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 geht auf drängende Bedenken im Bereich der öffentlichen Gesundheit ein.
Mit zunehmenden wissenschaftlichen Bemühungen zur Ausrottung von SARS-CoV-2 nehmen auch die Struktur und Aktivitäten des Virus zu. Wir tun alles, was wir können, um SARS-CoV-2 von der Landkarte fernzuhalten, und es tut alles, was in seiner Macht steht, um auf der Landkarte zu bleiben. In erster Linie: Es mutiert.
Was bedeuten diese Mutationen? Werden sie für uns schädlicher sein als das ursprüngliche Virus, oder handelt es sich um harmlose Ereignisse? Und vor allem: Wie werden sich diese Mutationen auf unsere aktuellen Behandlungs- und Impfbemühungen auswirken? Dr. Robinson sprach mit Verywell Health über die Wissenschaft hinter Virusmutationen und ihre Bedeutung für die Zukunft von SARS-CoV-2 sowie über die Bemühungen, es zu identifizieren und auszurotten.
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Verywell Health: Warum mutiert ein Virus?
Dr. Robinson: Viren stehen wie Menschen unter ständigem evolutionären Druck, daher besteht das Ziel eines Virus darin, zu überleben und sich zu vermehren. Die bei einem Virus auftretenden Mutationen sind oft eine Reaktion auf die unterschiedlichen Bemühungen unseres Immunsystems, es zu identifizieren und zu neutralisieren. Jedes Mal, wenn sich ein Virus repliziert, kommt es zu zufälligen Mutationen in seinem Genom. Dies kommt bei RNA-Viren wie SARS-CoV-2 häufiger vor als bei DNA-Viren wie Herpesviren, mit denen wir schon länger leben.1
Viren wie SARS-CoV-2 und das ursprüngliche SARS-Virus sind von anderen tierischen Wirten auf den Menschen übergesprungen. Als sie zum ersten Mal Menschen infizierten, war es für sie wie eine ganz neue Welt. Sie mussten lernen, sich an eine Umgebung anzupassen und zu verändern, die versucht, sie aufzuspüren und zu töten, was ein „Überleben des Stärkeren“-Szenarios auslöst. Jedes Virus wird über seine eigenen Fähigkeiten verfügen, das menschliche Immunsystem zu steuern, und die Stämme mit den besten Ausweichtaktiken werden dominant werden.
Wenn die Mutation zu einer Infektion führt, die schnell tödlich verläuft, wird sie dem Wirt zu großen Schaden zufügen und die Möglichkeit verlieren, andere in der Gemeinschaft zu infizieren. Auf diese Weise kann das Virus schnell aussterben und es ist unwahrscheinlich, dass es zu einer globalen Pandemie kommt.
Wenn das Virus hingegen zu schwach ist, wird es von unserem Immunsystem schnell erkannt und abgetötet, wodurch verhindert wird, dass sich das Virus reproduziert und 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 Zeit hat, sich mit uns zu entwickeln, desto besser kann es sich an unsere Abwehrkräfte anpassen.
Verywell Health: Sind Virusmutationen immer eine schlechte Sache?
Dr. Robinson: Virusmutationen müssen nicht unbedingt eine schlechte Sache sein; Sie sind ein natürlicher Prozess, der während des viralen Lebenszyklus abläuft. Tatsächlich handelt es sich bei vielen Mutationen um völlig harmlose 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. Das Verfolgen dieser Veränderungen ist in gewisser Weise so, als würde man einen Stammbaum zusammenstellen und verstehen, wie unterschiedlich jeder Zweig ist, aber mit dem anderen zusammenhängt.
Wenn ein Virus jedoch beginnt, von seiner ursprünglichen Sequenz abzuweichen, müssen wir bei den von uns angebotenen Präventionsmethoden und Behandlungen vorsichtiger sein. Wenn sich diese Eingriffe gegen das Virus selbst richten, wirken sie möglicherweise nicht alle so einheitlich wie früher. Je tiefer das Virus mit seinem Wirt vertraut wird, desto mehr verändern sich auch seine Abwehrkräfte. Daher müssen wir bei der Entwicklung von Therapien noch sorgfältiger vorgehen als früher, als das Virus noch 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.
Verywell Health: Gab es Mutationen bei SARS-CoV-2?
Dr. Robinson: Das Virus hat mehrere Mutationen entwickelt, die derzeit in der Bevölkerung kursieren. Eine aktuelle Studie, die über 7.000 Genome sequenzierte, identifizierte 198 verschiedene wiederkehrende Mutationen.2
Während viele der Mutationen harmlos sind, fanden Forscher eine spezifische Mutation im Spike-Protein – dem Teil des Virus, der sich an menschliche Zellen bindet –, das mittlerweile zum weltweit dominierenden Virusstamm geworden ist. Wenn wir also auf das ursprüngliche Genom zurückblicken, das in Wuhan, China, sequenziert wurde, ist diese bestimmte Genomsequenz nicht mehr die häufigste und dieses neue Spike-Protein ist jetzt der dominierende Stamm. Die Mutation wurde G614 genannt, was bedeutet, dass es an der 614. Position zu einer Veränderung der Aminosäure kam.3
Viele der derzeit entwickelten Impfstoffe zielen auf das Spike-Protein ab. Wenn wir also eine echte Verschiebung in der Sequenz des Ziels feststellen, müssen wir äußerst vorsichtig sein, was wir in der klinischen Impfstoffstudie als „ausreichend neutralisierende Reaktion“ bezeichnen Versuche.
