Makeda Robinson, MD, PhD, ist eine Spezialistin für Infektionskrankheiten, die derzeit an der Stanford University die Wechselwirkungen zwischen Virus und Wirt bei neu auftretenden Viren untersucht. Jede Woche bricht Dr. Robinson komplizierte COVID-19-Themen auf und geht auf dringende Bedenken im Bereich der öffentlichen Gesundheit ein.
Mit zunehmenden wissenschaftlichen Bemühungen, SARS-CoV-2 auszurotten, nehmen auch die Struktur und die Aktivitäten des Virus zu. Wir tun alles, um SARS-CoV-2 von der Karte fernzuhalten, und tun alles in ihrer Macht stehende, um auf der Karte zu bleiben. In erster Linie: es mutiert.
Was bedeuten diese Mutationen? Werden sie sich für uns als schädlicher erweisen als das ursprüngliche Virus, oder sind sie gutartig? Wie werden sich diese Mutationen vor allem auf unsere derzeitigen Behandlungs- und Impfbemühungen auswirken? Dr. Robinson sprach mit Verywell Health über die Wissenschaft hinter viralen Mutationen und deren Bedeutung für die Zukunft von SARS-CoV-2 sowie über die Bemühungen, diese zu identifizieren und auszurotten.
COVID-19-Impfstoffe: Bleiben Sie auf dem Laufenden, welche Impfstoffe verfügbar sind, wer sie erhalten kann und wie sicher sie sind.
Verywell Health: Warum mutiert ein Virus?
Dr. Robinson: Viren stehen wie Menschen unter ständigem Evolutionsdruck. Das Ziel eines Virus ist es also, zu überleben und sich zu vermehren. Die Mutationen, die in einem Virus auftreten, sind oft eine Reaktion auf die unterschiedlichen Bemühungen unseres Immunsystems, es zu identifizieren und zu neutralisieren. Jedes Mal, wenn sich ein Virus repliziert, werden zufällige Mutationen in seinem Genom vorgenommen. Dies tritt bei RNA-Viren wie SARS-CoV-2 häufiger auf als bei DNA-Viren wie Herpesviren, mit denen wir schon länger leben.
Viren wie SARS-CoV-2 und das ursprüngliche SARS-Virus sprangen von anderen tierischen Wirten in den Menschen. Als sie Menschen zum ersten Mal infizierten, war es für sie wie eine ganz neue Welt. Sie mussten lernen, sich in einer Umgebung anzupassen und zu verändern, in der versucht wird, sie zu suchen und zu töten, was ein „Überleben der Stärksten“ auslöste. Jedes Virus hat seine eigenen Fähigkeiten, um das menschliche Immunsystem zu steuern, und die Stämme mit der besten Ausweichtaktik werden dominant.
Wenn die Mutation zu einer Infektion führt, die schnell tödlich ist, wird sie dem Wirt zu viel 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 andererseits zu schwach ist, wird es von unserem Immunsystem schnell erkannt und abgetötet, wodurch verhindert wird, dass sich das Virus repliziert und sich 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 dauert, bis es sich mit uns entwickelt, 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 stattfindet. Tatsächlich sind viele der Mutationen völlig gutartige 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 Änderungen ist in gewisser Weise wie das Zusammenstellen eines Stammbaums und das Verstehen, wie sich jeder Zweig unterscheidet, aber mit dem anderen zusammenhängt.
Wenn ein Virus jedoch von seiner ursprünglichen Sequenz abweicht, müssen wir bei den von uns angebotenen Präventionsmethoden und -behandlungen vorsichtiger sein. Wenn diese Eingriffe auf das Virus selbst gerichtet sind, funktionieren sie möglicherweise nicht alle so einheitlich wie früher. Wenn das Virus seinen Wirt besser kennt, ändert sich seine Abwehr entsprechend. Wir müssen uns also noch mehr Gedanken darüber machen, wie wir Therapien entwickeln, als dies früher der Fall gewesen sein könnte, als das Virus homogener war. Eine Behandlung, die im April möglicherweise gut funktioniert hat, hat im Oktober möglicherweise nicht die gleiche Wirkung, da sich das Virus entwickelt hat.
