COVID-19-Mutationen vs. Impfstoffe: Ein Kampf um Durchbruch und Einkreisung

Während die neuen Kronenimpfstoffe derzeit für den Markt oder den Notfalleinsatz zugelassen sind und großflächig geimpft wird, kämpft auch das neue Coronavirus in Form von Mutationen hartnäckig weiter. Ein Tauziehen zwischen Prävention und Flucht hat begonnen und wird immer intensiver.

Welche Auswirkungen wird die Mutation des neuen Coronavirus auf die Epidemie und die Wirksamkeit von Impfstoffen haben? Wie ist die Mutation des neuen Coronavirus zu beurteilen?

Warum neigt das neue Coronavirus zur Mutation?

Seit dem Ausbruch der COVID-19-Pandemie wurden Tausende von Mutationen des neuen Coronavirus gemeldet, davon allein mehr als 4.000 Mutationen im Spike-Protein. Warum also mutiert das neue Coronavirus so leicht?

Tatsächlich sind Vererbung und Variation grundlegende Merkmale des Lebens. Alle Lebewesen in der Natur sind Variationen unterworfen. Diese sind für sie eine wichtige Möglichkeit, sich an die Umwelt anzupassen und ihr Überleben zu sichern. Sie stellen ein universelles Gesetz der biologischen Evolution dar. Es ist nur so, dass verschiedene Arten unterschiedlich schnell mutieren.

Viren sind ein sehr einfacher Organismustyp. Da sie keine Zellstruktur haben, wird ihr genetisches Material leicht durch die äußere Umgebung und die intrazelluläre molekulare Umgebung und Veränderungen beeinflusst. Daher weisen Viren eine größere genetische Variabilität auf als andere Organismen. Bei der Virusmutation weist das RNA-Virusgenom aufgrund der geringen Replikationsgenauigkeit und der fehlenden Korrekturleseaktivität des Replikationsenzyms eine höhere spontane Mutationsrate auf. Das neue Coronavirus, das heute auf der ganzen Welt wütet, ist ein RNA-Virus und mutiert deshalb so häufig.

Welche Mutationen gibt es beim neuen Coronavirus?

Derzeit gibt es vier neue Varianten des Coronavirus, die große Auswirkungen haben und sich zu einer wahren Epidemie entwickelt haben: die Variante D614G des neuen Coronavirus, die in Europa auftrat, die Variante B.1.1.7 des neuen Coronavirus, die in Südengland und im Raum London gefunden wurde, die Variante B.1.351, die in Südafrika gefunden wurde, und die Variante P.1 des neuen Coronavirus, die in Brasilien gefunden wurde.

Der am 27. Januar veröffentlichte wöchentliche epidemiologische Bericht der Weltgesundheitsorganisation wies darauf hin, dass die britische Variante des neuen Coronavirus in 73 Ländern und Regionen aufgetreten sei. Auch die beiden vor kurzem in Daxing (Beijing) gemeldeten lokal bestätigten Fälle gehörten nach der Sequenzierung und Analyse des gesamten Genoms zum britischen Stamm B.1.1.7.

Es zeigt sich, dass unter den aktuellen Varianten des neuen Coronavirus die Variante B.1.1.7 den größten Einfluss hat. Im Vergleich zum ursprünglichen neuen Coronavirus hat sich die Bindungsaffinität seines S-Proteins zum menschlichen ACE2-Rezeptor um das 1.000-Fache erhöht und seine Übertragungsgeschwindigkeit ist bis zu 70 % höher als bei früheren Stämmen. Der Hauptgrund für die hohe Übertragungsgeschwindigkeit und erhöhte Affinität liegt darin, dass in den sechs Schlüsselaminosäuren der Rezeptorbindungsstruktur (RBD) des neuen Stamms eine Mutation N501Y auftritt und neben der Spaltstelle der Furin-Protease eine Mutation P681H auftritt. Dies führt zu einer verringerten Stabilität des S-Proteins nach der Spaltung und legt die offene Domäne frei, was es dem S-Protein erleichtert, an den menschlichen ACE2-Rezeptor zu binden.

Das Virus ist mutiert. Ist der Impfstoff noch wirksam?

Eine weltweite und flächendeckende Impfung wird zu einem der wichtigsten Mittel, um die Entwicklung der neuen Coronavirus-Epidemie einzudämmen. Wird das mutierte neue Coronavirus also die Wirksamkeit der weltweiten Impfung beeinträchtigen?

Nach den neuesten Informationen der Weltgesundheitsorganisation, die auf der weltweiten Überwachung der neuen Coronavirus-Mutationen basieren, gibt es keine Hinweise darauf, dass die Virusmutationen die bestehenden neuen Coronavirus-Impfstoffe unwirksam machen.

