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Von Fluchtmutationen bis zu Wildstämmen: Hier finden Sie alles, was Sie über Covid-Varianten wissen müssen

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Dieses Transmissionselektronenmikroskopbild zeigt SARS-CoV-2 – auch bekannt als 2019-nCoV, das Virus, das COVID-19 verursacht. isoliert von einem Patienten in den USA, der von der Oberfläche der im Labor kultivierten Zellen austritt.

Quelle: NIAID-RML

Selbst wenn die Zahl der weltweiten Covid-19-Infektionen weltweit sinkt, warnen führende US-Gesundheitsbehörden vor einer bevorstehenden Infektionswelle, da in den USA neue, ansteckendere und möglicherweise tödlichere Varianten des Virus Einzug halten

Wissenschaftler sind von der Entstehung der neuen Varianten nicht überrascht und haben wiederholt, dass die derzeit verfügbaren Impfstoffe weiterhin gegen sie wirken sollten – wenn auch etwas weniger wirksam als gegen den ursprünglichen “wilden” Stamm. US-amerikanische Gesundheitsbehörden und Experten für Infektionskrankheiten befürchten jedoch, dass diese hoch ansteckenden Varianten, insbesondere der in Großbritannien auftretende Stamm B.1.1.7, den derzeitigen Abwärtstrend bei Infektionen in den USA umkehren und die Erholung des Landes von der Pandemie verzögern könnten .

“Ich denke, wir sollten davon ausgehen, dass die nächste Welle des Fallwachstums, soweit wir sie haben, mit B.1.1.7 stattfinden wird, und ich denke, dass jeder noch vorsichtiger sein muss.” Andy Slavitt, Senior Advisor des Weißen Hauses Covid-19, sagte gegenüber MSNBC letzte Woche. “Es ist schön zu sehen, dass die Anzahl der Fälle sinkt, aber es könnte irreführend sein.”

Warum Viren mutieren

Während sich das Coronavirus verbreitet, erstellt es eine große Anzahl von Kopien von sich selbst, und jede Version unterscheidet sich ein wenig von der vorherigen, sagen Experten. SARS-CoV-2, das Virus, das Covid-19 verursacht, hatte viele Möglichkeiten, sich zu verbreiten und zu replizieren. Je mehr Menschen infiziert werden, desto wahrscheinlicher ist es, dass problematische Mutationen auftreten.

Die drei wichtigsten “besorgniserregenden Varianten”, bei denen US-Beamte am Rande stehen, wurden erstmals in Großbritannien, Südafrika und Brasilien identifiziert. Die B.1.1.7-Variante, die erstmals in Großbritannien gefunden wurde, vermehrt sich in den USA rasch und wird laut einer Studie der US-amerikanischen Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten im Januar voraussichtlich bis März zur dominierenden Sorte des Landes.

Durch Mutation versucht das Virus lediglich, “zum nächsten Wirt zu gelangen und mehr aus sich herauszuholen”, sagte Dr. Adam Lauring, Experte für Infektionskrankheiten an der Universität von Michigan in Ann Arbor, dem JAMA-Netzwerk in einem Interview am 4. Februar . Wie andere Coronaviren neigt SARS-CoV-2 dazu, langsamer zu mutieren als andere Viren wie die Grippe, weil sie ein “Korrekturlesen” -Enzym enthält, das einige der Änderungen behebt, wenn es sich repliziert.

In anderen Fällen ermöglichen “Fluchtmutationen” dem Virus, sich an den “selektiven Druck” anzupassen. Dies ist der Fall, wenn das Virus auf eine Population trifft, die bereits ein gewisses Maß an Immunität gegen das Virus aufweist – sei es durch vorherige Infektion, Impfung oder Antikörperbehandlung -, was seine Viren einschränkt Fähigkeit, sich zu verbreiten, aber es nicht zu stoppen.

“Sie können sich vorstellen, neue Lösungen auszuprobieren”, sagte Lauring. “Entweder wird diese Mutation Sie zu einem besseren oder zu einem schlechteren Virus machen, und dann haben Sie Selektion. Überleben der Stärksten, weil es keinen besseren Begriff gibt.”

Untersuchungen zeigen, dass besorgniserregendere Virusmutationen von Menschen mit geschwächtem Immunsystem ausgehen könnten, da ihr Körper länger braucht, um auf das Virus zu reagieren und es zu beseitigen, was ihm mehr Zeit gibt, uns herauszufinden und zu mutieren, sagte Dr. Dennis Burton, das Scripps Research Institute Lehrstuhl für Immunologie und Mikrobiologie.

“Wenn jemand das Virus hat und es in ein paar Tagen beseitigt, haben Sie keine große Chance, zu mutieren”, sagte Burton CNBC in einem Telefoninterview. “Aber wenn jemand das Virus hat, wie eine immungeschwächte Person, und er das Virus wochenlang beherbergt, dann wird es viel mehr Chancen haben, zu mutieren.”

