Der Erreger: SARS-CoV-2

P. Scheid, L. Zöller

Der Erreger © Pexels Cdc

Die Familie der Coronaviren (Coronaviridae) wird in vier Gattungen (Genera) unterteilt, wovon α- und β-Coronaviren in der Lage sind Säugetiere zu infizieren, während γ- und δ-Coronaviren vorrangig Vögel befallen. Die bereits seit den 1960er Jahren bekannten humanpathogenen Coronaviren verursachen vorwiegend milde Erkältungskrankheiten, können aber mitunter schwere Lungenentzündungen hervorrufen. In der Gruppe der β-Coronaviren gibt es mehrere humanpathogene Viren, wovon HCoV-HKU1 und HCoV-OC43 Erkältungssymptome auslösen. Zu den humanpathogenen β-Coronaviren gehören darüber hinaus das SARS-CoV (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus) sowie das MERS-CoV (Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus). Diese beiden Spezies können schwere, potentiell tödliche, Atemwegsinfektionen hervorrufen. Die Bezeichnung Coronaviren resultiert aus der Morphologie der Viruspartikel, die sich mittels Elektronenmikroskop darstellen lässt und an eine Krone oder einen Kranz erinnert (aus dem Lateinischen: corona = Kranz, Krone).

SARS-CoV-2 (Severe acute respiratory syndrome coronavirus type 2) wurde im Dezember 2019 identifiziert und vorübergehend als „neuartiges Coronavirus“ (2019-nCoV) bezeichnet. Am 11. Februar 2020 führte die Weltgesundheitsorganisation (WHO) die derzeit gültige Bezeichnung SARS-CoV-2 ein. Die durch dieses Virus ausgelöste Erkrankung wird beim Menschen als COVID-19 (Corona Virus Disease 2019) bezeichnet.

SARS-CoV-2 wird taxonomisch ebenso wie SARS-CoV dem Subgenus Sarbecovirus (SARS-related betacoronaviruses) im Genus β-Coronavirus (Unterfamilie der Orthocoronavirinae, Familie der Coronaviridae, Ordnung Nidovirales) zugeordnet. Es handelt sich um behüllte, nicht-segmentierte RNA-Viren.

Das neue SARS-CoV-2 weist eine hohe Ähnlichkeit zu einem in Fledertieren (Hufeisennasen, Fam. Rhinolophidae) gefundenen Coronavirus auf. Mit diesem teilt es 96,2 % seines Genoms, mit dem humanpathogenen SARS-CoV der SARS-Epidemie von 2002/2003 hingegen nur 79,6 %, mit dem MERS-CoV 50 %. Deswegen werden Fledertiere (Ordnung Chiroptera) als ursprünglicher Wirt des SARS-CoV-2 angenommen. Allerdings ist es wahrscheinlich, dass das Virus vor dem Übergang auf den Menschen noch eine weitere Wirtsspezies nutzte, in der es sich phylogenetisch weiterentwickeln konnte. Als mögliche Zwischenwirte wurde das Schuppentier (Pangolin; Ordnung: Pholidota) oder der Marderhund in Betracht gezogen (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32169119/).

Die Virionen von SARS-CoV-2 zeigen eine kugelförmige Morphologie bei einem Durchmesser von 60 bis 140nm. Im Elektronenmikroskop lassen sich die 9 bis 12nm langen Spikes erkennen. Im Genom von SARS-CoV-2 sind zwei Polyproteine (pp1a, pp1ab) und 16 nicht-strukturelle Proteine (NSPs) sowie vier essentielle Strukturproteine kodiert. Bei letzteren handelt es sich um das sogenannte S-Glykoprotein (Spike-Protein), das E-Protein (Hüll-[Envelope-]Protein), das M-Protein (Membranprotein; Matrix-Protein) und das N-Protein (Nukleokapsid-Protein). Von besonderer Bedeutung ist das S-Glykoprotein, welches an den ACE-2-(Angiotensin Converting Enzyme 2)-Rezeptor binden kann und das Einschleusen des Virus in die Wirtszelle vermittelt. Das S-Protein wird in die S1-Domäne (enthält die Rezeptor-Bindungsdomäne und ist zuständig für die Bindung an den Oberflächenrezeptor der Wirtszelle) und die S2-Domäne (zuständig für die Fusion mit der Zellmembran) unterteilt. Eine hohe ACE-2-Dichte besteht im Atemwegstrakt, sowie im Darm, in Gefäßendothelzellen, in der Niere, im Herzmuskel und in anderen Organen der Wirte. Zielzellen sind demzufolge vor allem das respiratorische Epithel des Nasen-Rachenraums sowie Lungenepithelzellen. Die Probennahme zum Erreger-Nachweis zielt daher in erster Linie auf den Atemwegstrakt ab. Die Bindungsaffinität des SARS-CoV-2 zum ACE-2-Rezeptor ist etwa 10-20x so stark wie die des SARS-CoV, welches ebenfalls über diesen Mechanismus die Wirtszellen befällt. Das M-Protein ist an der Morphogenese des Virus beteiligt sowie verantwortlich für die Ausschleusung der neu gebildeten Viruspartikel aus der Zelle. N- und E-Protein sind Struktur-Proteine des Virus.