Im Allgemeinen zielen Impfstoffe auf frühe Versionen des Virus ab, und selbst wenn das Virus mutiert, bleibt seine genetische Sequenz der frühen Version sehr ähnlich. Hinzu kommt, dass das neue Coronavirus als RNA-Virus naturgemäß häufigen Mutationen unterliegt, die meisten dieser Mutationen sind jedoch bedeutungslos und führen nicht zu größeren Veränderungen der kodierten Proteine.

Nach aktuellen Forschungsergebnissen liegt die Mutation des neuen Coronavirus noch im Normbereich, eine Beeinträchtigung der Impfstoffwirksamkeit ist nicht erkennbar.

Darüber hinaus gibt es im Rahmen des von der Weltgesundheitsorganisation eingerichteten globalen Labornetzwerks für neue Coronaviren eine spezielle Arbeitsgruppe zur Mutation und Evolution des SARS-CoV-2-Virus, die neue Mutationen des Virus rechtzeitig und schnell erkennt und ihre möglichen Auswirkungen bewertet. Dadurch werden auch frühzeitige Warnsignale und eine wissenschaftliche Analysegrundlage für die spätere Entwicklung und Anwendung von Impfstoffen geschaffen.

Wie heimtückisch ist das neue Coronavirus?

Obwohl es derzeit keine Hinweise darauf gibt, dass Virusmutationen bestehende neue Coronavirus-Impfstoffe unwirksam machen, haben Studien ergeben, dass neben der derzeit deutlich erkennbaren Erhöhung der Übertragungsfähigkeit des neuen Stamms auch die Fähigkeit, die menschliche Immunität zu umgehen, und die Antigendrift noch bestätigt werden müssen.

Vor nicht allzu langer Zeit präsentierte das Gupta-Labor der Universität Cambridge die Originaldaten zu den Veränderungen im Schutz des neuen Kronenimpfstoffs von Pfizer gegen den mutierten Stamm B.1.1.7. Die Ergebnisse zeigten, dass 21 Tage nach der Impfung die Neutralisationskapazität des Serums der Impflinge signifikant abnahm. Forscher des südafrikanischen National Institute for Communicable Diseases (NICD) veröffentlichten außerdem eine Studie, in der sie feststellten, dass die in Südafrika aufgetretene neue Coronavirus-Variante B.1.351 Angriffen durch drei Arten verwandter monoklonaler Antikörper deutlich entgehen könne. In einer Studie mit 44 Seren von genesenen COVID-19-Patienten wurde festgestellt, dass 21 Seren (48 %) die Fähigkeit zur Bindung an den mutierten Stamm B.1.351 vollständig verloren hatten. Dies zeigt, dass das neue Coronavirus weitaus heimtückischer ist, als wir dachten, und unsere höchste Aufmerksamkeit verdient.

Darüber hinaus weisen alle drei bisher entdeckten Mutantenstämme die Mutation N501Y auf. Diese Mutation an dieser Stelle erhöht die Bindungsfähigkeit des neuen Coronavirus an ACE2 und beschleunigt dadurch die Ausbreitung des Virus. Was die Varianten B.1.351 und P.1 betrifft, so sind ihre Übertragungseigenschaften und Sterblichkeitsraten zwar noch unklar, genetische Analysen zeigen jedoch, dass beide die Mutationen E484K und K417N aufweisen, die möglicherweise zusammen mit der Mutation N501Y die Bindung des Virus an menschliche Zellen erleichtern. Diese Forschungsergebnisse legen nahe, dass es bei den viralen Epitopen möglicherweise zu einer Immunflucht oder einer Antigendrift gekommen ist.

Mit Blick auf die Mutation des neuen Coronavirus betonte auch Fauci, Direktor des US-amerikanischen National Institute of Allergy and Infectious Diseases, bei einem Online-Dialog, dass die Entwicklung der neuen Coronavirus-Varianten sehr ernst genommen werden müsse. Er forderte die Länder außerdem auf, die Impfstoffentwicklung zu beschleunigen. Kurz gesagt: Bis wir das heimtückische neue Coronavirus vollständig besiegen können, ist es noch ein weiter Weg.

Angesichts der aktuellen Entwicklung der Epidemie, der Tendenz zu neuen Mutationen des Coronavirus und des großflächigen Einsatzes neuer Coronavirus-Impfstoffe sollten wir ein klares Verständnis bewahren und die Impfung richtig betrachten. Selbst wenn das Virus nach der Impfung aufgrund der Antigen-Evolution entweicht, werden die Symptome durch einen Teil der bereits vorhandenen Restimmunreaktion gelindert.

Ebenso sollten wir nach der Impfung nicht nachlässig sein und müssen die Prävention und Kontrolle weiterhin verstärken, Masken tragen und uns häufig die Hände waschen. Ich bin überzeugt, dass wir durch guten persönlichen Schutz und die Bemühungen der wissenschaftlichen Forscher die Entwicklung der Epidemie kontrollieren und COVID-19 letztendlich besiegen können!

Autor: Beitrag der Yaohuluwa Medical Biotechnology Popular Science Group