Schlimmer als die britische Variante: Die südafrikanische Coronavirus-Variante kann Antikörperangriff deutlich entgehen

Derzeit gibt es drei verschiedene Hauptvarianten des neuen Coronavirus, aus dem Vereinigten Königreich, Südafrika und Brasilien. Ob der vorhandene neue Coronavirus-Impfstoff gegen neue mutierte Stämme wirksam sein kann, wird die Richtung der globalen Situation bei der Prävention und Kontrolle der Epidemie bestimmen. In-vitro-Experimente haben gezeigt, dass vorhandene Impfstoffe gegen die britische Variante wirksam sind, ihre Wirksamkeit im menschlichen Körper bleibt jedoch abzuwarten. Doch ein Vorabdruck eines Artikels über die südafrikanische Variante brachte diese Woche beunruhigende Neuigkeiten und erregte schnell die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler.

Geschrieben von Idobon und Shi Jun

Originaltitel: „Schrecklicher als die britische Variante: Die neue Coronavirus-Variante Südafrikas kann Antikörperangriffen deutlich entgehen, und der neue Coronavirus-Impfstoff muss möglicherweise aktualisiert werden (117 Drei Personen)“

Am letzten Tag des Jahres 2020 veröffentlichte die Weltgesundheitsorganisation (WHO) eine Disease Outbreak News [1], in der vier neue Varianten des Coronavirus erwähnt wurden, die große Aufmerksamkeit und Diskussionen auf sich gezogen haben: die Variante D614G, die britische Variante des Coronavirus B.1.1.7, die südafrikanische Variante des Coronavirus 501Y.V2 und die dänische Nerzvariante.

Unter ihnen hat die Variante D614G bereits Ende Februar 2020 die Welt erobert und sich zum Hauptstamm des neuen Coronavirus entwickelt, der in Europa und den Vereinigten Staaten vorherrscht. Das neue Coronavirus, das im Juni 2020 auftrat, wurde durch Nerze auf den Menschen übertragen, es gab jedoch relativ wenige Infektionsfälle und seit September wurde es nicht mehr beim Menschen nachgewiesen [2].

Die zuletzt entdeckte Variante des neuen Coronavirus stammt aus Virusproben, die im brasilianischen Amazonasstaat gesammelt wurden. Am 14. Januar 2021 entdeckten Forscher mehrere Mutationen, darunter das Spike-Protein [3], und nannten es die Variante P.1. Anschließend bestätigten Japan, Südkorea und andere Länder den ersten Fall einer Infektion mit der P.1-Variante [4]. Derzeit wird an der Variante P.1 noch geforscht.

Derzeit wird in den Medien am meisten über die britische Coronavirus-Variante B.1.1.7 berichtet. Am 21. September 2020 wurde in Großbritannien der erste mutierte Stamm des Coronavirus entdeckt. Von November bis Dezember verbreitete sich die Variante rasch in Großbritannien und wurde dort zur am weitesten verbreiteten Variante. Am 19. Dezember erklärte der britische Premierminister Boris Johnson, dass die neue Virusvariante B.1.1.7 möglicherweise 70 % ansteckender sei als zuvor entdeckte Viren[5], und führte in London und anderen Gebieten neue strenge Seuchenpräventionsmaßnahmen der vierten Stufe ein. Mehr als 40 Länder und Regionen auf der ganzen Welt haben Reiseverbote gegen Großbritannien verhängt. All dies kann die Ausbreitung des Virus jedoch noch immer nicht verhindern. Am 20. Januar 2021 wurden in Daxing, Peking, zwei Fälle des durch die britische Variante B.1.1.7 verursachten Virus entdeckt, was die Situation der Prävention und Kontrolle im Inland in China noch verschärfte[6].

Kann der bestehende COVID-19-Impfstoff der mutierten Variante aus Großbritannien widerstehen? Am 7. und 19. Januar veröffentlichten Pfizer-Forscher die neuesten Forschungsdaten auf der biologischen Preprint-Website bioRxiv [7, 8], die zeigen, dass der mRNA-Impfstoff des Unternehmens die britische Variante B.1.1.7 immer noch neutralisieren kann.

