Erklärt: Das mutierte Coronavirus versus Tests, Impfstoffe

Neue Impfstoffe und Tests für Coronavirus vs. Covid-19: Die in Großbritannien zirkulierende Coronavirus-Variante ist durch viele Mutationen definiert. Welche sind von besonderem Interesse? Warum hat die WHO darauf hingewiesen, dass einige PCR-Tests möglicherweise umgangen werden, und kann dies Auswirkungen auf die Impfung haben?

Eine Phiole des Pfizer-BioNTech Covid-19-Impfstoffs im Guy's Hospital in London. Während das Virus in einigen Bereichen mutiert ist, zielen die meisten Impfstoffe auf mehrere Teile ab. (AP-Foto: Frank Augstein)

In neuen Informationen über die neue Variante des Coronavirus SARS-CoV-2, die in Großbritannien zirkuliert, eine Mutation war von besonderer Bedeutung. Die Variante mit dem Namen VUI 202012/01 und von der berichtet wird, dass sie schneller zwischen Menschen übertragen kann, wird durch bis zu 14 Mutationen und drei Deletionen in ihrem genetischen Material definiert. Besonders besorgniserregend ist eine Mutation, N501Y. Während das Potenzial der Variante, Test- und Impfergebnisse zu beeinflussen, noch untersucht wird, sind die Gesundheitsbehörden weitgehend optimistisch, dass die meisten Tests und Impfstoffe noch funktionieren werden.

Was ist eine Mutation?

Eine Mutation bedeutet eine Veränderung des genetischen Materials. In einem RNA-Virus wie SARS-CoV-2 bestehen Proteine ​​aus einer Sequenz von Aminosäuren. Ein solches Virus enthält etwa 30.000 „Basenpaare“, die wie Steine ​​nebeneinander gelegt werden, um eine Struktur zu bilden. Eine Veränderung dieser Basis kann eine Mutation sein, die die Form und das Verhalten des Virus effektiv verändert.

In der britischen Variante hat eine Mutation dazu geführt, dass das Virus eher an menschliche Proteine ​​bindet, die als Rezeptoren bezeichnet werden. Dies wird als N501Y bezeichnet.

Was ist N501Y?

In einfachen Worten, die Aminosäure, die durch den Buchstaben N repräsentiert wird und an Position 501 in der genetischen Struktur des Coronavirus vorhanden ist, wurde an dieser Position durch eine andere Aminosäure ersetzt, die durch Y repräsentiert wird. Die Position, an der diese Veränderung stattgefunden hat, ist in der Rezeptorbindungsdomäne des Spike-Proteins. (Es ist das Spike-Protein des Virus, das an den menschlichen Rezeptor bindet.)

Daher hat die Mutation die Bindungsaffinität des Coronavirus erhöht. Das mutierte Virus ist Berichten zufolge für 60 % der jüngsten Infektionen in London verantwortlich.

Laut der Datenbank der Global Initiative on Sharing Avian Influenza Data (GISAID) wurde die gleiche Mutation in der Rezeptorbindungsdomäne in mehreren Ländern, darunter Südafrika und Australien, unabhängig voneinander gemeldet. Die Sequenzanalyse hat gezeigt, dass diese Mutation getrennt aus Großbritannien und Südafrika stammt.

Was ist mit den anderen Coronavirus-Mutationen?

Mutationen sind häufig, aber die meisten von ihnen verursachen keine Veränderung der Struktur der Proteine, die sie kodieren – diese werden als „synonyme“ Mutationen bezeichnet, da sie schließlich in dieselben Aminosäuren übersetzt werden. Eine andere Art ist die „nicht-synonyme“ Mutation, die zu einer Aminosäureänderung führen könnte.

In der in Großbritannien zirkulierenden Variante gibt es sechs synonyme Veränderungen und vierzehn nicht-synonyme Mutationen. Darüber hinaus gibt es drei „Deletionen“ – Aminosäuren, die aus der Sequenz entfernt wurden.

Laut Weltgesundheitsorganisation (WHO) sind neben N501Y Mutationen, die die Übertragbarkeit des Virus auf den Menschen beeinflussen können, P681H und HV 69/70.

Und was sind P681H und HV 69/70?