Ich glaube, wir müssen auch über eine Kombinationstherapie nachdenken und parallel dazu weitere Ansätze weiterentwickeln. Die Identifizierung von Bereichen des Virus, die zwischen den Stämmen konsistent sind, könnte unsere beste Chance sein, künftig die besten Therapien und Impfstoffe zu entwickeln. Wenn wir darüber nachdenken, nur ein bestimmtes Ziel zu haben, müssen wir uns fragen, ob dieser Ansatz weiterhin funktionieren wird, während sich das Virus weiter anpasst und verändert.
Verywell Health: Hat eine dieser 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 war zunächst mit einem Virusstamm infiziert, der dem ursprünglichen Wuhan-Stamm ähnelte, und infizierte sich dann viereinhalb Monate später mit einem anderen Virusstamm. Der Stamm der Reinfektion enthielt die neue Spike-Protein-Mutation, die mit einer schwereren Erkrankung in Verbindung gebracht wurde.4
In einem aktuellen Cell- Artikel wurde diese spezifische Mutation, die als G614 bezeichnet wird, genauer untersucht und festgestellt, dass die Virusausscheidung bei Personen, die mit einem Virus infiziert waren, das die G614-Mutation enthielt, länger dauerte. Das heißt, sie waren über einen längeren Zeitraum ansteckend. Forscher fanden außerdem heraus, dass das G614-Virus bei der Infektion von Zellen im Labor eine bis zu neunfache Steigerung der Infektiosität im Vergleich zur ursprünglichen Spike-Proteinsequenz namens D614 zeigte.5
Verywell Health: Wenn jemand eine SARS-CoV-2-Immunität erlangt, besteht dann die Möglichkeit, dass er nicht gegen einen mutierten Stamm des Virus immun ist?
Dr. Robinson: Der Fall einer Reinfektion hat wichtige Fragen aufgeworfen, ob diese neuen Mutationen möglicherweise die Art und Weise beeinflussen, wie das Virus unsere B- und T-Zellen-Reaktionen auslöst, das sind 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 gibt Anlass zur Sorge, dass die Immunantwort, die einige Menschen im Frühjahr auf das ursprüngliche SARS-CoV-2-Virus entwickelt haben, möglicherweise anders ist als die Reaktionen, die für eine wirksame Reaktion auf das derzeit zirkulierende SARS-CoV-2-Virus erforderlich sind. Dies macht die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs noch komplexer und wichtiger.
Verywell Health: Mutiert dieses Virus im Vergleich zu anderen Viren in einem normalen Tempo?
Dr. Robinson: SARS-CoV-2 scheint sich im Durchschnitt etwa zwei Mutationen pro Monat anzuhäufen, eine Rate, die zwei- bis viermal langsamer ist als bei Influenza. Das Ziel besteht nun darin, herauszufinden, wie verschiedene Sorten auf uns reagieren, und tiefer in diese Varianten einzutauchen.6
Verywell 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 wurde eine Mutation dokumentiert, die das Virus offenbar tatsächlich schwächt. 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 möglicherweise auch zu geringeren Replikationsraten führt.7
Wir erfahren immer noch, warum ein schwächeres Virus nicht einfach aussterben würde. Eine „schwächere“ Version eines Virus zu haben, könnte für uns Vorteile und Risiken mit sich bringen. Das schwächere Virus macht uns vielleicht nicht besonders krank, aber es erhöht die Wahrscheinlichkeit, mehr Menschen zu infizieren. Möglicherweise entwickeln wir auch keine ausreichend starke Immunantwort, sodass die Infizierten nicht ausreichend Antikörper bilden können.
Verywell Health: Wie wirken sich die Mutationen von SARS-CoV-2 auf die Impfstoffentwicklung aus?
Dr. Robinson: Das ist eine wesentliche Frage, wenn man über die Entwicklung der besten Impfstrategien nachdenkt. Wir werden wahrscheinlich eine Kombination verschiedener Ansätze benötigen, 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 etwas über die Sicherheit und Wirksamkeit der neueren Impfstofftechnologien, die vor einer breiten Anwendung überprüft werden müssen. Der Schlüssel zur Entwicklung einer ausreichenden Immunität zur Unterstützung der Herdenimmunität wird darin bestehen, Wege zu finden, um eine Immunantwort mit der entsprechenden Breite und Tiefe zu entwickeln, um das Virus zu überwältigen und zu neutralisieren. Wir müssen lernen, ob diese neuen Stämme und Mutationen unsere Reaktion auf Impfungen schwächen.
Verywell Health: Was ist eine wichtige Sache, die Menschen über Mutationen wissen müssen?
Dr. Robinson: Wir alle müssen unser Leben so leben, als ob wir einem Infektionsrisiko ausgesetzt wären. Auch wenn Sie in der Vergangenheit eine COVID-19-Infektion hatten, leben Sie bitte weiterhin so, als wären Sie einem genauso hohen Risiko ausgesetzt wie alle anderen. Die neuen Daten über Mutationen und Reinfektionen sollten uns vor der Idee der Immunitäts-„Zertifikate“ oder „Pässe“ misstrauisch machen, bei denen sich diejenigen, die bereits infiziert waren, nicht mehr an dieselben Richtlinien halten müssen wie diejenigen, die noch naiv gegenüber dem Virus sind . Wir alle sollten uns weiterhin darauf konzentrieren, alle uns zur Verfügung stehenden Mittel zu nutzen, um uns und unsere Gemeinschaften zu schützen.
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