Am besorgniserregendsten ist jedoch die südafrikanische Variante.

Anfang Dezember 2020 gab die südafrikanische Regierung der Welt die neue Variante des neuen Coronavirus, 501.V2 (auch bekannt als 501Y.V2), bekannt. Diese Mutation ist die gleiche wie die britische Variante, betrifft ebenfalls das Spike-Protein und weist drei Hauptmutationen auf: K417N, E484k und N501Y[9]. Vorstudien zeigen, dass die Variante 501.V2 eine höhere Viruslast aufweist, sich schneller verbreitet und ansteckender ist. Laut dem Bericht „Rapid Risk Assessment“ des Europäischen Zentrums für die Prävention und die Kontrolle von Krankheiten (ECDC Rapid Risk Assessment) vom 29. Dezember 2020 trat der Stamm 501Y.V2 erstmals Anfang August 2020 auf. Bis Anfang November war er in Südafrika zum wichtigsten Virusstamm geworden und tauchte später auch im Vereinigten Königreich und anderen Ländern auf. Bis Ende Dezember letzten Jahres war der Stamm 501Y.V2 für mehr als 80 % aller Infektionen in Südafrika verantwortlich[10].

Das 3D-Strukturdiagramm der neuen Coronavirus-Variante 501Y.V2 [2] können Sie über das öffentliche Konto „Fanpu“ einsehen.

Am 19. Januar veröffentlichten Wibmer et al., Forscher vom National Institute for Communicable Diseases (NICD) in Südafrika, auf bioRxiv ein Preprint-Papier mit dem Titel SARS-CoV-2 501Y.V2 escapes neutralization by South African COVID-19 donor plasma auf bioRxiv[11]. In dem Papier heißt es, dass die neue Coronavirus-Variante 501Y.V2, die in Südafrika aufgetaucht ist, Angriffen durch drei Arten verwandter monoklonaler Antikörper deutlich entgehen kann. Schlimmer noch: Auch die neutralisierenden Antikörper im Serum genesener Patienten sind gegen die Variante deutlich weniger wirksam. Forschungsdaten deuten darauf hin, dass die südafrikanische Variante des neuen Coronavirus wahrscheinlich Menschen „erneut infizieren“ wird und dass die aktuellen Impfstoffe auf Basis des Spike-Proteins dagegen möglicherweise unwirksam sind oder ihre Wirksamkeit nachlassen könnte.

Sobald das Papier online veröffentlicht wurde, erregte es sofort Aufmerksamkeit. Trevor Bedford, ein bekannter Experte für Virenforschung am Fred Hutchinson Cancer Research Center in den USA, veröffentlichte zehn aufeinanderfolgende Tweets auf Twitter, um die Ergebnisse dieser Studie zu diskutieren[12].

Bedford hat die Daten im Vorabdruck neu dargestellt, um die Dateneffekte deutlicher darzustellen. In der folgenden Abbildung stellt jede Linie das Serum eines genesenen Patienten dar. Die blauen Punkte auf der linken Seite sind die neutralisierenden Antikörpertiter gegen das neue Wildtyp-Coronavirus im Serum (Daten der y-Achse), und die blauen Punkte auf der rechten Seite sind die neutralisierenden Antikörpertiter gegen das mutierte Virus 501Y.V2 im Serum. Beachten Sie, dass es sich bei den Titerwerten um logarithmische Angaben handelt.

Es ist offensichtlich, dass der neutralisierende Titer gegen die Variante 501Y.V2 in allen in der Studie verwendeten zurückgewonnenen Serumproben reduziert war. Um ein anschauliches Beispiel zu geben: Wenn der Titer der neutralisierenden Antikörper um das Zweifache sinkt, bedeutet dies, dass doppelt so viel Rekonvaleszentenserum benötigt wird, um die gleiche Virusmenge zu neutralisieren.

Die folgende Abbildung ist ein Verteilungsdiagramm der Verringerung der Neutralisationstiter von 44 Probenseren gegenüber der Variante 501Y.V2. Wie aus der Abbildung ersichtlich, war der durch das Rekonvaleszentenserum produzierte Antikörpertiter gegen die Variante 501Y.V2 im Vergleich zum neutralisierenden Antikörpertiter gegen den Wildtyp-Virusstamm durchschnittlich um das Achtfache reduziert. Konkret kam es bei jeder Probe bei einigen Proben zu keiner Abnahme, bei anderen jedoch zu einer Abnahme um das 64-Fache.

