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Was wir über diese 4 Coronavirus-Mutationen wissen – und was nicht

Antikörper greifen Coronaviren an. Bestimmte Mutationen des Virus könnten die Immunabwehr des Körpers unterlaufen. Bild: Shutterstock

Was wir über diese 4 Coronavirus-Mutationen wissen – und was nicht

SARS-CoV-2 mutiert, wie jedes Virus. Obwohl das neuartige Coronavirus im Vergleich zu Grippeviren relativ träge mutiert, gibt es bereits mehr als 4000 Mutationen, die sich einem von elf Unterstämmen zuordnen lassen. Die meisten Mutationen haben keine oder lediglich minimale Auswirkungen; es handelt sich um stille Mutationen, die sich nicht auf den Phänotyp des Virus und also auch nicht auf die kodierten Proteine auswirken. Anders verhält es sich mit Mutationen, die das Erscheinungsbild des Virus tatsächlich verändern und beispielsweise Auswirkungen auf dessen Ausbreitungsgeschwindigkeit haben können.

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Die derzeit bekannteste Mutante von SARS-CoV-2, die den Virologen und Gesundheitspolitikern erhebliche Sorgen bereitet, ist im November in der britischen Grafschaft Kent erstmals gemeldet worden. Diese Virus-Variation mit der Bezeichnung B.1.1.7 breitet sich schnell aus und ist schon in mehreren Ländern festgestellt worden. Auch in der Schweiz: Bereits wurden knapp 300 Fälle registriert. Daneben gibt es aber noch weitere Mutationen, die Anlass zu Beunruhigung geben. Hier ein Überblick:

Die englische Mutante

Bundesrat Berset nannte die neue englische Variante B.1.1.7 (auch VOC-202012/01 genannt) «einen Gamechanger» und warnte, ohne Massnahmen könnten der Schweiz bis Ende Februar bis zu 15'000 tägliche Ansteckungen drohen. Hintergrund dieser düsteren Beurteilung ist die Tatsache, dass B.1.1.7 deutlich ansteckender ist als die bisher kursierenden Varianten des Virus. Zunächst wurde befürchtet, B.1.1.7 könne um bis zu 70 Prozent ansteckender sein. Eine Ende 2020 veröffentlichte Studie, die noch nicht im Peer Review bestätigt wurde, schätzte den betreffenden Wert aber auf 56 Prozent.

Diese erhöhte Ansteckungsfähigkeit hat dazu geführt, dass B.1.1.7 andere Virenstämme im Südosten Englands bereits weitgehend verdrängt hat. In Irland sorgte die Variante für einen regelrechten «Infektions-Tsunami», wie es Ministerpräsident Micheál Martin nannte: Innerhalb von zwei Wochen stieg die Zahl der Neuinfektionen um 518 Prozent. In England konnte der Lockdown gemäss vorläufigen Analysen zwar die Fallzahlen der alten Virus-Variante senken, doch die Fälle mit der neuen Variante stiegen weiterhin an. Besorgniserregend ist dabei, dass die neue Variante bei Personen unter 20 Jahren anscheinend besonders ansteckend ist.

Bestätigte Infizierte in Irland nach Daten der WHO (oben kumuliert, unten Tageswerte). Grafik: Wikimedia

Die Virus-Variante B.1.1.7 weist 21 Mutationen auf, das ist für ein Coronavirus ungewöhnlich viel. Vier davon haben keine Auswirkung; von den 17 anderen befinden sich neun am Oberflächenprotein des Virus, das die sogenannten Spikes bildet. Diese dienen dem Virus dazu, sich an menschliche Zellen anzudocken. Eine dieser Mutationen – sie trägt die Bezeichnung N501Y – betrifft die rezeptorbindende Domäne (RBD) des Spikeproteins, das an den ACE2-Rezeptor der menschlichen Zelle bindet. Diese Mutation könnte es dem Virus erleichtern, an eine Wirtszelle anzudocken und in diese einzudringen; sie könnte also die erhöhte Ansteckungsfähigkeit der Virus-Variante B.1.1.7 verursacht haben. Möglicherweise führt sie auch dazu, dass diese Virus-Variante in vermindertem Mass durch Antikörper des menschlichen Immunsystems erkannt wird, die gegen die nicht-mutierte Variante des Virus gebildet wurden.

Verschiedene Länder haben den Flugverkehr nach Grossbritannien wegen der Coronavirus-Mutation eingestellt. Bild: keystone

Noch nicht bekannt ist bisher, ob Patienten, die sich mit der Virus-Variante B.1.1.7 infiziert haben, schwerere Krankheitsverläufe erleben – also öfter schwer erkranken, öfter hospitalisiert werden oder eher an der Infektion sterben. Für den einzelnen Infizierten wäre dies in der Tat gefährlich. Für die gesamte Bevölkerung und das Gesundheitssystem jedoch stellt die erhöhte Ansteckungsfähigkeit der Virus-Variante eine grössere Gefahr dar, da im selben Zeitraum mehr Personen angesteckt werden. Dies könnte zu insgesamt mehr Todesfällen führen als eine erhöhte Quote von schwereren Verläufen.

