Wie kommt es zu Virusmutationen und wie können sie das Virus gefährlicher machen?

Anders als Bakterien können Viren nicht lange eigenständig überleben, sie brauchen Zellen, in die sie ihre Erbinformationen einschleusen und deren Funktionen sie nutzen können. Im Falle von SARS-CoV-2 dienen die menschlichen Körperzellen den Viren als Wirt. Und hier tun sie das, was im Grunde alles Leben tut: Sie vermehren sich. Dabei wird auch das Genom kopiert – und bei diesem Kopiervorgang passieren immer wieder kleine Fehler. Die entstandenen Veränderungen im Erbgut werden Mutationen genannt.

Die allermeisten Mutationen machen sich gar nicht bemerkbar, sie haben keinen nennenswerten Effekt. Es gibt aber auch Mutationen, die größere Auswirkungen haben. Die meisten dieser Mutationen nehmen dem Virus die Fähigkeit zu überleben. Etwa, indem sie es anfälliger machen für die Abwehrmechanismen des Körpers, oder die Viren verlieren ihre Fähigkeit, in andere Zellen einzudringen. Diese neu entstandenen Varianten gehen schnell zugrunde.

Andere Mutationen wiederum verschaffen dem Virus Vorteile bei der Verbreitung: Womöglich können sie besser den Immunzellen des menschlichen Körpers aus dem Weg gehen oder dringen schneller in die Wirtszellen ein.

Erklärvideo: Wie entstehen Mutationen bei Viren?

Das Gesetz der Evolution gilt auch für Viren

Die Varianten, die eine solche vorteilhafte Mutation aufweisen, breiten sich eher aus. Hier wirkt Darwins Gesetz der Evolution, Survival of the fittest. Eine Mutation ist eine Zufallsveränderung, mehr nicht. Aber bei Millionen von Viren – und damit Millionen von Mutationen – ergibt das Ganze plötzlich Sinn: Das unaufhörliche Versuchen und Irren hilft dem Virus, sich veränderten Umweltbedingungen anzupassen.

"Es ist ganz natürlich, dass Corona-Viren genauso wie etwa Influenza-Viren immer wieder mutieren", sagt Roman Wölfel, Oberstarzt und Leiter des Instituts für Mikrobiologie der Bundeswehr, München. "Corona-Viren sind in Sachen Mutation sogar übrigens eher langsam, weil sie sich darum bemühen, vergleichsweise wenig Fehler in ihr Genom einzubauen." Trotzdem hat ihre Rate an Mutationen ausgereicht, um vor allem in den letzten Monaten und Wochen neue Varianten hervorzubringen, die den Viren wichtige Vorteile verschaffen.

Was weiß man über die vorherrschende Delta-Variante?

Es sind zahlreiche Mutationen von SARS-CoV-2 bekannt, aber eine Mutation steht derzeit im Zentrum der Aufmerksamkeit: Die sogenannte Delta-Variante, die zuerst in Indien entdeckt wurde.

Die Delta-Variante, auch B.1.617.2 genannt, ist aktuell die am weitesten verbreitet Mutation von SARS-CoV-2. Sie ist in Deutschland wohl bereits für mehr als 50 Prozent der neuen Infektionsfälle verantwortlich. Damit hat sie die Alpha-Variante (siehe unten) als vorherrschende Variante abgelöst, die wiederum zuvor den sogenannten Wildtyp abgelöst hatte, das ist die ursprüngliche Virusvariante, wie sie in China zuerst aufgetaucht war.

Die Delta-Variante und ihre Eigenschaften werden derzeit intensiv erforscht. Bei der Analyse der Mutationen der Delta-Variante haben Wissenschaftler bereits Belege dafür gefunden, dass sie es dem Virus erlauben, sich besser an menschliche Zellen zu binden und einigen Immunreaktionen aus dem Weg zu gehen. einigen Immunreaktionen zu entgehen. All dies macht sie deutlich ansteckender – wie viel, darüber gibt es noch keine genauen Daten. Der britische Epidemiologe Neil Ferguson schätzt, dass die Delta-Variante noch rund 60 Prozent ansteckender ist als die Alpha-Variante, die ja bereits ansteckender ist als das ursprüngliche SARS-CoV-2 (Wildtyp).