Warum manche schlimmer sind als andere

Nur wenige Varianten werden laut Experten für Infektionskrankheiten zu einem Problem der öffentlichen Gesundheit. Diese Varianten lassen sich in der Regel leichter verbreiten, verursachen bei infizierten Personen schwerere Krankheiten oder entziehen sich einem Teil des Schutzes vor Impfstoffen und Antikörpern.

CDC-Direktorin Dr. Rochelle Walensky sagte JAMA am Mittwoch, dass die Variante B.1.1.7 als etwa 50% übertragbarer angesehen wird und frühe Daten darauf hinweisen, dass sie bis zu 50% virulenter oder tödlicher sein könnte.

Es gibt auch Hinweise darauf, dass Menschen, die mit früheren Virusstämmen infiziert sind, mit der in Südafrika gefundenen Variante B.1.351 erneut infiziert werden könnten, schrieb Walensky in einem JAMA-Standpunkt mit dem Chefarzt des Weißen Hauses, Dr. Anthony Fauci, und Dr. Henry Walke , der Covid Incident Manager der CDC.

SARS-CoV-2 ist ein Coronavirus, eine große Familie von Viren, die laut CDC “wegen der kronenartigen Spitzen auf ihren Oberflächen” genannt werden. Forscher überwachen diese Spikes oder das S-Protein auf Mutationen, da sie es dem Virus ermöglichen können, sich leichter an Zellen zu binden oder die Virusmenge zu erhöhen, die eine Person abgibt.

Das S-Protein hat eine sogenannte “Rezeptorbindungsdomäne”, die wie “die Hand der Spitze” wirkt und den sogenannten ACE2-Rezeptor auf menschlichen Zellen erfasst, sagte Dr. Daniel Griffin, Chef der Infektionskrankheiten bei ProHEALTH CNBC.

Änderungen am S-Protein könnten ein Problem sein, da diese Spikes das Ziel waren, Antikörper zu neutralisieren, die Covid-19 bekämpfen und durch natürliche Infektion oder Impfung erzeugt werden, sagte Griffin. Sie könnten sich auch auf die Leistung monoklonaler Antikörpertherapien auswirken, die verhindern, dass Menschen schwere Krankheiten entwickeln.

Beispielsweise weist die in Großbritannien erstmals identifizierte Variante B.1.1.7 laut CDC mehrere verschiedene Mutationen auf. Eine der Schlüsselmutationen, N501Y, ist eine Veränderung des Spike-Proteins, von der Wissenschaftler glauben, dass es dem Virus hilft, sich leichter an Zellen zu binden.

Dieselbe Schlüssel-N501Y-Mutation hat sich in der in Südafrika identifizierten B.1.351-Variante und der in Brasilien gefundenen P.1-Variante getrennt entwickelt. Beide Stämme haben auch eine andere Mutation in ihren Spike-Proteinen entwickelt, die als E484K bekannt ist.

Die CDC warnt davor, dass diese Mutation, die jetzt in einigen B.1.1.7-Fällen identifiziert wurde, gegen Antikörper-Arzneimitteltherapien resistent sein könnte, und frühe Studien zeigen, dass sie die Wirksamkeit einiger Impfstoffe verringern kann.

“Dies ist derjenige, der mich wirklich beunruhigt”, sagte Griffin gegenüber CNBC und bezog sich dabei auf die E484K-Mutation.

Was dies für Impfstoffe bedeutet

Obwohl sich die Impfstoffe gegen die Varianten immer noch als wirksam erwiesen haben, besteht die Sorge, dass der Stamm B.1.351 einige Herausforderungen darstellen könnte.

Große klinische Studien von Johnson & Johnson und Novavax berichteten Ende Januar, dass ihre Impfstoffe eingedrungen sind Wirksamkeit bei Tests in Südafrika. Novavax sagte seinen Impfstoff war unter 49 Covid-19-Fällen in Südafrika nur zu 49% wirksam, und J & J sagte, sein Impfstoff sei zu 57% wirksam bei der Vorbeugung von symptomatischem Covid-19.

Die Impfdirektorin der Weltgesundheitsorganisation, Kate O’Brien, sagte am Donnerstag, dass diese Ergebnisse nicht viel Sicherheit bieten, da die Anzahl der Fälle in den südafrikanischen Studien gering war.

“Wir befinden uns noch in den Anfängen der Interpretation der Beweise, und das Wichtigste ist wiederum, mehr Informationen darüber zu erhalten, was tatsächlich in Bezug auf Krankheiten geschieht”, sagte O’Brien bei einer Pressekonferenz. “Im Allgemeinen sehen wir, dass die Impfstoffe die Wirksamkeit gegen Krankheiten beibehalten, wenn auch auf einem niedrigeren Niveau in Umgebungen ohne die weit verbreiteten Varianten.”

Pfizer und Moderna

Klinische Studien von Pfizer-BioNTech und Moderna wurden durchgeführt, bevor die Varianten auftraten. Daher haben Wissenschaftler Labortests durchgeführt, um festzustellen, wie gut Blutproben von bereits geimpften Personen auf im Labor konstruierte Virusvarianten mit den Schlüsselmutationen reagieren.