Verywell Health: Gab es Mutationen in SARS-CoV-2?
Dr. Robinson: Das Virus hat mehrere Mutationen entwickelt, die derzeit in der Bevölkerung zirkulieren. Eine kürzlich durchgeführte Studie, in der über 7.000 Genome sequenziert wurden, identifizierte 198 verschiedene wiederkehrende Mutationen.
Während viele der Mutationen harmlos sind, fanden die Forscher eine spezifische Mutation im Spike-Protein - dem Teil des Virus, der sich an menschliche Zellen bindet -, der mittlerweile zum dominierenden globalen Stamm des Virus geworden ist. Dies bedeutet, dass, wenn wir auf das ursprüngliche Genom zurückblicken, das aus Wuhan, China, sequenziert wurde, diese bestimmte Genomsequenz nicht mehr die häufigste ist und dieses neue Spike-Protein jetzt der dominierende Stamm ist. Die Mutation wurde G614 genannt, was bedeutet, dass sich die Aminosäure an der 614. Position verändert hat.
Viele der Impfstoffe, die derzeit entwickelt werden, zielen auf das Spike-Protein ab. Wenn wir also eine echte Verschiebung in der Sequenz des Ziels feststellen, müssen wir unglaublich vorsichtig sein, was wir als "ausreichend neutralisierende Reaktion" in der klinischen Impfstoffkennzeichnung bezeichnen Versuche.
Ich glaube, wir müssen auch über Kombinationstherapie nachdenken und parallel andere Ansätze weiterentwickeln. Die Identifizierung von Bereichen des Virus, die zwischen den Stämmen konsistent sind, bietet möglicherweise unsere beste Chance, die besten Therapien und Impfstoffe für die Zukunft zu entwickeln. Wenn wir darüber nachdenken, nur ein bestimmtes Ziel zu haben, müssen wir uns fragen, ob dieser Ansatz weiterhin funktioniert, wenn sich der Virus weiter anpasst und ändert.
Verywell Health: Hat eine dieser Mutationen das Virus tödlicher gemacht?
Dr. Robinson: Wir lernen immer noch über die Virulenzfaktoren, die mit den aufkommenden Stämmen verbunden sind. Einige dieser Mutationen können zu einer erhöhten Infektions- oder Reinfektionsrate führen.
Der erste Fall einer erneuten Infektion wurde kürzlich in Hongkong beschrieben. Der Patient wurde anfänglich mit einem Virusstamm infiziert, der dem ursprünglichen Wuhan-Stamm ähnlich war, und wurde dann viereinhalb Monate später mit einem anderen Virusstamm infiziert. Der Stamm der Reinfektion enthielt die neue Spike-Protein-Mutation, die mit einer schwereren Erkrankung in Verbindung gebracht wurde.
Ein kürzlichZelleDas Papier untersuchte diese spezifische Mutation, die als G614 bezeichnet wird, genauer und stellte fest, dass diejenigen, die mit einem Virus infiziert waren, das die G614-Mutation enthielt, eine längere Dauer der Virusausscheidung hatten. Dies bedeutet, dass sie über einen längeren Zeitraum ansteckend waren. Die Forscher fanden auch heraus, dass das G614-Virus bei der Infektion von Zellen im Labor eine bis zu neunfache Zunahme der Infektiosität im Vergleich zur ursprünglichen Spike-Proteinsequenz namens D614 aufwies.
Verywell Health: Wenn jemand eine SARS-CoV-2-Immunität erwirbt, besteht dann die Möglichkeit, dass er nicht gegen einen mutierten Virusstamm immun ist?