Ob die Delta-Variante gefährlicher ist als die bisherigen Varianten, ist noch nicht geklärt. Zwar ist laut einer im Fachmagazin Lancet veröffentlichten Untersuchung von Patientendaten aus Schottland das Risiko für einen notwendigen stationären Krankenhaus bei einer Infektion mit der Delta-Variante fast doppelt so hoch wie bei anderen Varianten . Allerdings ist die Rate der stationären Krankenhausaufenthalte in den meisten Ländern, in denen die Delta-Variante dominiert, bislang nicht erhöht gegenüber früher vorherrschenden Virusvariationen. Das kann natürlich auch daran liegen, dass mittlerweile die meisten älteren, besonders anfälligen Patienten geimpft sind.Doch indirekt mache schon die erhöhte Ansteckungswahrscheinlichkeit die Delta-Variante gefährlicher, heißt es laut dem amerikanischen Nachrichtenportal CNBC von der Weltgesundheitsorganisation (WHO): Durch die schnellere Verbreitung gelange das Virus eher zu den schlechter Geschützten und besonders Verwundbaren, bei denen die Wahrscheinlichkeit für einen schweren und tödlichen Verlauf höher ist, sagt er Epidemiologe Mike Ryan, Leiter des WHO-Programms für Gesundheitsnotfälle.

Seit einigen Tagen beobachten die Gesundheitsbehörden in Indien noch eine Variation der Delta-Variante, sie wird Delta Plus genannt. Erste Erkenntnisse aus Indien deuten darauf hin, dass sie noch etwas ansteckender sein könnte als die Delta-Variante. Die Verbreitung der Variante beschränkt sich allerdings derzeit noch weitestgehend auf Indien.

Welche wichtigen Varianten gibt es noch ?

Neben der dominierenden Delta-Variante gibt es noch drei weitere Varianten, die von der Weltgesundheitsorganisation als „besorgniserregende Varianten“ (Variants of concern) eingestuft wurden.

Die Alpha-Variante B.1.1.7 wurde zuerst in Großbritannien entdeckt. Bei ihr sind verschiedene Eiweiße auf der Oberfläche des Virus verändert, die es leichter machen, das Erbgut in menschliche Zellen einzuschleusen. Der Virologe Professor Christian Drosten von der Charité geht davon aus, dass diese Variante zwischen 22 und 35 Prozent infektiöser ist. Sie wird in Deutschland derzeit von der mittlerweile vorherrschenden Delta-Variante verdrängt.

Die Beta-Variante B.1.351 wurde in Südafrika zuerst entdeckt. Dor hatte COVID-19 regelrecht gewütet, vor allem in den beengten Städten des Landes, ein großer Teil der Bevölkerung dürfte inzwischen infiziert sein. Sie gilt ebenfalls als ansteckender als der Wildtyp, außerdem sind Impfstoffe zwar noch wirksam gegen B.1.351, aber in geringerem Maße, insbesondere beim Vakzin von AstraZeneca scheint die Wirksamkeit stark vermindert. Ihre Verbreitung in Deutschland liegt aktuell bei weniger als fünf Prozent.

Die Gamma-Variante heißt B.1.1.28 P.1 wurde anfangs vor allem in Brasilien nachgewiesen. Auch hier hat sich SARS-CoV-2 während der ersten Welle in der ersten Jahreshälfte 2020 bereits weit ausgebreitet. Bei der Bevölkerung der Millionenmetropole Manaus hatte die Variante für eine neue Welle gesorgt, obwohl einzelne Studien der Region eine hohe Durchseuchung von 70 Prozent der Bevölkerung und mehr bescheinigen. Offenbar sind Menschen mit einer durchgemachten Infektion nicht ganz so gut geschützt vor einer erneuten Ansteckung wie gegen andere Varianten, auch die Wirksamkeit von Impfstoffen scheint leicht zurückgesetzt zu sein.

