Corona-Spezial!

Hier präsentieren wir wissentschaftlich fundierte Informationen um das Risiko einer Virusinfektion zu verstehen und auch über den Sinn einer Impfung etwas zu lernen.


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Prof. Bartenschlager ist Virologe und Leiter der Abteilung für Molekulare Virologie an der Universität Heidelberg. Er sprach im Rahmen des mRNA-Kongresses 2021 über die molekularen Eigenschaften von Coronaviren und die Entstehung von Varianten.




Warum treten ständig neue Virusvarianten auf? Mutiert SARS-CoV-2 besonders stark?

Prof. Bartenschlager: SARS-CoV-2 ist ein RNA-Virus. Bei diesen Viren ist es nicht ungewöhnlich, dass sich eine Viruspopulation innerhalb von Wochen komplett verändern kann. Bei der Produktion von neuer Virus-RNA macht die Kopiermaschinerie des Virus viele Fehler. Deshalb lässt sich bei diesen Viren die Evolution sozusagen „im Zeitraffer“ beobachten, da innerhalb kürzester Zeit viele Varianten entstehen und sich jene Varianten durchsetzen, die am besten angepasst sind. SARS-CoV-2 hat eine sehr hohe Reproduktionsrate: Innerhalb von ungefähr 10 Stunden ist ein Vermehrungszyklus abgeschlossen. Hinzu kommt, dass das Virus eine Mutationsrate von 106 Nukleotiden pro Vermehrungszyklus hat. Das heißt bei seiner Genomgröße von 30.000 Nukleotiden trägt jedes 100. Virusgenom wenigstens 1 Mutation. In 1 ml Sputum können unter Berücksichtigung der dort zu erwartenden Menge infektiöser Viren rein statistisch bis zu 1 Million Virusvarianten vorliegen. Auch wenn diese Zahlen recht groß erscheinen, ist das im Vergleich zu andern RNA-Virus-Familien immer noch ein relativ stabiles Genom. Nehmen Sie beispielsweise zum Vergleich das Hepatitis-C-Virus. Dort ist die Rate der Veränderungen um circa 100-mal höher.

Was genau bedeutet, dass SARS-CoV-2 mutiert? Was geschieht dabei?

Prof. Bartenschlager: Bei der Kopie des Virusgenoms (RNA) im Zuge der Virusvermehrung können 2 Arten von Fehlern auftreten. Zum einem können an einzelnen Stellen die falschen Bausteine (Nukleotide) eingesetzt werden, die nicht der Vorlage entsprechen, also dem zu kopierenden Genom. Dadurch entstehen sogenannte Punktmutationen, das heißt Fehler an vereinzelten Stellen. Zum anderen kann 1 Zelle auch gleichzeitig von 2 verschiedenen Coronaviren infiziert sein, und beide vermehren sich gleichzeitig in dieser Zelle. Dabei kann die RNA-Synthesemaschinerie, die das Genom des einen Virus kopiert, im Arbeitsprozess auf das Genom des anderen Virus überwechseln, sodass eine Virus-Chimäre entsteht. Diese Rekombinanten, die deutlich seltener als die Punktmutanten sind, spielen bei der Variantenentstehung von Coronaviren ebenfalls eine Rolle.

Werden wir für SARS-CoV-2 wie bei der Influenza eine jährliche Neuformulierung des Impfstoffs benötigen?

Prof. Bartenschlager: Die Antwort lautet sehr wahrscheinlich nein. Influenzaviren haben anders als Coronaviren ein segmentiertes Genom. Hier liegt das Genom in einzelnen, separaten Abschnitten vor, ähnlich wie in Chromosomen. Influenzaviren verschiedener Stämme können diese Segmente untereinander austauschen, wenn sie sich in derselben Zelle vermehren. Werden Segmente von 2 verschiedenen Stämmen in 1 Virushülle zu einem infektionsfähigen Virus verpackt, entstehen sogenannte Reassortanten, die sich in ihren Eigenschaften deutlich von beiden Ausgangsstämmen unterscheiden können. Coronaviren haben kein segmentiertes Genom und können daher auch keine Reassortanten bilden. Außerdem haben sie eine geringere Wahrscheinlichkeit für Punktmutationen.

Könnte die Impfung die Entstehung von Virusvarianten fördern?

Prof. Bartenschlager: Nein, die Impfung hat keinen Einfluss auf die Entstehung von Varianten. Sie ändert aber genau wie die natürliche Infektion den Selektionsdruck auf das Virus hin zu Varianten, die der Immunantwort besser entgehen können. Dieser Prozess erfolgt aber auch ohne Impfung im Verlauf der Pandemie, wenn immer mehr Menschen infiziert werden und dadurch eine Immunantwort aufbauen. Zu Beginn der Pandemie setzen sich zunächst Varianten durch, die infektiöser sind, weil das für das Virus einen klaren Vorteil hat. Bei steigender Immunität in der Bevölkerung sind es hingegen die Varianten, die der bisher ausgebildeten Immunität besser entkommen. Dieser Immunselektionsdruck ist also unabhängig von der Impfung und kommt auch bei Personen vor, die die Infektion durchgemacht haben.

Schützt die aktuelle Impfung auch gegen Virusvarianten?

Prof. Bartenschlager: Ja, das tut sie, wenn man die Verhinderung von schweren Erkrankungen oder gar von Todesfällen betrachtet. Auch wenn immer wieder von Impfdurchbrüchen zu lesen ist: Diese verlaufen bei fast allen Geimpften recht harmlos und vermutlich zumeist asymptomatisch, und die wenigen schweren Fälle, die es gibt, sind bei Personen mit schlechtem Immunstatus zu finden. Da wären sehr wahrscheinlich auch andere Impfungen nicht sehr wirksam. Wichtig ist, vollständig geimpft zu sein, das heißt, Erst- und Zweitimpfung sind erforderlich.


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