Dr. Robinson: Der Fall einer erneuten Infektion hat wichtige Fragen aufgeworfen, ob diese neuen Mutationen die Art und Weise beeinflussen können, wie das Virus unsere B- und T-Zell-Reaktionen auslöst. Dies sind die Immunzellen, die wir benötigen, um das Virus abzuwehren und Antikörper zu entwickeln. Einige der im Fall der Reinfektion beobachteten Mutationen können mit dem adaptiven Immunsystem interagieren. Dies wirft Bedenken auf, dass die Immunantwort, die einige Menschen im Frühjahr auf das ursprüngliche SARS-CoV-2-Virus entwickelt haben, sich von den Reaktionen unterscheiden kann, die erforderlich sind, um eine wirksame Reaktion auf das derzeit zirkulierende SARS-CoV-2-Virus zu erzielen. Dies macht die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs noch komplexer und lebenswichtiger.
Verywell Health: Mutiert dieses Virus im Vergleich zu anderen Viren in normalem Tempo?
Dr. Robinson: SARS-CoV-2 scheint durchschnittlich zwei Mutationen pro Monat zu akkumulieren, eine Rate, die zwei- bis viermal langsamer ist als die Influenza. Das Ziel wird nun sein, zu lernen, wie verschiedene Stämme auf uns reagieren, und tiefer in diese Varianten einzutauchen. .
Verywell Health: Eine potenzielle Mutation, die von Wissenschaftlern identifiziert wurde, 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 tatsächlich zu schwächen scheint. Eine Infektion mit einem Virusstamm, der eine 29-Nucleotid-Deletion enthält, kann die Schwere des Virus verringern. Es wurde beschrieben, dass es zu einer geringeren Wahrscheinlichkeit führt, dass Patienten zusätzlichen Sauerstoff benötigen, und es kann auch zu niedrigeren Replikationsraten kommen.
Wir lernen immer noch, warum ein schwächeres Virus nicht einfach aussterben würde. Eine „schwächere“ Version eines Virus kann Vorteile und Risiken für uns haben. Das schwächere Virus macht uns vielleicht nicht besonders krank, aber es erhöht die Wahrscheinlichkeit, mehr Menschen zu infizieren. Wir können auch nicht stark genug immun reagieren, um zu verhindern, dass diejenigen, die infiziert wurden, genügend Antikörper bilden.
Verywell Health: Wie wirken sich die Mutationen von SARS-CoV-2 auf die Impfstoffentwicklung aus?
Dr. Robinson: Dies ist eine wesentliche Frage, wenn Sie über die Entwicklung der besten Impfstrategien nachdenken. Wir werden wahrscheinlich eine Kombination von Ansätzen benötigen, wenn das Ziel darin besteht, die Ausbreitung des Virus zu stoppen. Ein Impfstoff gegen ein bestimmtes virales Antigen reicht möglicherweise nicht aus.
Wir lernen auch noch über die Sicherheit und Wirksamkeit der neueren Impfstofftechnologien, die vor einer breiten Verabreichung überprüft werden müssen. Der Schlüssel zur Entwicklung einer angemessenen Immunität zur Unterstützung der Herdenimmunität wird darin bestehen, Wege zu finden, um eine Immunantwort mit der angemessenen 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 in Bezug auf Mutationen wissen müssen?
Dr. Robinson: Wir alle müssen unser Leben so leben, als ob wir einem Infektionsrisiko ausgesetzt wären. Selbst wenn Sie in der Vergangenheit eine COVID-19-Infektion hatten, leben Sie Ihr Leben bitte so weiter, als ob Sie einem genauso hohen Risiko ausgesetzt wären wie alle anderen. Die aufkommenden Daten über Mutationen und Reinfektionen sollten uns bei der Vorstellung von Immunitätszertifikaten oder -pässen, bei denen diejenigen, die zuvor infiziert waren, nicht mehr dieselben Richtlinien einhalten müssen wie diejenigen, die noch naiv gegenüber dem Virus sind, vorsichtig machen . Wir sollten uns alle weiterhin darauf konzentrieren, alle uns zur Verfügung stehenden Instrumente zu nutzen, um uns und unsere Gemeinschaften zu schützen.
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