Wie COVID-19-Varianten entstehen – und wie wir uns auf die nächste vorbereiten können

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„Wir fühlen uns nicht ausreichend demütig von dem, was wir nicht darüber wissen“, twitterte Jillian Horton, Ärztin für Innere Medizin in Winnipeg, kürzlich über COVID-19. Zuerst BA.1, dann BA.2, jetzt macht ein neuer Omicron-Ableger, BA.2.12.1, seine Präsenz in den USA bekannt, wo es einen Anstieg der Fälle im Staat New York verursacht. Wie entstehen COVID-19-Varianten, warum setzen sich einige durch, während andere verschwinden und was könnte als nächstes kommen? Hier sind einige Dinge, die Wissenschaftler wissen – und nicht wissen.

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Wie mutiert ein Coronavirus, um neue Varianten zu erzeugen?

SARS-CoV-2 gelangt über die Atemwege in den Körper. Es findet eine gesunde Zielzelle, die auf ihrer Oberfläche Rezeptoren hat, in diesem Fall den ACE2-Rezeptor, mit denen es andockt und in die Zelle schlüpft. Sobald das Virus drinnen ist, beginnt es sich zu replizieren und kopiert seinen genetischen Code immer und immer wieder.

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Der Replikationsprozess ist anfällig für Fehler und Tippfehler. Coronaviren haben ein Korrekturleseenzym, das Fehler korrigiert. “Es mutiert tatsächlich langsamer als viele andere Viren, aber immer noch mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um viele neue Mutationen zu produzieren, die zufällig auftreten”, sagte Jesse Shapiro, Assistenzprofessor an der Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie der McGill University. Viele Mutationen sind harmlos. Andere verschaffen dem Virus einen Wettbewerbsvorteil, indem sie die Übertragung erhöhen. Alpha, dann Delta und jetzt Omicron verdrängten sich auf ihrem Weg zur Vorherrschaft schnell gegenseitig. Im Vergleich zum ursprünglichen Stamm waren sie infektiöser, virulenter, resistenter gegen natürliche oder durch Impfstoffe hervorgerufene Immunität oder eine Kombination aus allen dreien.

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Die bisher wichtigsten Varianten weisen Mutationen in ihrem Spike-Protein-Gen auf, das die Oberfläche von SARS-CoV-2 besetzt, mit der das Virus auf Zellen klebt. Einige Mutationen sind einzigartig, andere werden von allen geteilt.

„Wir sprechen viel über den Spike, aber es gibt 23 andere Proteine ​​in diesem Virus und jedes spielt eine Rolle dabei, wie virulent die Varianten sind, wie übertragbar sie sind, wie stabil sie sind“, sagte der Virologe Marc-André Langlois von der University of Ottawa während einer kürzlich von der kanadischen COVID-19 Immunity Task Force veranstalteten Podiumsdiskussion mit Experten des Coronavirus Variants Rapid Response Network oder CoVaRR-Net.

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Je mehr wir die Varianten im Menschen replizieren und verbreiten lassen, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, neue Varianten mit neuen Mutationen in neuen Teilen seines Genoms zu erzeugen, sagte er.

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Woher kommen die COVID-Varianten?

In Regionen mit hoher Infektionsrate. Sie können auch bei Menschen mit geschwächtem Immunsystem auftreten – Empfänger von Organtransplantationen, Menschen, die sich einer Krebsbehandlung unterziehen, Menschen mit HIV oder Immunerkrankungen – die nicht so gut auf Impfstoffe ansprechen und denen es schwer fällt, COVID zu schütteln, wenn sie sich infizieren . Je länger ein Virus im Körper verweilt, desto mehr Zeit, um Mutationen anzuhäufen. Ärzte haben Fälle beschrieben, in denen immungeschwächte Menschen mit anhaltenden COVID-Infektionen von 100 Tagen oder mehr hochgradig mutierte Varianten erzeugten, die eine Form der „saltativen“ Evolution zu sein schienen, bei der ein Organismus plötzlich große Sprünge zwischen den Generationen macht. „Es ist, als würde man plötzlich vom Gehen zum Fliegen wechseln, ohne etwas dazwischen“, sagte der Virologe Dr. Larry Corey vom Fred Hutchinson Cancer Research Center in Seattle gegenüber dem Fred Hutch News Service. Corey und vier Kollegen warnen im New England Journal of Medicine, dass „erhöhte Vorsichtsmaßnahmen“ getroffen werden sollten, um die Übertragung von COVID auf immungeschwächte Menschen zu verhindern.