Noch nicht abschliessend geklärt ist auch die Frage, ob die bisher entwickelten Impfstoffe auch gegen die mutierte Virus-Variante wirksam sind. Gemäss Angaben von Biontech/Pfizer soll deren Impfstoff auch weiterhin wirksam sein; zweiwöchige Labortests, deren Ergebnisse jedoch noch nicht veröffentlicht wurden, sollen jedenfalls keinen negativen Befund ergeben haben. Dafür spricht auch, dass die Antikörper, die das Immunsystem durch die Impfung bildet, das gesamte Spike-Protein des Virus erkennen. Einzelne Mutationen, auch an diesem Protein, sollten die Wirksamkeit der Impfung daher nicht vermindern. Sollte dies dennoch geschehen, haben zumindest mRNA-Impfstoffe den Vorteil, dass sie sich schnell anpassen lassen.

Die südafrikanische Mutante

Fast zeitgleich mit der Bekanntgabe der neuen Mutante in England teilten auch die Behörden in Südafrika mit, dass dort eine neue Variante von SARS-CoV-2 festgestellt worden war. Die südafrikanische Mutante mit der Bezeichnung B.1.351 (auch 501Y.V2) hat andere Virus-Varianten in Südafrika bereits weitgehend verdrängt und ist mittlerweile auch in der Schweiz nachgewiesen worden. Sie weist dieselbe Mutation auf wie die englische Variante – N501Y –, scheint aber unabhängig von dieser entstanden zu sein, da sie zwei weitere Mutationen aufweist, die in der englischen Variante fehlen: E484K und K417N. E484K befindet sich wie N501Y im rezeptorbindenden Bereich des Spike-Proteins. Hingegen fehlt der südafrikanischen Variante die Mutation 69-70del.

Wie die englische Mutante scheint die südafrikanische Variante ansteckender zu sein. Auch scheint sie ebenfalls junge Personen häufiger zu infizieren als das nicht-mutierte Virus und in diesen Fällen öfter schwere Krankheitsverläufe zu verursachen. Diese Befunde sind jedoch noch nicht erhärtet.

Vergleich der relativen Fallzahlen der ersten und zweiten Coronavirus-Welle in der südafrikanischen Westkap-Provinz (bis 17. Dezember). Die südafrikanische Mutante scheint ein entscheidender Treiber der zweiten Welle zu sein. Grafik: Scribd.com

Ebenso ist noch nicht klar, ob Antikörper tatsächlich weniger gut auf diese Mutante anspringen, wie manche Wissenschaftler befürchten. Dafür könnte die E484K-Mutation verantwortlich sein, die dem Virus quasi die Möglichkeit gibt, dem Immundruck auszuweichen – eine sogenannte Fluchtmutation. Ein Experiment von italienischen Forschern zeigte im Labor, dass das Virus nach einiger Zeit mutierte, wenn es dem Druck von Antikörpern eines von Covid-19 Genesenen ausgesetzt war. Die Mutation E484K bildete sich dabei nach 73 Tagen heraus.

Manche Virologen vermuten, dass die auf natürliche Weise entstandene E484K-Mutation in Südafrika möglicherweise von Patienten stammt, die immungeschwächt waren und deren Immunsystem es daher weniger gut gelang, Infektionen zu unterdrücken. In diesen Patienten könnte sich das Virus deshalb besser vermehren. In der Tat gibt es in dem afrikanischen Land wegen der weiten Verbreitung von Aids und Tuberkulose zahlreiche immungeschwächte Menschen.

Lockdown in Südafrika: Verwaiste Strassen in der grössten Stadt des Landes, Johannesburg, im Januar 2021. Bild: keystone

In Südafrika wurde denn auch in einigen Fällen beobachtet, dass bestimmte Antikörper, die vom Immunsystem bereits von anderen Virus-Varianten Infizierter gebildet wurden, die neue Mutation nicht erkennen. Dies lässt befürchten, dass auch eine Impfung weniger wirksam sein könnte. Allerdings zeigte eine noch nicht im Peer Review bestätigte Studie, dass der Impfstoff von Biontech/Pfizer bei Blutproben von 20 Personen wirksam war. Auch hier gilt zudem, dass besonders mRNA-Impfstoffe schnell an eine neue Virus-Variante angepasst werden können.

