Wie hat sich das Virus im Ver­lauf der Pan­demie ver­ändert?

L. Zöller

Zu Kapitel 5.1 · Foto: Pexels

SARS-CoV-2 hat sich im Verlauf der Pandemie verändert. Die heute dominierenden Virusvarianten unterscheiden sich durch zahlreiche Mutationen vom ursprünglichen Wuhan-Virus. Sie verbreiten sich schneller und können der Immunantwort nach früherer Infektion mit dem ursprünglichen Virustyp oder sogar der durch die gegenwärtigen Impfungen aufgebauten Immunität zumindest teilweise entkommen. Wie kam es dazu?

Der Verlauf der Pandemie wird durch zahlreiche epidemiologische, sozioökonomische und gesundheitspolitische Variablen bestimmt, die dazu führen, dass Schlüsselparameter des Pandemiegeschehens, wie zum Beispiel die Letalität (Todesfallrate) sich im zeitlichen Verlauf ändern oder sich in verschiedenen Regionen unterschiedlich verhalten. Ob auch eine genetische Veränderung des Virus, die es ihm erlaubt sich besser an seinen Wirt zu adaptieren, leichter übertragen zu werden oder seine Pathogenität zu verändern, eine Ursache dafür darstellen kann, ist von Beginn an Gegenstand der Diskussion und wird durch die Genomsequenzierung immer neuer SARS-CoV-2-Virusstämme überwacht. Inzwischen gibt es Genomdaten von Tausenden von Isolaten. Mutationen sind bei RNA-Viren normal und kommen in großer Häufigkeit vor. Die entscheidende Frage ist allerdings, ob sie eine funktionale Bedeutung haben. In den Gendatenbanken findet sich als erstes Virusisolat der gegenwärtigen Pandemie das WH-Human-1 coronavirus (WHCV) bzw. das „Wuhan seafood market pneumonia virus isolate“ Wuhan-Hu-1. Die in Datenbanken hinterlegten SARS-CoV-2-Genomsequenzen von über 90.000 Stämmen zeigen, dass von dem Virus mittlerweile eine Vielzahl genetischer Varianten bzw. verschiedene Genotypen existieren (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452014420301667). Mehr als 12.000 Mutationen sind katalogisiert. In einer Studie, die 103 SARS-CoV-2 Genome umfasste, wurde schon recht früh im Verlauf der Pandemie die Hypothese aufgestellt, dass zwei Entwicklungstypen des Virus existierten, die als L-Typ (70 %) sowie S-Typ (30 %) bezeichnet wurden. Der L-Typ sei, so die Autoren, wesentlich aggressiver und ansteckender (https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(20)30847-2). Dies wurde u.a. als eine mögliche Erklärung für die divergierenden Entwicklungen in verschiedenen Ländern/Provinzen sowie Unterschiede in den Verlaufsformen diskutiert, ist aber inzwischen durch neue Erkenntnisse überholt.

Fest steht, dass aufgrund der zahlreichen Mutationen das momentan in Europa zirkulierende SARS-CoV-2 genetisch nicht mehr identisch ist mit dem ursprünglich in Wuhan aufgetretenen Virus. Relevant sind jedoch nur diejenigen Stämme, die gegenüber anderen Varianten einen Selektionsvorteil besitzen, sich verbreiten und das Pandemiegeschehen beeinflussen können. Etliche Varianten des Virus betreffen den Spike-Protein-Bereich (https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30820-5). Eine davon, die als D614G bezeichnet wird, beinhaltet einen Aminosäureaustausch im Spike-Protein des Virus, die allerdings außerhalb des Rezeptor-Bindungsbereichs liegt. Diese Variante ist deswegen interessant, weil sie sich, ausgehend von Europa, binnen weniger Monate in der ganzen Welt ausgebreitet hat und bald nahezu überall die dominierende Variante darstellte. Es gibt Anhaltspunkte dafür, dass Patienten, die sich mit dieser Variante infiziert haben, eine höhere Viruslast aufweisen. Auch in der Zellkultur konnte gezeigt werden, dass Virusvarianten dieses Typs sich in den infizierten Zellen sehr viel stärker vermehren. Aber die Pathogenität des Virus scheint sich nicht verändert zu haben. Ob es sich eventuell durch diese Mutation leichter übertragen lässt, ist noch Gegenstand der Diskussion. Jedenfalls gibt es Evidenz dafür, dass die Immunantwort, insbesondere die Bildung neutralisierender Antikörper, bei den betroffenen Patienten durch diese Mutation nicht beeinträchtigt wird (https://www.nature.com/articles/d41586-020-02544-6). Andererseits scheint aber auch der unmittelbar für die Bindung an den ACE2-Rezeptor zuständige, und für den Viruseintritt in die Zelle wichtige Rezeptorbindungsbereich des Spike-Proteins Mutationen zu tolerieren (z.B. N501Y, siehe unten), was zu der Sorge berechtigt, dass Varianten in diesem Bereich der durch Vakzinen induzierten Immunantwort oder monoklonalen Antikörpern entkommen könnten.

Fazit: SARS-CoV-2 hat im Verlauf der Pandemie zahlreiche Mutationen entwickelt. Eine Variante hatte sich zunächst durchgesetzt und wurde zum weltweit dominierenden Genotyp. Diese Variante scheint sich besser zu vermehren und führt zu höherer Viruslast. Doch die Zeit der D614G-Variante scheint vorüber zu sein, denn sie wird sehr rasch durch neue Varianten (siehe unten) verdrängt, die eine höhere Übertragbarkeit aufweisen und darüber hinaus weitere Mutationen im Schlepptau führen, die Probleme für die Wirksamkeit der gegenwärtig verfügbaren Impfstoffe verursachen.

Virusmutanten aus Großbritannien, Südafrika, Brasilien und Indien: Was wir darüber wissen

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Können SARS-CoV-2-Varianten der Immunität nach Infektion oder Impfung entkommen?

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