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Wie viele weitere Mutationen kann SARS-CoV-2 durchlaufen?

Es ist Wunschdenken, sich vorzustellen, dass SARS-CoV-2 die Luft ausgeht, dass seine Entwicklung irgendwie abgeschlossen ist, „weil wir damit kulturell, politisch und wirtschaftlich so fertig sind“, sagt die COVID-19-Modelliererin Caroline Colijn von der Simon Fraser University , sagte in einem früheren Interview. „Ich denke, die Evolution wird weiter wirken. Der Weg, die Evolution daran zu hindern, uns mehr Varianten zu geben, besteht darin, die Größe der Viruspopulationen zu reduzieren, und das sind Infektionen. Das sind nicht nur Krankenhausaufenthalte.“

„Es gibt keinen Organismus, der stillsteht“, sagte Shapiro von McGill, ein CoVaRR-Net-Mitglied. „Alles verändert sich weiter und passt sich an. Sie wird dies auch weiterhin tun. Das macht die Grippe. Das ist zu erwarten. Das sollte nicht beunruhigend sein.“ Die Frage, sagte Shapiro, lautet: Gibt es eine Grenze für seine intrinsische Übertragbarkeit, „die bereits sehr, sehr hoch ist. Geht es noch höher? Das ist es, was die Auswahl immer fördern wird – jedes Mal, wenn es eine Variante gibt, die sich schneller replizieren kann, wird sie ausgewählt, sie wird abheben. Es ist schwer zu sagen, wo das Limit sein wird.“

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Was könnte als nächstes kommen?

Ein Virus kann sich auf zwei Arten verändern: antigene „Drift“, was kleine, subtile Veränderungen oder Mutationen bedeutet, wie wir sie bei den BA-2 sehen. Die andere Veränderung ist eine Verschiebung, eine abrupte, große Veränderung. Omicron war eine Verschiebung, keine Drift. „Omicron ist mit keinem der Deltas verwandt“, sagte Shapiro. „Es verzweigte sich viel, viel früher, wahrscheinlich Mitte 2020, und hatte in einer nicht untersuchten Population oder einem Tierreservoir oder einer immungeschwächten Person oder einer Kombination dieser Dinge gebrodelt, und tauchte dann auf und begann wirklich abzuheben Ende 2021.“

Die nächste große Variante könnte direkt von Omicron abstammen oder stark abweichend von einem anderen tiefen Zweig sein, und die Leute sollten ihren Hut nicht vor Omicrons geringerer Strenge hängen, schreiben drei Forscher in Nature Reviews. Es sei „nichts als ein glücklicher Zufall“, dass Omicron eine mildere Erkrankung verursacht. Da die Welt exponiert und geimpft wird, wird der Druck auf SARS-CoV-2 lasten, seine Fähigkeit zur erneuten Infektion weiter zu verbessern. „Sobald Omicron die Mehrheit der Personen infiziert hat, muss sich die nächste Variante antigenisch so weit wie möglich von Omicron und früheren (variants of concern oder VOCs) unterscheiden, um die Immunität gegen sie zu überwinden“, schrieben sie. „Die Aussicht auf zukünftige VOCs mit der potenziell katastrophalen Kombination der Fähigkeit zur erneuten Infektion aufgrund von Immune Escape zusammen mit hoher Virulenz ist leider sehr real.“

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Es ist alles sehr unvorhersehbar, sagte Shapiro. Es gibt keinen Druck auf das Virus, schwerer oder weniger schwer zu werden. „Dem Virus ist es egal, ob es mehr oder weniger virulent oder gleich ist.“ Wenn es so virulent ist, dass es Menschen tötet, bevor sie übertragen werden können, „ist das aus Sicht des Virus eine Sackgasse“.

Wir müssen das Virus weiter überwachen, weiter testen und sequenzieren und die weltweiten Bemühungen zur Impfung und Eindämmung von Infektionen fortsetzen, sagten die Wissenschaftler. „Wir müssen versuchen, uns von der ‚Lass es krachen‘-Mentalität fernzuhalten, um die Gesamtzahl der Infektionen zu reduzieren“, sagte Shapiro. „Je mehr Infektionen es jeden Tag, jeden Monat gibt, desto mehr Möglichkeiten für Mutationen entstehen.“

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