P681H : Diese Mutation ist in der Aminosäure 681 aufgetreten – einer anderen Position in der Rezeptorbindungsdomäne. Hier wurde die Aminosäure P durch H ersetzt. Die US-amerikanischen Centers for Disease Control (CDC) haben festgestellt, dass dies eine Stelle mit hoher Variabilität bei Coronaviren ist, und diese spezifische Mutation ist auch mehrmals spontan aufgetreten. Laut WHO ist diese Mutation von biologischer Bedeutung.

Forscher haben bereits in Tiermodellen gezeigt, dass diese Mutation den Eintritt in respiratorische Epithelzellen und die Übertragung fördern kann.

Jüngste Proben, die am African Center of Excellence for Genomics of Infectious Diseases, Redeemer's University, Nigeria, sequenziert wurden, zeigten dort die P681H-Sequenz. Forscher sagen jedoch, dass sie derzeit keine Beweise dafür haben, dass die P681H-Variante zu einer erhöhten Übertragung des Virus in Nigeria beiträgt.

HV 69/70 : Diese Mutation ist das Ergebnis einer Deletion von Aminosäuren an den Positionen 69 und 70. Diese Positionen befinden sich wiederum im Spike-Protein des Virus. Diese Streichung wurde auch in Frankreich und Südafrika beobachtet. Die CDC sagte: Diese doppelte Deletion ist viele Male spontan aufgetreten und führt wahrscheinlich zu einer Änderung der Form (d. h. einer Konformationsänderung in) des Spike-Proteins.

Forscher des COVID-19 Genomics Consortium UK (CoG-UK), das die neue Variante in Großbritannien mit einer roten Flagge versehen hat, haben in ihrem vorläufigen Bericht erklärt, dass diese Löschung auch bei einem Nerz-assoziierten Ausbruch in Dänemark beobachtet wurde. Beim Menschen wurde diese Deletion mit einer anderen Mutation, N439K, in Verbindung gebracht, die wiederum in der Rezeptorbindungsdomäne auftrat.

Die WHO hat hervorgehoben, dass diese Streichung die Leistung einiger RT-PCR-Tests beeinträchtigen kann, die das neuartige Coronavirus erkennen.

Wie kann es RT-PCR-Tests beeinflussen?

Laut WHO beeinträchtigt die Deletion an den Positionen 69/70 die Leistung einiger diagnostischer PCR-Assays, die ein „S-Gen-Target“ (im „S“- oder Spike-Protein) verwenden. Die WHO hat jedoch auch erklärt, dass die meisten PCR-Assays weltweit mehrere Targets verwenden und daher die Auswirkungen der Variante auf die Diagnostik nicht signifikant sein werden.

Auch die CDC hat erklärt, dass die meisten kommerziellen PCR-Tests mehrere Ziele haben, an denen sie das Virus nachweisen, sodass die anderen PCR-Ziele auch dann funktionieren, wenn eine Mutation eines der Ziele betrifft.

Tatsächlich wurde auch in Großbritannien eine durch den neuen Stamm ausgelöste Infektion durch den herkömmlichen RT-PCR-Test nachgewiesen.

Labore, die hausinterne PCR-Assays verwenden, die auf das S-Gen des Virus abzielen, sollten sich dieses potenziellen Problems ebenfalls bewusst sein. Um die Auswirkungen auf die Nachweiskapazitäten in den Ländern zu begrenzen, wird auch ein Ansatz mit verschiedenen parallelen Assays oder Multiplex-Assays empfohlen, die auf verschiedene virale Gene abzielen, um den Nachweis potenziell auftretender Varianten zu ermöglichen, hatte die WHO empfohlen.

Wird es Auswirkungen auf die Impfstoffentwicklung haben?

Die CDC hat gesagt, dass von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) zugelassene Impfstoffe polyklonal sind und Antikörper produzieren, die auf mehrere Teile des Spike-Proteins abzielen.

Das Virus müsste wahrscheinlich mehrere Mutationen im Spike-Protein akkumulieren, um eine durch Impfstoffe oder eine natürliche Infektion induzierte Immunität zu umgehen, heißt es.

Und die WHO hat gesagt: Laborstudien laufen, um festzustellen, ob diese Virusvarianten unterschiedliche biologische Eigenschaften haben oder die Wirksamkeit des Impfstoffs verändern. Es liegen derzeit nicht genügend Informationen vor, um festzustellen, ob diese Variante mit einer Änderung des Schweregrades der klinischen Erkrankung, der Antikörperreaktion oder der Wirksamkeit des Impfstoffs verbunden ist.

Debbie Higgins McCall

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