Diese Studien, in denen untersucht wurde, ob die Seren im Blut das Virus neutralisieren und dessen Replikation verhindern, haben beim Testen gegen die Variante B.1.351 eine Leistungsminderung gezeigt. Das “deutet darauf hin, dass derzeit eingesetzte Impfstoffe aufgrund dieser Variante weniger wirksam bei der Verhinderung von Infektionen sein könnten”, schrieben Walensky, Fauci und Walke aus ihrer Sicht.

Die Fähigkeit Ihres Körpers, das Virus abzuwehren, hängt jedoch möglicherweise von mehr als nur der Neutralisierung von Antikörpern ab, einschließlich T- und B-Zellen, die zur Bekämpfung des Virus beitragen können, aber in den frühen Laboruntersuchungen nicht gemessen werden, sagte Lauring gegenüber JAMA.

Die gute Nachricht ist, dass die Impfstoffe von Pfizer und Moderna auch in früheren Studien eine hohe Wirksamkeitsrate aufwiesen – etwa 95%. Es gibt also ein Kissen, das einen Leistungsabfall ermöglicht, während sie von Ärzten als effektiv angesehen werden, sagen Experten. Es wurde auch gezeigt, dass die Schüsse Schutz vor Menschen bieten, die an schweren Formen von Krankheiten leiden, die zu Krankenhausaufenthalten oder zum Tod führen würden.

Sowohl Pfizer als auch Moderna haben bereits angekündigt, an einem Booster-Shot für ihre Impfstoffe zu arbeiten, der dem Stamm B.1.351 besser standhält.

Die Mutationen finden

Die B.1.1.7-Variante wurde erstmals im Dezember im Vereinigten Königreich identifiziert, soll jedoch irgendwann im September aufgetaucht sein. Viele Experten haben die Fähigkeit Großbritanniens zur Durchführung der Genomsequenzierung in großem Maßstab für die Entdeckung der Variante anerkannt.

Die Genomsequenzierung ist eine Labortechnik, die den genetischen Code des Virus aufschlüsselt und es Forschern ermöglicht, zu überwachen, wie sich dieser im Laufe der Zeit ändert, und zu verstehen, wie sich diese Änderungen laut CDC auf ihn auswirken könnten.

In den USA gibt es nach den neuesten Daten der CDC jetzt 1.661 dokumentierte Covid-19-Fälle mit der Variante B.1.1.7, 22 Fälle mit der Variante B.1.351 und fünf Fälle mit der Variante P.1. Beamte erkennen an, dass die USA einen kleinen Teil der Fälle sequenzieren und die Verbreitung der Varianten wahrscheinlich weitaus breiter ist. Die Bundesregierung hat jedoch kürzlich versucht, die Anzahl der pro Woche sequenzierten Proben zu erhöhen, um diese Varianten und andere Mutationen zu erkennen, die sich möglicherweise im Inland entwickeln.

Die CDC hat sich mit Laboratorien für öffentliche Gesundheit und Handel zusammengetan, um die Genomsequenzierung des Landes rasch zu verbessern. Walensky teilte JAMA am Mittwoch mit, dass die USA im Januar nur 250 Proben pro Woche sequenzierten, was seitdem “zu Tausenden” gewachsen ist. Sie fügte hinzu: “Wir sind nicht dort, wo wir sein müssen.”

Dr. Ilhem Messaoudi, Direktor der Universität von Kalifornien am Irvine Center for Virus Research, sagte, der Prozess könne zeitaufwändig und arbeitsintensiv sein, aber neu auftretende Stämme würden übersehen, wenn die Laboratorien nicht einen bestimmten Prozentsatz aller positiven Covid-19-Sequenzen sequenzieren Testergebnisse, um die neuen Mutationen zu finden.

“Jetzt versuchen wir aufzuholen”, sagte sie in einem Telefoninterview mit CNBC. “Wir sagen: ‘Lass uns zurückgehen und sehen, ob wir das haben.'”

Masken und soziale Distanzierung

Die sich schnell ausbreitenden Varianten erneuern die Bedeutung der Unterdrückung der Ausbreitung des Coronavirus durch Maßnahmen im Bereich der öffentlichen Gesundheit wie das Tragen von Masken, die soziale Distanzierung und das Üben der Händehygiene, um weitere Mutationen zu verhindern und den Ländern Zeit für den Einsatz lebensrettender Impfstoffe zu verschaffen.

Coronavirus-Varianten sind jedoch nicht nur für die USA ein Problem. Wenn das Virus in anderen Teilen der Welt verbreitet wird, die nicht geimpft sind, könnte dies zu Mutationen führen, die die weit verbreiteten Impfstoffe in anderen Ländern bedrohen könnten, warnte der CDC-Chef am Mittwoch.

Schließlich muss die ganze Welt eine Immunität gegen das Virus aufbauen, sonst werden die Varianten weiterhin ein Problem sein, sagte Burton gegenüber CNBC.

“Früher oder später werden Varianten überall sein, wenn sie einen großen Vorteil haben”, sagte Burton. “Es ist ein globales Problem; es ist nicht nur ein Problem für ein Land.”

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Katherine Clark