Virusmutationen und ihre Bedeutung

Bei der ständigen Vervielfältigung des Virus durch die RNA-Polymerase treten ab und an Fehler auf, so dass sich das Genom leicht verändert, es mutiert. Das passiert häufiger, je mehr Viren es weltweit gibt. Mutationen sind daher angesichts der hohen Fallzahlen auf der ganzen Welt relativ häufig. Bisher sind etliche Hauptgruppen (Kladen) und damit über 1.000 verschiedene Viruslinien (Varianten) bekannt. Bei einer vollständigen Analyse des gesamten Genoms des Virus (Sequenzierung) kann jeweils die genaue genetische Art in einem Nomenklatursystem bezeichnet werden. Einige Mutationen können regional gehäuft auftreten, z.B. wenn die Region wenig Kontakt zum Rest der Welt hat; andere ansteckendere Varianten können sich auch weltweit ausbreiten und andere Virustypen verdrängen.

Eingetretene Mutationen können zu neuen Viruseigenschaften führen. Wenn sich zum Beispiel das Spike-Protein an der Oberfläche des Virus, über das der Eintritt in die (Wirts-) Zelle des Menschen ermöglicht wird, verändert, kann es dadurch zu einer gesteigerten Infektiosität kommen. Das Spike-Protein ist darüber hinaus auch der Angriffsort der menschlichen (neutralisierenden, also protektiven) Antikörper. Deshalb können Veränderungen dieses Proteins die Immunantwort des Menschen reduzieren. Wenn durch Mutationen diejenigen Stellen des Virus verändert werden, an denen die menschlichen Antikörper andocken (die Epitope), kann auch hierdurch die Abwehrleistung des Körpers beeinträchtigt werden.

Das Sars-CoV-2-Virus hat sich seit dem ersten Auftreten schon vielfach gewandelt. So hatte eine schon im Frühjahr 2020 eingetretene Virusvariante (614G-Genotyp), die aufgrund einer Veränderung des Spike-Proteins infektiöser war als der Ursprungstyp (D614-Genotyp), diesen abgelöst. In Deutschland herrschte im Frühjahr 2021 die Alpha-Variante (ursprünglich „britische Variante“) vor, zum aktuellen Zeitpunkt (Anfang September 2021) ist die weitaus ansteckendere Delta-Variante die in weiten Teilen Europas dominierende Virusart. Die bisherigen Hauptvarianten sind nach dem Ort ihres ersten Nachweises benannt und aufgrund verschiedener Mechanismen infektiöser und virulenter, wie im Folgenden beschrieben.

  • Die Alpha-Variante (ursprünglich „britische“ Variante B1.1.7) weist 23 Genveränderungen (Polymorphismen) auf, die vor allem Veränderungen des Spike-Proteins betreffen. Diese Variante ist um rund 50% infektiöser und auch gefährlicher als der ursprüngliche Virusstamm. Die bisher verfügbaren Impfungen sind auch gegen diese Variante wirksam, und eine überstandene Infektion mit dem Virus sorgt für eine gewisse Zeit für Immunität.
  • Die Beta-Variante (ursprünglich „südafrikanische“ Variante B.1.351) zeigt neun Aminosäureveränderungen, von denen acht das Spike-Protein betreffen. Ein Teil der Veränderungen entspricht denen der B1.1.7-Mutation; es sind allerdings noch andere Veränderungen des Spike-Proteins vorhanden, die eine Resistenz gegenüber bestimmten Antikörpern mit sich bringen. Dies bewirkt die höhere Infektiosität. Außerdem sind die bisherigen Impfstoffe weniger effektiv und Genese weniger immun gegen diese Mutation, weil die gebildeten neutralisierenden Antikörper weniger stark wirken. Dieser Mechanismus wird als „Immune escape“ des Virus bezeichnet.
  • Die Gamma-Variante (ursprünglich „brasilianische“ Variante P.1) weist ebenfalls einige Veränderungen am Spike-Protein auf, die teilweise denjenigen der Beta-Mutante entsprechen. Bei dieser Variante besteht eine verstärkte Bindung an das ACE2-Rezeptorprotein, wodurch das Virus leichter in die menschliche Zelle eindringt. Hier kommt es ebenfalls zu einem „Immun escape“ des Virus und somit zu einer verminderten Effektivität der aktuell vorhandenen Impfstoffe. Dennoch schützen die in Deutschland genutzten Impfstoffe immer noch gut gegen einen schweren Verlauf einer Infektion.
  • Die Delta-Variante (im Oktober 2020 zuerst in Indien nachgewiesen, Bezeichnung B.1.617.2) weist Mutationen auf, die eine reduzierte Immunantwort beim Menschen mit sich bringen und einen gegenüber der Alpha-Variante verringerten Schutz durch eine Impfung bewirken. Dies ist vor allem bei inkomplettem Impfschutz, also nur einer von zwei durchgeführten Impfungen, der Fall. Aktuell ist dieser Virustyp in großen Teilen Europas vorherrschend, weshalb er nicht mehr als Variante angesehen wird.

Die internationalen Gesundheitsbehörden und auch das Robert-Koch-Institut (RKI) beobachten die Ausbreitung der bekannten und neuer SARS-CoV2-Subtypen. Neue Typen werden als „besorgniserregend“ (Variants of Concern, VOC) oder als Varianten unter Beobachtung (Variants of Note, VON) überwacht, ihr weltweites Auftreten kann unter der Seite http://cov-lineages.org/index.html abgerufen werden.

Ob das Virus mit seinen aktuellen Mutationen am Spike-Protein schon seine höchstmögliche Infektiosität erreicht hat, oder ob zukünftige Veränderungen es immer gefährlicher und die Impfstoffe weniger effektiv werden lassen, ist aus virologischer Sicht unklar. Eine Anpassung der Impfstoffe (wie bei der jährlichen Influenzaimpfung) wird sicherlich auch hier notwendig sein und wird bereits wissenschaftlich und politisch diskutiert (Quellen: Deutsches Ärzteblatt, Jg. 118, Heft 9, S. 460-466; RKI).