Welche Bedeutung haben diese spezifischen Werte der Reduktionsmultiplikatoren?

Nehmen wir zum Beispiel die Grippeimpfung. Wenn die Mutation des Grippevirus dazu führt, dass der neutralisierende Antikörpertiter des vorhandenen Grippeimpfstoffs gegen den mutierten Stamm um das Achtfache abnimmt, wird die WHO die Herstellung eines neuen Grippeimpfstoffs empfehlen. Natürlich unterscheidet sich das neue Coronavirus vom Grippevirus und die Neutralisierungsergebnisse sind möglicherweise nicht direkt vergleichbar, aber man kann spekulieren, dass die Grenze, ob der Impfstoff gegen das neue Coronavirus aktualisiert werden muss, bei etwa diesem Wert liegen wird. Mit anderen Worten: Auch der neue Coronavirus-Impfstoff muss möglicherweise saisonal aktualisiert werden.

Dies kann bedeuten, dass einige Änderungen an den Impfstoffantigenen vorgenommen werden müssen, um sie an die Mutationen im Spike-Protein der Variante anzupassen. Gemessen an den vorhandenen Daten ist der mRNA-Impfstoff eine sehr gute Wahl und kann das Antigen modifizieren. Einerseits kann es eine starke Immunreaktion auslösen; Andererseits ist der anfängliche Neutralisierungseffekt hoch (die Wirksamkeit von mRNA-Impfstoffen beträgt bis zu 95 %) und die reduzierte Wirkung ist immer besser als die von Impfstoffen mit geringer anfänglicher Neutralisierungswirkung (die Wirkung ist nach der Reduktion sogar noch geringer). Darüber hinaus haben einzelne Mutationen in einem Antigen normalerweise wenig Einfluss auf die ausgelöste polyklonale Immunantwort. Da mRNA-Impfstoffe eine starke Immunreaktion auslösen können, dürfte die Wirksamkeit des Impfstoffs nicht wesentlich verringert werden, sofern der Impfstoff nicht drastisch modifiziert wird.

In diesem Preprint-Artikel wurde nur der Titer neutralisierender Antikörper untersucht. Der direkte Zusammenhang zwischen neutralisierenden Antikörpertitern und dem Impfschutz ist uns derzeit nicht bekannt. Anders gefragt: Bedeutet die nachlassende Wirkung neutralisierender Antikörper zwangsläufig, dass auch deren Schutzwirkung im menschlichen Körper geschwächt wird? Wir sind noch zu keinem Ergebnis gekommen.

Derzeit ist die Variante 501Y.V2 weitgehend auf Südafrika beschränkt, sie (oder andere Varianten) könnte sich in den kommenden Monaten jedoch weiter ausbreiten.

Wenn weitere Untersuchungen die Ergebnisse dieses Vorabdrucks bestätigen, ist es auf der Grundlage der Daten zur saisonalen Grippe wahrscheinlich, dass wir bis zum Herbst 2021 bestehende Impfstoffdesigns ändern müssen, um sie an neue Varianten anzupassen.

Verweise

[1] https://www.who.int/csr/don/31-december-2020-sars-cov2-variants/en/

[2] https://sarscov2.sinica.edu.tw/doc/20210109.html

[3] https://time.com/5931366/brazil-new-covid-19-strain/

[4] https://www.yicai.com/news/100918138.html

[5] https://www.bbc.com/news/health-55388846

[6] http://www.xinhuanet.com/2021-01/20/c_1127005868.htm

[7] https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.01.07.425740v1

[8] https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.01.18.426984v1

[9] https://doi.org/10.1101/2020.12.21.20248640

[10] https://www.ecdc.europa.eu/en/publications-data/covid-19-risk-assessment-spread-new-sars-cov-2-variants-eueea

[11] https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.01.18.427166v1

[12] https://twitter.com/trvrb/status/1351785356782313473