem Virus betroffene Bevölkerung während Epidemien oder Pandemien entweder aussterben oder sich anpassen.

Aber was genau ist eine Mutation?

Sobald ein Virus in den Körper seines Wirts eingedrungen ist, beginnt es sich zu replizieren, um den Wirt zu infizieren, was bedeutet, dass Kopien seiner gesamten genetischen Sequenz erstellt werden. Aber hin und wieder macht das Virus bei der Replikation Fehler. EIN Blog Eintrag auf der Website der Harvard University erklärt, dass diese Fehler typischerweise eine Änderung in einem einzelnen Buchstaben ( jedes Coronavirus hat etwa 30.000 RNA-Buchstaben ) unter den Tausenden in der Sequenz des Virus, die Eigenschaften der Proteine ​​des Virus und damit seine Fähigkeiten verändern könnte. Diese Veränderung wird als Mutation bezeichnet und kann, wenn es sich um eine günstige Mutation handelt, dem Virus eine neue Fähigkeit verleihen, die seine Reproduktion fördert, was dazu beiträgt, dass sich das Virus über Generationen hinweg verbreitet.

Es ist wahrscheinlich, dass solche günstigen Mutationen im SARS-CoV-2-Virus zu neuen Varianten führen. Zum Beispiel ist bekannt, dass die britische Variante etwa 25 bis 40 Prozent ansteckender ist als das ursprüngliche Virus.

Was bedeuten Mutationen für Impfstoffe?

In einem Kommentar in der Zeitschrift Nature haben die beiden Immunologen Dennis Burton und Eric Topol einen alternativen Ansatz zur Vorbereitung auf eine Pandemie gefordert. Bei diesem Ansatz sollten Ressourcen für die Entwicklung von „Panvirus-Impfstoffen“ aufgewendet werden, die eine Immunisierung gegen mehrere Virusstämme ermöglichen.

DATEI – Auf diesem Dateifoto vom 10. Februar 2021 erhalten die Menschen einen COVID-19-Impfstoff im Martin Luther King Senior Center in North Las Vegas. In den USA gehen die Coronavirus-Fälle nach einem Winteranstieg weiter zurück. (AP/Datei)

Dies ist im Zusammenhang mit SARS-CoV-2 notwendig, da es sich bereits weiterentwickelt und erste Hinweise zeigen, dass einige seiner Stämme leichter übertragbar sind gegen sie.

Impfstoffentwicklung für andere Coronaviren

Während es Hunderte von Coronaviren gibt, von denen bekannt ist, dass sie Tiere wie Schweine, Kamele, Fledermäuse und Katzen infizieren, wurden bis heute sieben Arten von Coronaviren identifiziert, die den Menschen infizieren. Beim Menschen verursachen die Viren in der Regel leichte bis mittelschwere Erkrankungen der oberen Atemwege wie zum Beispiel Erkältungen. In den letzten zwei Jahrzehnten sind jedoch aggressivere Coronaviren aufgetaucht, die beim Menschen schwere Erkrankungen und sogar den Tod verursachen können. Dazu gehören SARS-CoV, MERS und jetzt SARS-CoV-2.

Das erste Coronavirus infizierte Menschen im Jahr 1965, als die Wissenschaftler DJ Tyrrell und ML Bynoe einen Stamm des Virus namens B814 aus der Nasenspülung eines männlichen Kindes mit Erkältungssymptomen isolierten.

Impfstoffentwicklung für die ersten vier menschlichen Coronaviren, darunter HCoV-229E (einer der ersten Stämme, der Mitte der 1960er Jahre beschrieben wurde), HCoV-OC43 (entdeckt zwischen Mitte der 1960er Jahre), HCoV-NL63 und HCoV-HKU1 ( NL63 und HKU1 wurden beide Anfang 2005 in Hongkong entdeckt) keine Priorität, da diese nur leichte Krankheiten verursachen. Erst vor zwei Jahrzehnten, als SARS-CoV etwa 2003 in China auftauchte, bestand die Notwendigkeit, einen Impfstoff zu entwickeln, da es das erste Beispiel für ein menschliches Coronavirus war, das schwere Krankheiten verursachen könnte.

Wie viel ist Gilbert Gottfried wert?

Schreiben im Zeitschrift für Biomedizinische Wissenschaft , stellen die Autoren fest, dass, obwohl verschiedene Formen von Impfstoffen entwickelt und in präklinischen Modellen für SARS und MERS getestet wurden, keiner von ihnen von der FDA zugelassen wurde.

Warum war es einfach, einen Impfstoff gegen SARS-CoV-2 herzustellen?

Die Antwort liegt möglicherweise im Spike-Protein des Virus, von dem einige aus der Oberfläche des Virus herausragen und eine Krone bilden, die dem Virus seinen Namen gibt. Das Spike-Protein erleichtert dem Virus die Bindung an den ACE2-Rezeptor (sowohl SARS-CoV als auch SARS-CoV-2 binden an diesen Rezeptor) in menschlichen Zellen, woraufhin das Virus seinen Wirt infiziert. Dieses Spike-Protein, das die Übertragung erleichtert, ist aber auch ein Grund dafür, dass Impfstoffe gegen SARS-CoV-2 im Vergleich zu den beiden bisherigen humanen Coronaviren SARS und MERS schneller entwickelt wurden, für die es noch keinen zugelassenen Impfstoff gibt.

Insbesondere das Impfstoffdesign für SARS-CoV-2 wurde schneller gemacht, da das Spike-Protein eine größere Angriffsfläche für den Impfstoff bietet, was es ihm erleichtert, das körpereigene Immunsystem dazu zu bringen, neutralisierende Antikörper zu bilden, die Proteine, die den Impfstoff verhindern Spike-Protein daran, sich an den Rezeptor zu binden und eine Infektion auszulösen.

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