Makeda Robinson, MD, PhD, ist Spezialistin für Infektionskrankheiten und untersucht derzeit Virus-Wirt-Interaktionen bei neu auftretenden Viren an der Stanford University. Jede Woche schlüsselt Dr. Robinson komplizierte COVID-19-Themen auf und spricht dringende Bedenken der öffentlichen Gesundheit an.
Da sich die wissenschaftlichen Bemühungen zur Ausrottung von SARS-CoV-2 intensivieren, nehmen auch die Struktur und Aktivitäten des Virus zu. Wir tun alles, um SARS-CoV-2 von der Landkarte fernzuhalten, also tut es alles in seiner Macht Stehende, um darauf zu bleiben. Vor allem: es mutiert.
Was bedeuten diese Mutationen? Erweisen sie sich für uns als schädlicher als das ursprüngliche Virus oder sind sie harmlose Vorkommnisse? Am wichtigsten ist, wie werden sich diese Mutationen auf unsere aktuellen Behandlungs- und Impfstoffbemühungen auswirken? Dr. Robinson sprach mit Health-huh.com Health über die Wissenschaft hinter viralen Mutationen und was sie für die Zukunft von SARS-CoV-2 bedeuten, sowie über die Bemühungen zur Identifizierung und Ausrottung
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Health-huh.com Health: Warum mutiert ein Virus?
Dr. Robinson: Viren stehen wie Menschen unter ständigem evolutionärem Druck, daher besteht das Ziel eines Virus darin, zu überleben und sich zu vermehren. Die Mutationen, die in einem Virus auftreten, sind oft eine Reaktion auf die unterschiedlichen Bemühungen unseres Immunsystems, es zu identifizieren und zu neutralisieren. Jedes Mal, wenn sich ein Virus repliziert, werden zufällige Mutationen in seinem Genom vorgenommen. Dies tritt häufiger bei RNA-Viren wie SARS-CoV-2 auf als bei DNA-Viren wie Herpesviren, mit denen wir schon länger leben.
Viren wie SARS-CoV-2 und das ursprüngliche SARS-Virus sprangen von anderen tierischen Wirten auf den Menschen ein. Als sie zum ersten Mal Menschen infizierten, war es für sie wie eine ganz neue Welt. Sie mussten lernen, sich in einer Umgebung anzupassen und zu verändern, die versucht, sie zu finden und zu töten, was ein Überleben des geeignetsten Szenarios auslöste. Jedes Virus wird seine eigenen Fähigkeiten haben, das menschliche Immunsystem zu navigieren, und die Stämme mit den besten Ausweichtaktiken werden dominant.
Wenn die Mutation zu einer Infektion führt, die schnell tödlich ist, wird sie dem Wirt zu viel Schaden zufügen und die Möglichkeit verlieren, andere in der Gemeinschaft zu infizieren. Auf diese Weise kann das Virus schnell aussterben und wird wahrscheinlich keine globale Pandemie verursachen.
Auf der anderen Seite, wenn das Virus zu schwach ist, wird unser Immunsystem es schnell erkennen und abtöten, wodurch verhindert wird, dass sich das Virus repliziert und sich auch auf andere ausbreitet.
Es gibt einen Sweet Spot für ein Virus, an dem es sich so effizient wie möglich infizieren und verbreiten kann. Je länger es sich mit uns entwickeln muss, desto besser passt es sich an unsere Abwehrkräfte an.
Health-huh.com Health: Sind Virusmutationen immer eine schlechte Sache?
Dr. Robinson: Virusmutationen müssen nicht unbedingt etwas Schlechtes sein; sie sind ein natürlicher Prozess, der während des viralen Lebenszyklus auftritt. Tatsächlich sind viele der Mutationen völlig gutartige Veränderungen. Viren durchlaufen den Prozess der natürlichen Selektion, bei dem sich die Virusstämme durchsetzen, die am besten für das Gedeihen in einer neuen Umgebung gerüstet sind. Diese Veränderungen zu verfolgen, ist in gewisser Weise, als würde man einen Stammbaum zusammenstellen und verstehen, wie sich jeder Zweig unterscheidet, aber mit dem anderen verwandt ist.
