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Bioinformatiker finden Hinweise auf Anpassung des Coronavirus an Impfstoffe

Bioinformatiker der Universität von Washington in Seattle fanden Hinweise, dass ein Selektionsdruck bei SARS-CoV-2 zu einer Anpassung des Virus führt. Dadurch wäre eine Immunität, die durch Impfstoffe erreicht würde, möglicherweise in einigen Jahren hinfällig.
Bioinformatiker finden Hinweise auf Anpassung des Coronavirus an ImpfstoffeQuelle: www.globallookpress.com © Fushion Medical Animation/Keystone Press Agency

Durch die in Großbritannien aufgetretene Mutation von SARS-CoV-2, die angeblich um bis zu 70 Prozent ansteckender sein soll, stellt sich in Teilen der Bevölkerung die Frage, ob die bisher entwickelten Impfstoffe auch gegen die neue Variante des Coronavirus helfen oder mittlerweile nutzlos sind. Die Pharmaunternehmen Pfizer, BioNTech und Moderna gehen bisher davon aus, dass ihre Impfstoffe wahrscheinlich auch helfen, die neue Variante des Virus zu bekämpfen. Grund dafür ist die bisherige Annahme, dass sich die Mutationsrate und damit das Erbgut von SARS-CoV-2 tendenziell eher langsam verändert, da bei diesen Viren ein RNA-Reparaturmechanismus vorhanden ist, der Veränderungen in den Genen des Virus korrigiert.

Derzeit testen die Unternehmen die Wirksamkeit ihrer Wirkstoffe gegen den neuen Virenstamm. Der Gründer des Unternehmens BioNTech, der zusammen mit Pfizer an der Entwicklung des Impfstoffs beteiligt war, teilte zudem mit, dass man theoretisch innerhalb von sechs Wochen eine neue Variante des mRNA-Impfstoffs entwickeln könne.

Besorgter zeigte sich hingegen der Mikrobiologe Ravi Gupte von der Cambridge Universität. Er erklärte dem Nachrichtenportal BBC, dass "das Virus potenziell den Fluchtweg vor dem Impfstoff eingeschlagen habe":

"Wenn es zu weiteren Mutationen kommt, dann fängt man an, sich Sorgen zu machen."

Die Forschungsergebnisse eines Teams um den Bioinformatiker Jesse Bloom vom Fred Hutchinson Krebsforschungszentrum in Seattle, die auf der Plattform "bioRxiv" vorliegen und deren Gutachterverfahren noch ausstehen, scheinen diese Befürchtungen zu bestärken. Die Forscher haben nun erstmals die evolutionäre Entwicklung von Coronaviren im Detail untersucht und dabei einen sogenannten Antigen-Drift beobachtet. Dieser Effekt sorgt dafür, dass Viren durch die Immunantwort des menschlichen Körpers einem Selektionsdruck ausgesetzt sind. Dieser führt dazu, dass die Viren sich irgendwann so stark verändern, dass das Immunsystem sie nicht mehr erkennt und die bisher gebildeten Antikörper wirkungslos gegen diese werden.

Da SARS-CoV-2 allerdings seit weniger als einem Jahr unter Menschen zirkuliert und man die Evolution des Virus somit nicht direkt beobachten kann, nutzten die Wissenschaftler für ihre Versuche nicht direkt SARS-CoV-2, sondern CoV-229E, eine andere Spezies von Coronaviren. Diese Variante der Coronaviren ist bereits seit den 1950er-Jahren bekannt und nutzt genau wie SARS-CoV-2 die Rezeptor-Bindungs-Domäne am sogenannten Spike-Protein, um sich in menschliche Zellen einzuschleusen. Die Forscher setzten in ihren Versuchen die 229E-Viren, die im Laufe der Zeit mutiert waren, den Antikörpern aus dem Blutserum von Menschen aus, die sich in den Jahren 1984 bis 2006 mit der ursprünglichen Version von 229E-Viren infiziert hatten.

Das Ergebnis der Versuche: Unter dem Selektionsdruck waren die Viren so stark mutiert, dass die Antikörper kaum oder gar nicht mehr wirkten. Das Serum einer 24-jährigen Probandin zeigte im Jahr 1994 bereits keinerlei Immunantwort mehr auf Viren aus dem Jahr 1984, da sich die entscheidenden Stellen der Rezeptor-Bindungs-Domäne um bis zu 17 Prozent änderten. Weiterhin stellten die Forscher fest, dass sich das Virus zwar langsamer als Viren des Typs Influenza B veränderten, aber etwa siebenmal schneller als Influenza A.

Wie die Forscher um Bloom jedoch auch feststellten, ist nicht die Mutationsrate der entscheidende Faktor, denn die Änderung des Phänotyps, also das Erscheinungsbild der Viren, ist nicht gleichbedeutend mit der Mutationsrate. Diese ist nur ein Teil der Entwicklung der Viren und hängt auch davon ab, wie sich die Evolution auf diese auswirkt. Bereits zuvor hatte ein weiteres Forschungsteam um Ravi Guota beobachtet, dass sich bei COVID-19-Patienten, die mit dem Plasma von genesenen COVID-19-Patienten behandelt wurden, zahlreiche neue Mutationen der Viren gebildet hatten, die den zuvor gebildeten Antikörpern entkommen konnten.

Wie sich diese Erkenntnisse auf die Wirksamkeit der Impfstoffe auswirken, ist noch unklar. Bloom betont zwar, dass die Untersuchungen mit einem "anderem" Coronavirus durchgeführt wurden, erklärte aber:

"Nichtsdestotrotz gibt es viele Hinweise darauf, dass antigene Mutationen auch bei SARS-CoV-2 auftreten."

Möglicherweise könnte nach Aussage der Forscher auch eine sogenannte Restimmunität gegen die neuen Virenvarianten wirksam sein. Denkbar wäre aber auch, dass die entwickelten Impfstoffe in einigen Jahren nutzlos wären. Den Forschern zufolge könnten mRNA-Impfstoffe allerdings relativ schnell und leicht an neue Varianten von SARS-CoV-2 angepasst werden, ähnlich wie bei Grippe-Impfstoffen, die teilweise jährlich "maßgeschneidert" werden müssen, da in jeder Grippesaison neue Mutationen von Influenzaviren auftauchen. Allerdings sind bei diesen Impfstoffen im Gegensatz zu den kürzlich entwickelten mRNA-Impfstoffen auch die langfristigen Nebenwirkungen bekannt.

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