Eine neue Mutation des Coronavirus SARS-CoV-2 löst europaweit Sorge aus. Denn der Stamm B.1.1.7. breitet sich in Großbritannien rasant aus und scheint deutlich infektiöser zu sein als die bisher zirkulierenden Varianten. Allerdings gibt es bislang keine Hinweise darauf, dass deshalb die Impfstoffe unwirksam werden oder dass dieser Stamm schwerere Verläufe hervorruft. Noch allerdings sind viele Fragen offen.
Das Coronavirus SARS-CoV-2 gehört eigentlich eher zu den langsam mutierenden Viren: Im Schnitt entwickeln sich nur ein bis zwei Mutationen pro Monat, die sich in der Virenpopulation halten und neue Zweige am genetischen Stammbaum des Coronavirus bilden. Bisher jedoch lösten diese Mutationen kaum Änderungen im Krankheitsverlauf aus und auch die Wirksamkeit der Impfstoffe ist durch diese Veränderungen bislang nicht gefährdet.
Zu den bereits bekannten Mutanten gehört die G614-Variante, die inzwischen weltweit dominiert, sowie der im Sommer 2020 in Spanien entstandene Stamm 20A.EU1, der von Urlaubern in viele Länder Europas eingetragen wurde. Auch die auf dänischen Nerzfarmen entdeckte „Cluster 5“-Mutante des Coronavirus löste zwischenzeitlich Besorgnis aus, lief sich aber relativ schnell tot und scheint inzwischen weitgehend verschwunden zu sein.
Neuer Virenstamm B.1.1.7. breitet sich stark aus
Jetzt jedoch ist eine neue Mutante von SARS-CoV-2 entstanden, die das Verhalten des Virus deutlich verändert haben könnte. Erste Vertreter dieses Stamms B.1.1.7. wurden am 20. und 21. September 2020 in Proben aus Südengland und London nachgewiesen. Inzwischen lassen sich in Großbritannien mehr als 1.600 Fälle eindeutig diesem Stamm zuordnen, Epidemiologen gehen aber von weit mehr Infektionen mit B.1.1.7. aus.
Nach Angaben von Patrick Vallance, dem wissenschaftlichen Chefberater der britischen Regierung, machte dieser Virenstamm Mitte November noch rund 26 Prozent der getesteten Fälle aus. In der zweiten Dezemberwoche hatte sich dieser Anteil schon stark erhöht. „In London gehörten bereits 60 Prozent aller Fälle zu dieser neuen Virus-Variante“, so Vallance am Sonntag bei einer Pressekonferenz.
„Beispiellose Zahl von Mutationen“
Das Besondere an diesem Stamm: „Die B.1.1.7.-Linie besitzt mehr genetische Veränderungen als bislang üblich“, berichten Andrew Rambaut von der University of Edinburgh und sein Team. Demnach unterscheidet sich der neue Stamm durch 14 ausgetauschte Aminosäuren und drei komplett weggefallene Proteinbausteine vom SARS-CoV-2-Urtyp. „Eine solche Ansammlung von 14 linienspezifischen Aminosäure-Wechseln ist im globalen Genbestand der Covid-19-Pandemie bislang beispiellos“, so die Forscher.
Angesichts dieses nahezu gleichzeitigen Auftretens so vieler Mutationen vermuten Virologen, dass sich der Stamm B.1.1.7. unter besonderen Umständen entwickelt haben muss. Sie vermuten, dass er seinen Ursprung in einem immungeschwächten Patienten mit chronischer Infektion hatte. Bei diesen Patienten kann sich die Coronavirus-Infektion über Monate hinziehen, ihre Virenlast ist meist hoch. Werden diese Patienten dann noch mit Antikörper-haltigem Rekonvaleszenten-Plasma behandelt, kann dies dazu führen, dass in ihnen vor allem die besonders fitten und vermehrungsstarken Virenvarianten überdauern – und auf andere übertragen werden.
„Dies führt uns zu der Hypothese, dass die ungewöhnliche Genetik des Virenstamms B.1.1.7. zumindest zum Teil aus der Virusevolution in einer chronisch infizierten Person hervorgegangen ist“, schreiben Rambaut und seine Kollegen.
Acht Veränderungen am Spike-Protein
Von den Mutationen des neuen Stamms sitzen acht am viralen Spike-Protein, den stachelartigen Fortsätzen, mit denen das Coronavirus an unsere Zellen andockt. Da an diesem Protein sowohl die Antikörper und andere Immunreaktionen des Körpers ansetzen als auch die Impfstoffe, bereiten Veränderungen in diesem Bereich des Virus besondere Sorge. Außerdem kann eine Veränderung der Bindungsstelle am Spike-Protein dem Coronavirus dabei helfen, effektiver in Zellen einzudringen. Das kann das Virus potenziell übertragbarer machen, aber auch seine Vermehrung erleichtern und zu schweren Verläufen führen.
Bisher ist erst in Ansätzen bekannt, welche Auswirkungen die Mutationen des neuen Virenstamms auf das Verhalten des Virus haben. Allerdings geben einige Genveränderungen Anlass zur Sorge. Unter ihnen ist N501Y, eine Aminosäure-Veränderung direkt in der Bindungsstelle des Proteins. „Die Spike-Protein-Position 501 ist eine der Schlüsselkontaktstellen für die Rezeptorbindung des Virus“, erklären Rambaut und sein Team.