Wenn ein Virus jedoch von seiner ursprünglichen Sequenz abweicht, müssen wir bei den angebotenen Präventionsmethoden und Behandlungen vorsichtiger sein. Wenn sich diese Interventionen gegen das Virus selbst richten, funktionieren sie möglicherweise nicht alle so einheitlich wie früher. Wenn das Virus seinen Wirt besser kennenlernt, ändert sich seine Abwehr entsprechend. Wir müssen also noch sorgfältiger darüber nachdenken, wie wir Therapien entwickeln, als wir es früher vielleicht hätten tun müssen, als das Virus homogener war. Eine Behandlung, die im April möglicherweise gut funktioniert hat, hat im Oktober möglicherweise nicht die gleiche Wirkung, da sich das Virus weiterentwickelt hat.
Health-huh.com Health: Gab es Mutationen bei SARS-CoV-2?
Dr. Robinson: Das Virus hat mehrere Mutationen entwickelt, die derzeit in der Bevölkerung zirkulieren. Eine kürzlich durchgeführte Studie, bei der über 7.000 Genome sequenziert wurden, identifizierte 198 verschiedene wiederkehrende Mutationen.
Während viele der Mutationen harmlos sind, fanden die Forscher eine spezifische Mutation im Spike-Protein, dem Teil des Virus, der sich an menschliche Zellen anheftet und inzwischen zum weltweit dominierenden Stamm des Virus geworden ist. Dies bedeutet, dass im Rückblick auf das ursprüngliche Genom, das aus Wuhan, China, sequenziert wurde, diese bestimmte Genomsequenz nicht mehr die häufigste ist und dieses neue Spike-Protein jetzt der dominante Stamm ist. Die Mutation wurde G614 genannt, was bedeutet, dass sich die Aminosäure an Position 614 geändert hat.
Viele der Impfstoffe, die derzeit entwickelt werden, zielen auf das Spike-Protein ab. Wenn wir also eine echte Verschiebung der Zielsequenz sehen, müssen wir unglaublich vorsichtig sein, was wir in klinischen Impfstoffstudien als "ausreichend neutralisierende Reaktion" bezeichnen.
Ich glaube, wir müssen auch über eine Kombinationstherapie nachdenken und parallel weitere Ansätze weiterentwickeln. Die Identifizierung von Bereichen des Virus, die zwischen den Stämmen konsistent sind, kann unsere beste Chance bieten, die besten Therapien und Impfstoffe für die Zukunft zu entwickeln. Wenn wir darüber nachdenken, nur ein bestimmtes Ziel zu haben, müssen wir uns fragen, ob dieser Ansatz auch weiterhin funktioniert, während sich das Virus weiter anpasst und verändert.
Health-huh.com Health: Haben diese Mutationen das Virus tödlicher gemacht?
Dr. Robinson: Wir lernen immer noch etwas über die Virulenzfaktoren, die mit den aufkommenden Stämmen verbunden sind. Einige dieser Mutationen können zu einer erhöhten Infektions- oder Reinfektionsrate führen.
Der erste Reinfektionsfall wurde kürzlich in Hongkong beschrieben. Der Patient wurde zunächst mit einem dem ursprünglichen Wuhan-Stamm ähnlichen Virusstamm infiziert und viereinhalb Monate später mit einem anderen Virusstamm infiziert. Der Stamm der Reinfektion enthielt die neue Spike-Protein-Mutation, die mit einer schwereren Erkrankung in Verbindung gebracht wurde.
Ein kürzlich erschienenes Paper von Cell untersuchte diese spezifische Mutation, die als G614 bezeichnet wird, und stellte fest, dass diejenigen, die mit einem Virus mit der G614-Mutation infiziert waren, eine längere Dauer der Virusausscheidung hatten. Das bedeutet, dass sie über einen längeren Zeitraum ansteckend waren. Die Forscher fanden auch heraus, dass das G614-Virus bei der Infektion von Zellen im Labor eine bis zu neunfache Erhöhung der Infektiosität im Vergleich zur ursprünglichen Spike-Proteinsequenz, genannt ., aufwies
Health-huh.com Health: Wenn jemand eine SARS-CoV-2-Immunität erwirbt, besteht die Möglichkeit, dass er nicht gegen einen mutierten Stamm des Virus immun ist?
Dr. Robinson: Der Fall einer erneuten Infektion hat wichtige Fragen aufgeworfen, ob diese neuen Mutationen möglicherweise die Art und Weise beeinflussen, wie das Virus unsere B- und T-Zellen-Reaktionen auslöst, die Immunzellen, die wir brauchen, um das Virus abzuwehren und Antikörper zu entwickeln. Mehrere der im Reinfektionsfall beobachteten Mutationen haben die Fähigkeit, mit dem adaptiven Immunsystem zu interagieren. Dies wirft Bedenken auf, dass die Immunantwort, die einige Menschen im Frühjahr auf das anfängliche SARS-CoV-2-Virus entwickelt haben, möglicherweise anders ist als die Reaktionen, die erforderlich sind, um eine wirksame Reaktion auf das derzeit zirkulierende SARS-CoV-2-Virus aufzubauen. Dies macht die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs noch komplexer und wichtiger.
