Covid-19: Über 30 Varianten mit vielen genetischen Unterschieden

Bild: NIAID/CC BY-2.0

Chinesische Wissenschaftler haben an wenigen frühen Isolaten von Patienten in Hangzhou eine große Mutationsdiversität mit Folgen für die Pathogenität festgestellt. Das könnte Probleme für Impfmittel, aber auch für Therapien mit sich bringen

Wir hatten schon darüber berichtet, dass Wissenschaftler auf der Suche nach dem Ursprung von Covid-19 auf drei Stämme gestoßen sind. Mit der Methode der Konstruktion des phylogenetischen Netzwerks aus sequenzierten Virengenomen und der Mutationsrate schließen die Wissenschaftler aus Cambridge, Münster und Kiel, dass das Virus schon vor 40-70 Jahren entstanden ist. Es kann vermutlich in Fledermäusen schon Monate vor der anlaufenden Infektionswelle so mutiert sein, dass es auf Menschen überspringen kann.

Interessanter ist, dass die Wissenschaftler drei unterschiedliche Varianten identifizieren konnten, die sich auch geografisch unterschiedlich verteilt haben und damit zeigen, dass Covid-19 weiterhin mutiert und sich adaptiert. Die Variante A ist am nächsten mit dem Coronavirus aus Fledermäusen verwandt und wurde bei chinesischen und amerikanischen Infizierten gefunden. In Wuhan gab es zwar auch die Variante A, hier überwog allerdings wie auch in Ostasien die Variante B. Ein Abkömmling von B, die Variante C, findet sich aber nicht in China, sondern bei Europäern, Australiern und Amerikanern, mitunter auch in Südkorea, Singapur und Hong Kong, wo sie vielleicht eingeschleppt wurde. Gut möglich, dass Variante C aggressiver sein kann als A oder B.

Eine Analyse von 1100 sequenzierten Virengenomen zeigt nach italienischen Wissenschaftlern, dass es keine unterschiedlichen evolutionären Muster und nur eine geringe Variabilität des Genoms gibt. Nach ihren Erkenntnissen sind die geografisch verteilten Varianten in China, den USA und Europa kein Ergebnis von evolutionären Anpassungen, sondern typisch für die Gründungsphase von Virenpopulationen, die sich schnell verbreiten. Ob sich die Virenvarianten hinsichtlich ihrer Aggressivität unterscheiden, konnte nicht festgestellt werden. Insgesamt identifizierten sie vier Gruppen aus 9 SARS-CoV-9-Clustern.

Ähnlich stellten Wissenschaftler in den USA fest, dass SARS-CoV-2 ziemlich stabil ist und eine geringe Diversität aufweist. Allerdings wurden dabei nur Proben analysiert, die von einem Spreader in Wisconsin und den von ihm Infizierten stammen.

Die Variabilität des Virus könnte sehr unterschätzt werden

Aber die sich aus einer Flut von schnell publizierten Studien ergebenden Erkenntnisse sind alles andere als konsistent. Eine neue, am Sonntag veröffentlichte Studie zeigt, dass die Entwicklung eines allgemeinen Impfstoffs im Gegensatz zur vorhergehenden Analyse auf Schwierigkeiten stoßen könnte. Chinesische Wissenschaftler von der Zhejiang Universität in Hangzhou haben Virengenome von 11 infizierten Personen aus Hangzhou untersucht, die zufällig ausgewählt wurden.

Bislang hätten Analysen ergeben, dass es zwar viele Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNP) gibt, aber dass keine Mutation mit Veränderungen der Pathogenität einhergehe. Bei der funktionalen Charakterisierung der isolierten Virengenome von den 11 Personen - drei der Proben stammen aus dem Stuhl, was zeigt, dass sich das Virus auch hier replizieren kann - habe sich hingegen gezeigt, dass es jeweils mindestens eine Mutation und eine signifikante Variabilität der zytopathischen Effekte gibt, also von degenerativen Veränderungen der Zellen. Vor allem unterscheidet sich die Viruslast, d.h. die Menge der Viren im Blut, erheblich. Überdies wurden 6 Mutationen des Spike-Glycoproteins festgestellt, mit dem das Virus an den ACE2-Rezeptor in menschlichen Zellen andockt, um diese zu infizieren.

Es gebe eine "große Mutationsdiversität", auch bei den Viren in einem Patienten. Mehr als 30 Mutationen wurden bei den Viren von nur 11 Personen aus einer Stadt entdeckt, 19 davon waren bislang unbekannt. Da die Patienten am Beginn der Pandemie erkrankten, dürfte die Variabilität des Virus nach den Wissenschaftlern sehr unterschätzt werden.

Die Wissenschaftler infizierten Verozellen, Zelllinie aus Nierenzellen von Grünen Meerkatzen, mit den unterschiedlichen Virenisolaten und fanden dabei große Unterschiede der Pathogenität. Verozellen haben einen menschlichen Zellen sehr ähnlichen ACE2-Rezeptor, an den sich SARS-CoV-2 andockt. Das habe man deswegen gemacht, weil Covid-19-Infizierte ein weites Spektrum an Symptomen von symptomatisch bis zum Tod zeigen. Auch die Verozellen werden über den ACE2-Rezeptor infiziert.

Die aggressivsten Varianten entwickelten eine 270 Mal höhere Viruslast als die schwächsten. Sie töteten denn auch die menschlichen Zellen am schnellsten. Die Variabilität von SARS-CoV-2 sei damit stark unterschätzt worden. Das könnte erklären, warum manchmal auch junge und gesunde Menschen schwer erkranken und sterben können, würde aber auch bedeuten, dass Patienten je nach Mutationsvariante anders behandelt werden sollten. (Florian Rötzer)