COVID-19 mutiert. Was das bedeutet, ist jedermanns Vermutung

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Erste Varianten zeigen, dass das Spike-Protein, auf das Impfstoffe abzielen, wahrscheinlich stabil ist, aber andere Proteine könnten sich umdrehen und die Ausbreitung verlängern.

Wenn ein Virus eine Person infiziert, tut es dies, indem es eine Reihe von Anweisungen in die Zelle einschleust. Gelegentlich vermasselt diese Dateneingabe einen Buchstaben aus Tausenden von Codezeilen. Wenn dies geschieht, ist der Virus neu geschrieben worden.

Er ist mutiert.

Obwohl es sich um ein zufälliges Ereignis handelt, wird nun eine Variante geboren. Es geschieht ständig. Glücklicherweise haben die meisten dieser Unfälle keine Auswirkungen auf die Infektion, die Ausbreitung oder die Schwere der Krankheit und verschwinden bald wieder. Die Nützlichen jedoch, diejenigen, die dem Virus helfen, sich schneller zu vermehren, schaffen Champions, die frühere Varianten ersetzen können. Diese werden als Stamm bezeichnet.

Einige Virologen glauben, dass SARS-CoV-2 durch das Zusammentreffen einer Hufeisennase und eines so genannten “Reservoir”-Wirtes (wie ein Schuppentier) vor über einem Jahr entstanden ist. Andere glauben, dass das Virus schon lange vor seiner Mutation zu der Form, die Ende 2019 die Flucht ergriff, bei Tieren und Menschen leise zirkuliert hatte. Wie dem auch sei, das Virus, das COVID-19 verursacht, mutiert nun seit einem Jahr.

Eine neue Arbeit eines Doktorandenteams der School of Information Sciences an der University of Illinois hat die Mutationsrate in den 29 Proteinen, aus denen SARS-CoV-2 besteht, aufgezeichnet. Diese Details sind von Bedeutung, denn wenn ein Protein viel mutiert – und dabei ein hohes Maß an Entropie aufweist – ist es effektiv ein bewegliches Ziel, und das ist schlecht für Impfstoffe.

Die gute Nachricht, berichten die Autoren, ist, dass ein Teil ihrer Ergebnisse Hoffnung für die Impfstoffe bietet, die jetzt – zumindest zu Beginn – auf den Markt kommen. Die schlechte Nachricht sei, so fügen sie hinzu, dass es auf der Proteinstruktur des Virus mehrere “Regionen mit intrinsischen Störungen” gibt, die für diese Impfstoffe mit der Zeit Probleme bereiten könnten.

Aber zumindest die Hersteller künftiger Impfstoffe werden wissen, dass sie diese Regionen als nächstes angehen müssen.

“Die Geschichte mit den Spike-Proteinen ist ein gutes Ergebnis”, sagt Hauptautor Gustavo Caetano-Anolles. Er spricht hier über die Feststellung des Papiers, dass sich die Mutationen des SARS-CoV-2-Spike-Proteins im Laufe des vergangenen Jahres verlangsamt haben, da der Spike, der aus allen Coronaviren herausragt, inzwischen zu einer vertrauten Erscheinung in unserem Leben geworden ist.

Da das Fahrwerk benötigt wird, um SARS-CoV-2 an die ACE2-Rezeptoren in der Lunge zu binden, werden die COVID-19-Spikes bald zum Ziel von zwei COVID-19-Impfstoffen, die voraussichtlich zuerst zugelassen werden. Die Produkte von Pfizer und Moderna verwenden mRNA – einen synthetisierten Satz genetischer Instruktionen, die den Körper anweisen, einen Überschuss an frei schwebenden Spikes zu produzieren und das Immunsystem darauf vorzubereiten, sie zu jagen, wenn sie schließlich an SARS-CoV-2 angeheftet ankommen.

Wie andere vor ihnen hat das Team um Caetano-Anolles erfahren, dass das Protein, das den Stachel kontrolliert (es heißt G614D), im Laufe des vergangenen Jahres weniger veränderlich geworden ist. Das bedeutet, dass die Impfstoffe, die demnächst ausgeliefert werden sollen, so gebaut wurden, dass sie etwas annehmen, was sich nicht sehr viel ändern wird. “Es sagt Ihnen, dass die Spike-Mutation stabil wird, und dass, wenn Sie den Spike bekämpfen, es sich nicht um ein Protein handelt, das in wenigen Monaten verschwinden wird. Das sind gute Nachrichten”. Die schlechte Nachricht sei, sagt er, dass sie auch 27 Aminosäuren auf den 29 Proteinen des Virus als Orte identifiziert haben, die sich noch stark verändern.

“Dies sind alles Möglichkeiten, die das Virus nutzen muss, um zu vermeiden, dass die Impfstoffe, die wir möglicherweise entwickeln, auf sie abzielen.

Sie sehen, zusätzlich zu den Kopierfehlern mutieren Viren nach dem Auftreffen auf Straßensperren, und die neuen Impfstoffe werden eine Funktionsbarriere schaffen, wenn das Spike-Protein angegriffen wird. Auch wenn es wie eine Achillesferse aussieht, die für das Überleben von COVID-19 entscheidend ist, “ist das S-Protein nur ein Eintrittspunkt von vielen Dingen, die beim Infektionsprozess auftreten”, sagt er. “Ohne es wird der Titer des Virus abnehmen, aber das Virus wird weiter infizieren”, sagt er.

Wenn überhaupt, dann könnte die Lehre aus der fortschreitenden Mutation von COVID-19, einer Geschichte, die jetzt ihr zweites und drittes Kapitel schreibt, sein, dass wir Glück haben werden, wenn unsere Impfstoffe uns bis zur nächsten Mutation, auf die es ankommt, eine Brücke zur Normalität schlagen.

In diesem Sinne besteht das Endziel der genetischen Verfolgung von COVID-19 nicht so sehr in der Ausrottung des Virus, sondern darin, die Veränderungen lange genug im Auge zu behalten, damit der Körper das Virus wieder in etwas handhabbareres zurückwerfen kann.

“Einige Coronaviren leben mit uns und verursachen keine Krankheiten”, sagt Caetano-Anolles. “Das ist die beste Option für das Virus … Es will ein Gleichgewicht zwischen sehr aggressiv und sehr mild finden. Dieses Ding stammt von Tieren, es ist also eine Kuriosität, und es versucht, dieses Gleichgewicht zu erreichen”.

Caetano-Anolles zögert, vorherzusagen, wie lange das dauern könnte. Wir haben, sagt er, die Büchse der Pandora geöffnet.

Viren sind Teil des Lebenszyklus. Wie Krebs sind sie Produkte der Mutation, etwas, das vermutlich Anpassung, Vielfalt und Überleben fördert. Es legt nahe, dass wir einen Weg zur Koexistenz mit SARS-CoV-2 finden werden.

“Menschen, Tiere und alle Organismen leben seit langer Zeit mit Viren … diese Pandemie macht das nur noch deutlicher”, sagt er.

Das sind ziemlich grosse Themen für ein Team von Doktoranden.

“Wir hatten das Glück”, sagt er, “interessante Fragen darüber zu stellen, wie sich das Virus in der ersten Welle, die durch die Welt ging, verändert. Diese Fragen der zweiten und dritten Welle müssen wir uns jetzt stellen”, sagt er.

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