Health-huh.com Health: Mutiert dieses Virus im Vergleich zu anderen Viren in einem normalen Tempo?
Dr. Robinson: SARS-CoV-2 scheint im Durchschnitt etwa zwei Mutationen pro Monat anzuhäufen, eine Rate, die zwei- bis viermal langsamer ist als die der Influenza. Das Ziel ist es jetzt zu lernen, wie verschiedene Sorten auf uns reagieren und tiefer in diese Varianten einzutauchen.
Health-huh.com Health: Eine von Wissenschaftlern identifizierte potenzielle Mutation wurde mit milderen Fällen von COVID-19 in Verbindung gebracht. Bedeutet das, dass Mutationen gut sein können?
Dr. Robinson: Es gab eine dokumentierte Mutation, die das Virus tatsächlich zu schwächen scheint. Eine Infektion mit einem Virusstamm, der eine Deletion von 29 Nukleotiden enthält, kann die Schwere des Virus verringern. Es wurde beschrieben, dass es zu einer geringeren Wahrscheinlichkeit führt, dass Patienten zusätzlichen Sauerstoff benötigen, und kann auch eine niedrigere Replikationsrate aufweisen.
Wir lernen immer noch, warum ein schwächeres Virus nicht einfach aussterben würde. Eine schwächere Version eines Virus zu haben, kann Vorteile und Risiken für uns haben. Das schwächere Virus macht uns vielleicht nicht superkrank, aber es erhöht die Möglichkeit, mehr Menschen zu infizieren. Es kann auch sein, dass wir keine ausreichend starke Immunantwort aufbauen und die Infizierten daran hindern, genügend Antikörper zu bilden.
Health-huh.com Health: Wie wirken sich die Mutationen von SARS-CoV-2 auf die Impfstoffentwicklung aus?
Dr. Robinson: Dies ist eine wesentliche Frage, wenn man über die Entwicklung der besten Impfstoffstrategien nachdenkt. Wir werden wahrscheinlich eine Kombination von Ansätzen brauchen, wenn das Ziel darin besteht, die Ausbreitung des Virus zu stoppen. Ein Impfstoff, der auf ein bestimmtes virales Antigen abzielt, reicht möglicherweise nicht aus.
Wir lernen auch immer noch über die Sicherheit und Wirksamkeit der neueren Impfstofftechnologien, die vor einer breiten Verabreichung überprüft werden müssen. Wege zu finden, um eine Immunantwort mit der entsprechenden Breite und Tiefe aufzubauen, um das Virus zu überwältigen und zu neutralisieren, wird der Schlüssel zur Entwicklung einer angemessenen Immunität sein, um die Herdenimmunität zu unterstützen. Wir müssen lernen, ob diese neuen Stämme und Mutationen unsere Reaktion auf die Impfung schwächen.
Health-huh.com Health: Was ist eine wichtige Sache, die Menschen in Bezug auf Mutationen wissen müssen?
Dr. Robinson: Wir alle müssen unser Leben so leben, als ob wir ansteckungsgefährdet wären. Auch wenn Sie in der Vergangenheit eine COVID-19-Infektion hatten, führen Sie Ihr Leben bitte weiter, als ob Sie genauso gefährdet wären wie alle anderen. Die aufkommenden Daten über Mutationen und Reinfektionen sollten uns gegenüber Immunitätszertifikaten oder Reisepässen misstrauisch machen, bei denen sich zuvor Infizierte nicht mehr an die gleichen Richtlinien halten müssen wie diejenigen, die noch nicht mit dem Virus konfrontiert sind. Wir sollten uns alle weiterhin darauf konzentrieren, alle uns zur Verfügung stehenden Werkzeuge zu nutzen, um uns und unsere Gemeinschaften zu schützen.
Die Informationen in diesem Artikel sind zum angegebenen Datum aktuell, was bedeutet, dass neuere Informationen verfügbar sein können, wenn Sie dies lesen. Für die neuesten Updates zu COVID-19 besuchen Sie unsere Coronavirus-Nachrichtenseite.