Mutationen erleichtern Bindung an die Zelle
Experimentelle Daten deuten darauf hin, dass die N501Y-Mutation die Affinität des Virus für den ACE2-Rezeptor erhöhen kann, der Hauptandockstelle des Virus an menschlichen Zellen. In Versuchen mit Mäusen und Zellkulturen erhöhte diese Mutation die Infektiosität von SARS-CoV-2, wie die Forscher berichten. Ähnliches könnte für N439K und Y453F gelten, zwei weitere Mutationen an der Bindungsstelle des Virus.
Eine weitere Mutation, P681H, liegt in der Furche, die die beiden Untereinheiten des Spike-Proteins voneinander abgrenzt. Von dieser sogenannten Furin-Furche ist bekannt, dass ihre Konfiguration dem Coronavirus das Eindringen in unsere Atemwegszellen erleichtert. Zudem spielt auch sie eine Rolle für die Übertragbarkeit des Virus, wie Rambaut und sein Team berichten.
Höherer r-Wert und damit höhere Übertragbarkeit
Tatsächlich gibt es erste Indizien dafür, dass sich der Virenstamm B.1.1.7. rapider und leichter ausbreitet als bisherige Coronavirus-Varianten. Erste Tests britischer Forscher legen nahe, dass die Wachstumsrate dieses Virenstamms um rund 70 Prozent höher liegt als beim Urtyp. Zudem schätzt das britische NERVTAG-Expertengremium, dass der Stamm einen um 0,39 bis 0,93 höheren r-Wert besitzt.
Der r-Wert gibt an, wie viele weitere Menschen ein Infizierter im Schnitt ansteckt. Ziel bei der Pandemie-Bekämpfung ist es, diesen Wert unter 1 zu drücken, denn nur dann sinkt die Zahl der Neuinfektionen. Von Natur aus hat das Coronavirus einen r-Wert von etwa 3,5. „Eine Erhöhung des r-Werts um 0,4 oder mehr sind extrem schlechte Nachrichten“, kommentiert Paul Hunter von der University of East Anglia. „Denn das könnte bedeuten, dass selbst harte Lockdown-Maßnahmen nicht ausreichen, um den Zielwert von r weniger als 1 zu erreichen.“
Ähnlich sieht dies auch John Edmunds von der London School of Hygiene & Tropical Medicine: „Um diese Stamm zu kontrollieren, müssen wir wahrscheinlich noch restriktivere Maßnahmen einsetzen. Ich fürchte daher, dass uns harte Zeiten bevorstehen, aber je schneller und entschiedener wir jetzt handeln, desto schneller bekommen wir diese neue Virusvariante unter Kontrolle.“
Wirkt sich dies auf die Impfungen aus?
Immerhin eine gute Nachricht gibt es: Die Mutationen des neuen Virenstamms scheinen die Impfstoffe nicht obsolet zu machen: „Zu diesem Zeitpunkt gibt es keinen Grund zu der Annahme, dass eine der hier diskutierten Mutationen die Impfstoff-Wirkung beeinträchtigen wird“, teilte das Covid-19 Genomics UK Consortium am Samstag mit.
Bisher gibt es auch keine klaren Indizien dafür, dass der neue Stamm aggressiver ist und die Schwere der Verläufe von Covid-19 beeinflusst. Zwar gibt es Berichte aus Südafrika, nach denen eine Virenvariante mit einer der Mutationen von B.1.1.7. zu mehr Krankheitsfällen bei gesunden, jungen Menschen führen soll. Noch ist aber umstritten, ob dies nicht nur an einer allgemein gestiegenen Fallzahl liegt. In Großbritannien gibt es dagegen bisher keine Hinweise auf einen schwereren Verlauf.
Allerdings gibt es eine Mutation des neuen Virenstamms B.1.1.7., die sich auf manche gängige PCR-Tests auswirken könnte: An Position 69 und 70 des Spike-Proteins fehlen zwei Aminosäuren. Diese Fehlstelle betrifft eine von drei Regionen, die in kommerziellen PCR-Tests dem Nachweis von SARS-CoV-2 dienen. „In diesen Testas würde dieser Nachweiskanal daher ein negatives Ergebnis bringen“, erklärt Jeffrey Barrett vom Wellcome Sanger Institute. Aber weil die beiden anderen Indikatorabschnitte noch funktionieren, dürfte dies seiner Einschätzung nach die Tests nicht verfälschen.
Weitere Forschung nötig
Generell aber gilt: All dies sind erste vorläufige Einschätzungen der Experten. Noch ist einiges an Tests und Forschung nötig, um genauer zu ermitteln, welche Auswirkungen der neue Virenstamm B.1.1.7. tatsächlich auf den Pandemieverlauf, die Übertragbarkeit und immunologische Abwehrreaktionen hat.
„Die gesicherten Erkenntnisse über die Variante im Vereinigten Königreich sind noch sehr lückenhaft“, kommentiert der Virologe Jörg Timm vom Universitätsklinikum Düsseldorf. „Es fehlen noch Laboruntersuchungen, in denen die biologischen Eigenschaften der Variante genauer untersucht werden. Dazu zählt auch die Frage, ob die Variante für die Immunantwort ein Problem darstellen kann.“
Quellen: Virological, 19.12.2020; Report COG uk 20.12.2020; NERVTAG Meeting 18.12.2020, Science News, Science Media Centre