Die brasilianische Mutante

Im Dezember registrierten Wissenschaftler in Manaus, der Hauptstadt des brasilianischen Bundesstaates Amazonas, eine neue Virus-Variante, die sie P.1 nannten. Es handelt sich um einen Abkömmling der ; die Variante weist, wie die südafrikanische Mutante, die Mutationen N501Y und E484K auf, die sich im rezeptorbindenden Bereich des Spike-Proteins befinden. Auch die brasilianische Virus-Variante hat sich bereits weiterverbreitet: Am 6. Januar 2021 stellten japanische Wissenschaftler sie bei vier Personen fest, die aus dem Amazonasgebiet nach Tokio geflogen waren. Diese Mutante gehört zur und weist zwölf Mutationen im Spike-Protein auf, darunter N501Y und E484K. Gemäss dem japanischen Nationalen Institut für Infektionskranheiten (NIID) besteht derzeit allerdings kein Grund zur Annahme, dass diese Mutante besonders infektiös sein könnte.

Die Mutation E484K steht – wie weiter oben erläutert – im Verdacht, als Fluchtmutation den Antikörpern des Immunsystems die Erkennung des Virus zu erschweren und es dem Erreger so zu ermöglichen, den durch eine vorherige Infektion oder Impfung erworbenen Immunschutz zu unterlaufen.

Angehörige von Covid-19-Patienten warten in Manaus darauf, ihre Sauerstoff-Flaschen aufzufüllen. Die Pandemie hat das Gesundheitswesen der Amazonas-Metropole an den Rand des Kollapses gebracht. Bild: keystone

In diesem Zusammenhang bereitet den Virologen die Lage in Manaus grosse Sorgen. In dieser Zwei-Millionen-Metropole in Nordbrasilien hatten sich im vergangenen Jahr schon drei Viertel der Bevölkerung mit SARS-CoV-2 infiziert, so dass die Wissenschaftler bereits hofften, es könnte dort bald eine Herdenimmunität erreicht werden. Doch mittlerweile füllen sich die Klinikbetten in Manaus wieder rapide mit Infizierten und das lokale Gesundheitswesen steht vor dem Kollaps. Dafür könnte die neue Virus-Variante P.1 verantwortlich sein, die in mehreren Fällen nachgewiesen werden konnte. Sie könnte als Fluchtmutation bereits Genesene erneut infizieren, befürchten die Virologen.

Tatsächlich kam es in Brasilien im vergangenen Jahr nachweislich zu zwei Neuinfektionen – betroffen waren zwei Mitarbeiterinnen des Gesundheitswesens, die sich vier beziehungsweise fünf Monate nach einer ersten Infektion erneut infizierten. In beiden Fällen war die

Allerdings ist noch keineswegs gesichert, dass wirklich die neue Virus-Variante hinter der alarmierenden Zunahme der Infektionen in Manaus steckt. Möglicherweise sind die Zahlen, wonach drei Viertel der Bevölkerung bereits infiziert sind, wenig verlässlich. Möglich ist auch, dass die Immunität der Bevölkerung abgenommen hat, wie der britische Biologe Oliver Pybus in «Science» mutmasst.

Die nigerianische Mutante

Auch im westafrikanischen Staat Nigeria kursiert gemäss der panafrikanischen Seuchenschutzbehörde CDC eine neue Variante von SARS-CoV-2. Über diese Virus-Variante ist derzeit noch sehr wenig bekannt. Die Mutante, die im Dezember erstmals registriert wurde, sei unabhängig von der englischen oder südafrikanischen Linie entstanden, sagte CDC-Direktor John Nkengasong laut der Nachrichtenagentur Reuters. Die Datenbasis sei noch sehr schmal, aber es sei deutlich, dass diese neue nigerianische Virus-Variante die Mutation N501Y aufweise. Diese Mutation am Spike-Protein von SARS-CoV-2 ist auch bei den anderen neuen Virus-Varianten aus England und Südafrika vorhanden. Sie könnte eine schnellere Ausbreitung des Virus begünstigen.

Sunday Omilabu, Virologe an der Universität von Lagos, untersucht das Genom der neuen Mutante. Sie unterscheide sich deutlich von den Varianten, die in Südafrika und England entdeckt wurden. Bild: keystone

Die nigerianische Variante wurde in zwei Patientenproben entdeckt, die bereits im August und Oktober entnommen wurden. Wie weit verbreitet diese Variante in Nigeria oder in anderen Ländern ist, kann derzeit noch nicht gesagt werden. Mitte Dezember wurde laut Nkengasong ein Anstieg der Neuinfektionen um 52 Prozent innerhalb einer Woche verzeichnet. Unklar ist, ob dies auf die neue Variante zurückzuführen ist. In Nigeria grassiert auch die südafrikanische Mutante, die dort wie in anderen afrikanischen Ländern mittlerweile vorherrschend ist.

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