Die Lambda-Variante C.37 tritt bisher vor allem in Lateinamerika auf, vor allem Peru, wurde aber auch schon in Europa nachgewiesen, zum Beispiel in Spanien und Großbritannien. Auch sie steht unter besonderer Beobachtung der Weltgesundheitsorganisation (WHO). Aufgrund ihrer Mutationen könnte die Virus-Variante ansteckender sein oder vom menschlichen Immunsystem schlechter bekämpft werden, berichtete die Genfer UN-Behörde. Belastbare Studien und gesicherte Erkenntnisse dazu lägen jedoch noch nicht vor. Möglicherweise bereitet sie etwas häufiger Darmprobleme, wie einzelne Ärzte berichten.

Erhöht sich die Gefahr von Reinfektionen durch die neuen Varianten?

In Experimenten mit dem Blut von genesenen Covid-19-Patienten wurde beobachtet, dass die darin enthaltenen Abwehrstoffe eine Infektion von Zellen mit der südafrikanischen Virusvariante oftmals nicht sehr effizient verhinderten. Forscher vermuten deshalb, dass durch die neuen Varianten ein leicht höheres Risiko für eine zweite Infektion nach einer bereits durchgestandenen Covid-19-Erkrankung resultieren könnte.

Ähnlich wie bei der Wirksamkeit der Impfstoffe (siehe unten) gilt aber auch hier: Eine bereits abgelaufene Infektion dürfte zu einem gewissen Grad auch vor einer neuen Infektion schützen. „Selbst wenn Mutationen die Eiweiße des Virus sich so weit verändert haben, dass die während einer früheren Infektion gebildeten Antikörper diese nicht mehr erkennen, dann sind immer noch die T-Zellen da, die kleine Abschnitte des Virus erkennen und für eine zelluläre Immunreaktion sorgen“, sagt Professorin Christine Falk, Präsidentin der Deutschen Gesellschaft für Immunologie (DGfI).

Wie gut wirken die Impfstoffe gegen die Varianten?

Zwei Dinge scheinen festzustehen. Erstens: Ja, die Impfstoffe wirken auch gegen die Varianten. Zweitens: Die Wirkung scheint allerdings leicht eingeschränkt zu sein. Darauf gibt es bisher Hinweise bei allen Varianten.

Doch das braucht für Geimpfte kein Grund zur Beunruhigung sein, die Minderung der Wirksamkeit ist offenbar sehr gering. Den größten Teil ihrer Wirksamkeit entfalten die Impfstoffe offenbar auch gegen die neueste und verbreitetste Variante, die Delta-Variante. Einer Studie zufolge liegt der Schutz bei Biontech/Pfizer und Moderna noch bei knapp 80 Prozent, bei AstraZeneca sind es immerhin noch 60 Prozent. Es ist davon auszugehen, dass der Schutz vor schweren Verläufen deutlich höher ist.

Kann ich mich sonst vor den neuen Varianten besonders schützen?

Die neuen Varianten sind deshalb ansteckender, weil sie leichter und/oder schneller in die menschlichen Körperzellen eindringen können.

Doch der Weg in die Lunge selbst hat sich nicht geändert. Daher gilt nach wie vor, sich konsequent an die Empfehlung AHA+L zu halten: Abstand halten, Hygiene beachten, im Alltag Mundschutz tragen und regelmäßig lüften. Und die Kontakte auf ein Minimum zu reduzieren.

Was wird jetzt getan gegen die neuen Varianten?

Experten versuchen auf drei Ebenen gegen die Mutationen vorzugehen.

Erstens – mehr testen: Wie oben beschrieben fördert die Bundesregierung mittlerweile Tests auf die einzelnen Varianten hin. Das RKI baut zudem eine Plattform auf, über die Labore unkompliziert die gefundenen Mutationen melden können.

Zweitens – verstehen: Forscher arbeiten derzeit weltweit daran, die Mutationen des Virus besser zu verstehen. Das beinhaltet auch, eventuelle Schwachstellen zu finden. Insbesondere RNA-Impfstoffe versuchen sie dann rasch an neue Mutationen anzupassen.

