Südafrikanische Wissenschaftler, die eine neue COVID-19-Variante entdeckten, teilen ihre Erkenntnisse mit

Ende letzten Jahres entdeckte das von der KwaZulu-Natal Research Innovation and Sequencing Platform (KRISP) geleitete Network for Genomic Surveillance in South Africa (NGS-SA) eine sich schnell ausbreitende neue Variante von SARS-CoV-2, dem Virus, das COVID-19 verursacht. Die neue Variante mit der Bezeichnung 501Y.V2 wirft kritische Fragen auf – unter anderem, ob die derzeitigen Impfstoffe und Behandlungen noch wirksam sind.

Mit Unterstützung des South African Medical Research Council und des Ministeriums für Wissenschaft und Innovation hat eine Gruppe führender südafrikanischer Virologen, Immunologen, Vakziologen, Spezialisten für Infektionskrankheiten und Mikrobiologen ein Konsortium gebildet, das sich mit spezifischen wissenschaftlichen Fragen rund um 501Y.V2 befasst. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse werden an politische Entscheidungsträger und Entwickler von Impfstoffen, Diagnostika und Behandlungen weitergegeben. The Conversation Africa hat das Konsortium nach dem neuesten Stand seiner Arbeit zu 501Y.V2 gefragt.

Was ist die Wissenschaft hinter der Suche?

Viren verändern sich klassischerweise kontinuierlich, Stück für Stück. Ein veränderter Virus wird als „Variante“ des ursprünglichen Virus bezeichnet; der wesentliche Kern des Virus bleibt derselbe.

Änderungen im genetischen Code des Virus werden als Mutationen bezeichnet. Die neue Variante mit der Bezeichnung 501Y.V2 hat im Vergleich zum ursprünglichen SARS-CoV-2-Virus 23 Mutationen erworben. Wichtig ist, dass 20 der Mutationen Veränderungen an Aminosäuren verursachen und acht davon im Spike-Protein von SARS-CoV-2 liegen.

Wenn die Mutationen oder genetischen Veränderungen für das Virus von Vorteil sind, bleiben sie bestehen. Die Veränderungen können es dem Virus ermöglichen, besser zu überleben oder effizienter übertragen zu werden.

Wir wissen, dass ähnliche Varianten mit vielen Mutationen unabhängig voneinander auch in Großbritannien und Brasilien aufgetreten sind. Südafrika verfügt über besonders gute Forschungskapazitäten, um Varianten aufzuspüren, und Forscherteams haben sich aktiv auf die Suche gemacht. Darüber hinaus folgte das NGS-SA-Konsortium einem Hinweis des klinischen Personals eines Privatkrankenhauses in der Nelson Mandela Bay in der Ostkap-Provinz des Landes. Dort wurde eine ungewöhnlich hohe Zahl von COVID-19-Fällen festgestellt. Dies erklärt möglicherweise, warum diese Variante hier so schnell entdeckt wurde.

Warum ist diese Variante besorgniserregend?

Die Besorgnis besteht darin, dass sich 501Y.V2 im Vergleich zu anderen Varianten von SARS-CoV-2 viel effizienter von Mensch zu Mensch ausbreiten kann.

Die Mutationen von 501Y.V2 umfassen Veränderungen an einem Teil des Virus, der als Spike-Protein bekannt ist. Dieses Virus-Spike-Protein heftet sich über einen „Rezeptor“ an die menschliche Zelle, um in die Zellen einzudringen: So beginnt die Infektion. Das Virus beginnt dann, sich in den Zellen zu vermehren. Schließlich wird es von den Zellen freigesetzt und kann weitere Zellen infizieren.

Die Veränderungen im Spike-Protein von 501Y.V2 verbessern wahrscheinlich seine Bindung an menschliche Zellrezeptoren, was eine leichtere Infektion und größere Replikation im Wirt ermöglicht. Dies kann dazu führen, dass eine infizierte Person größere Mengen des Virus in sich trägt, die dann andere Menschen leichter infizieren können. Das Endergebnis könnte eine schnellere Ausbreitung unter den Menschen sein.

Wissenschaftler haben beobachtet, dass 501Y.V2 unter mehreren Varianten, die in der südafrikanischen Bevölkerung zirkulierten, schnell „dominant“ geworden ist. Dies deutet stark darauf hin, dass die neuen Mutationen dieser Variante einen Übertragungsvorteil bieten. In einigen Regionen Südafrikas sind mehr als 80 % der derzeit von infizierten Personen isolierten Viren 501Y.V2.

Das bedeutet wahrscheinlich, dass die meisten Menschen, die jetzt infiziert sind, ein Coronavirus haben, das leichter übertragbar ist.

Die neuen Varianten, die im Vereinigten Königreich und in Brasilien identifiziert wurden, weisen viele ähnliche Mutationen und potenziell ähnliche Ergebnisse auf. Die Forschung bestätigte eine größere Übertragbarkeit im Vereinigten Königreich.

Neue Forschungsergebnisse aus Südafrika zeigen außerdem, dass 501Y.V2 Antikörpern entgehen kann, die bei früheren Infektionen gebildet wurden. Dies bedeutet, dass Antikörper von Menschen, die mit früheren Varianten infiziert waren, möglicherweise nicht so gut gegen 501Y.V2 wirken.

Das Forscherteam verwendete Blutplasma von Patienten, die sich in früheren Schüben mit COVID-19 infiziert hatten, um festzustellen, ob Antikörper in ihrem Blut 501Y.V2 neutralisieren oder unwirksam machen können. Sie fanden heraus, dass die Antikörper dieser Patienten weniger in der Lage waren, 501Y.V2 zu neutralisieren als frühere COVID-19-Varianten in Südafrika. Um 501Y.V2 im Labor zu neutralisieren, war eine etwa sechs- bis 200-fach höhere Plasmakonzentration erforderlich.

Die Forschungsarbeiten einer anderen Gruppe in Südafrika kommen indessen zu ähnlichen Ergebnissen. Das Team untersuchte die Antikörperreaktion von Blutplasmaproben von 44 Personen, die zuvor mit früheren Varianten von COVID-19 infiziert waren. Sie fanden heraus, dass fast die Hälfte der getesteten Plasmen 501Y.V2 nicht neutralisieren konnte – in einer Laborumgebung.

Diese Daten geben Anlass zur Sorge. Es müssen jedoch noch weitere Arbeiten durchgeführt werden, bevor wir kategorisch sagen können, was dies für die Immunität der Menschen gegen 501Y.V2 sowie für die Auswirkungen auf Impfstoffe bedeutet, die für die früheren Varianten entwickelt wurden. Das liegt daran, dass unsere Immunantwort auf Infektionen und Impfstoffe Komponenten umfasst, die über die reinen Antikörper hinausgehen.

Verursacht diese Variante andere Symptome oder eine schwerere Erkrankung?

Dies ist ein Thema der laufenden Forschung. Bislang haben Kliniker und Wissenschaftler, die an vorderster Front arbeiten, keine Unterschiede bei den Symptomen von Menschen beobachtet, die mit der neuen Variante infiziert sind, im Vergleich zu Menschen, die mit anderen Varianten infiziert sind. Es sieht also nicht so aus, als würde das Virus mehr Menschen krank machen oder zu mehr Todesfällen führen.

Zum jetzigen Zeitpunkt scheint die neue Variante auch ein ähnliches Krankheitsspektrum zu verursachen – ältere Menschen, Männer und Menschen mit bestimmten anderen Erkrankungen erkranken schlechter.

Die klinische Behandlung bleibt genau dieselbe: Sauerstofftherapie, wenn die Menschen sie brauchen, Steroide (wie Dexamethason) für Menschen mit einer schwereren Erkrankung und blutverdünnende Medikamente zur Verhinderung von Blutgerinnseln, eine häufige Komplikation von COVID-19. Die wichtigste Therapie, die nachweislich die Zahl der Todesfälle verringert, ist Dexamethason, das auf die überaktive Immunreaktion auf das Virus und nicht auf das Virus selbst abzielt.

Schützen die derzeitigen Impfstoffe wahrscheinlich vor der neuen Variante?

Die Forschung ist im Gange. Solange das Gegenteil nicht bewiesen ist, kann man davon ausgehen, dass Impfstoffe gegen diese Variante wirksam sind, wie dies in den bisherigen klinischen Studien gezeigt wurde.

Impfstoffe schützen uns, indem sie eine Immunreaktion gegen das Spike-Protein des Virus hervorrufen. Die Impfstoffe präsentieren das Spike-Protein dem Immunsystem, das es als fremd – als Eindringling – erkennt und eine Immunreaktion gegen das Protein auslöst. Wenn der Körper später auf das eigentliche Virus trifft, ist die Immunantwort bereit, es zu erkennen und zu zerstören, bevor es eine Krankheit verursacht.

Teil der Immunantwort ist die Bildung von Antikörpern. Antikörper binden sich an das Virus und machen es nicht mehr infektiös. Wir wissen, dass sich einige Teile der Spike-Proteine in der neuen Variante verändert haben, so dass die von den Impfstoffen gebildeten Antikörper sie möglicherweise nicht mehr so gut erkennen wie früher. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass die durch den Impfstoff erzeugten Antikörper auch andere Teile dieses Ziel-Spike-Schutzes erkennen werden. Darüber hinaus könnten auch andere Teile der durch Impfstoffe ausgelösten Immunreaktion, wie die T-Zell-Reaktion, die ebenfalls für die Bekämpfung von Viren wichtig ist, einen Ausgleich schaffen.

Die laufenden Forschungsarbeiten lassen sich in zwei Kategorien einteilen:

Zunächst wird Blut von Personen verwendet, die COVID-19-Impfstoffe erhalten haben, um zu sehen, ob die durch den Impfstoff ausgelösten Antikörper in diesem Blut das Virus in einem Reagenzglas neutralisieren können. Wenn dies der Fall ist, dürfte der Impfstoff gegen 501Y.V2 genauso gut wirken wie gegen andere Varianten.

Zweitens untersuchen die Forscher, welche Varianten bei Personen vorhanden waren, die an Impfstoffversuchen teilgenommen haben und trotzdem an COVID-19 erkrankten. Wenn mehr 501Y.V2 im Vergleich zu anderen Varianten identifiziert wird, ist es wahrscheinlich, dass der Impfstoff nicht so gut gegen 501Y.V2 wirkt.