Drittens – schützen: Aktuell (Stand 4.7.2021) liegt die Zahl der täglichen Neuinfektionen enorm niedrig in den meisten Ländern Europas – trotz hochansteckender Delta-Variante. Die beiden Hauptgründe dafür dürften die zunehmende Impfrate und der Sommer sein. Doch auch im Sommer 2020 waren die Infektionszahlen sehr niedrig – im Herbst schnellten sie wieder in die Höhe! Auch deshalb und wegen der Mutationen raten Experten, mit Lockerungen der Einschränkungen des öffentlichen Lebens vorsichtig umzugehen und sie eher langsam Schritt für Schritt umzusetzen.

Um der Entstehung neuer Variationen vorzubeugen, empfehlen Wissenschaftler noch etwas Weiteres, das ebenso einfach wie schwierig klingt: Die Zahl der Neuinfektionen weltweit sollte so niedrig wie möglich gehalten werden. Denn je mehr Viren kursieren, desto mehr Mutationen kommen vor. Und jede Mutation birgt eine Chance für das Virus, eine optimale Variante hervorzubringen, die sich besser verbreiten kann.

Vor diesem Hintergrund ist es auch kein Wunder, dass die Delta-Variante ausgerechnet in Indien entstanden zu sein scheint, wo die Pandemie besonders wütete, die Infektionszahlen besonders hoch waren.

Um weltweit geringere Neuinfektionszahlen zu bekommen, ist es Experten zufolge wichtig, dass die Impfstoffe endlich auch in Regionen kommen, wo sie bisher fehlen und die Impfrate deshalb noch verschwindend gering ist. „Es wird jetzt höchste Zeit, die Impfstoffe jetzt weltweit zu verteilen, und nicht mehr nur – das gilt besonders für die Industrieländer – an die eigene Versorgung zu denken. Denn wir sind erst sicher, wenn die Welt geimpft ist“, sagt Professor Norbert Suttorp, Direktor der Medizinischen Klinik mit Schwerpunkt Infektiologie und Pneumologie an der Charité Universitätsmedizin.

Wie wird es weitergehen? Wird es immer neue Mutationen geben? Und werden auch besonders gefährliche darunter sein?

Wenn es um den weiteren Verlauf der Pandemie geht, dürfte das sogenannte Spike-Protein des Virus eine tragende Rolle spielen. Es sitzt auf der Oberfläche der Viren und erfüllt eine wichtige Funktion: Mit dem Spike-Protein kann ein Virus an die Zelloberfläche von menschlichen Zellen etwa im Nasen-Rachen-Raum andocken und diese infizieren.

Bei allen Varianten ist es vor allem zu Veränderungen im Bereich des Spike-Proteins gekommen. Das Spike-Protein ist aber auch Angriffspunkt aller heute zugelassenen Impfstoffe. Und das könnte sich mittel- und langfristig als Glücksfall herausstellen.

Denn das Virus dürfte ausgerechnet hier nicht unendlich wandlungsfähig sein. „Verändert sich dieses Protein zu sehr, kann es die Fähigkeit verlieren, an menschliche Zellen anzudocken – dann wäre das Virus nicht mehr infektiös“, erklärt Carlos A. Guzmán, Leiter der Abteilung Vakzinologie und angewandte Mikrobiologie am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig. Verändert es sich hingegen nur ein Stück weit, so dass es noch infektiös bleibt – so geschehen bei den bisher aufgetauchten Varianten –, dann wirkt auch der Impfstoff noch.

„Wir gehen davon aus, dass das Virus noch einige Zeit neue Varianten hervorbringen wird“, sagt Professorin Christine Falk von der Deutschen Gesellschaft für Immunologie (DGfI). Aber das sei hoffentlich mit zunehmender Impfrate dann kein großes Problem mehr. Denn Falk glaubt nicht, dass das Virus der Schutzwirkung der Impfstoffe vollständig entfliehen kann und dabei noch seine aktuelle Gefährlichkeit behält.

Unterm Strich sind all dies recht beruhigende Nachrichten. Neue Mutationen: ja, die wird es geben. Besonders gefährliche Mutationen: eher nicht.