Mutationen – unsere (nicht) stillen Begleiter
Die Corona-Pandemie hat einige wissenschaftliche Terminologien als Grundbestandteil von Nachrichtenmeldungen salonfähig gemacht und in aller Munde gebracht. Hierzu gehören zum Beispiel Wörter wie PCR-Test, mRNA, exponentielles Wachstum, Inzidenz, und seit ein paar Wochen auch Mutation. Ganz explizit die so genannte Corona-Mutation.
Als Weihnachtsgeschenk wurde zum ersten Mal die Corona-Virus Variante B.1.1.7, ursprünglich zum ersten Mal in Großbritannien nachgewiesen, auch bei uns in Deutschland entdeckt.
Und nun wurde auch noch eine weitere Variante aus Südafrika (501Y.V2, auch: B.1.351) in Deutschland nachgewiesen; aller Voraussicht nach auch nicht die letzte.
Bevor wir nun mehr ins Detail dieser Varianten und den damit möglicherweise neu auftretenden Problemen gehen, machen wir einen kleinen Schritt zurück zum Ursprung von allem: den Mutationen (in diesem Fall Gen-Mutationen).
Mutationen sind nämlich viel alltäglicher als man im ersten Moment denken würde, denn sie geschehen vielfach (milliardenfach) täglich in unserem Körper. Wenn sich eine unserer 30-50 Billionen Zellen in unserem Körper teilt, muss zunächst die gesamte Erbinformation (DNA) verdoppelt werden, um anschließend gleichmäßig auf beide entstehende Tochterzellen verteilt zu werden. Hierbei muss jeder einzelne Buchstabe unserer Erbinformation (welche ca 3 Milliarden Basenpaare/Buchenstaben umfasst) abgelesen werden und dabei entstehen immer wieder Fehler – Mutationen. Die meisten Mutationen sind still (synonym), das heißt sie ändern nicht die Aminosäure, für die sie kodieren, das entstehende Protein verändert sich nicht und es ergeben sich keine maßgeblichen Konsequenzen für uns. Problematisch sind die nicht-stillen (nicht-synonymen) Mutationen, welche Veränderungen im entstehenden Protein hervorrufen können. Sie sind zu einem gewissen Anteil auch die Grundlage für die Entstehung von Krebs, unserem Alterungsprozess, Erbkrankheiten aber auch der Evolution.
Natürliche Mutationen passieren spontan mit einer bestimmten Mutationsrate (Häufigkeit). Durch Mutagene (z.B. UV-Strahlung, Teerstoffe in Tabakwaren, radioaktive Strahlung) kann diese Mutationsrate erhöht werden. Das heißt, Mutationen sind ein alltäglicher Begleiter, ein alltäglicher Prozess, dem wir sozusagen ausgesetzt sind. Ob die Mutationsrate erhöht wird, liegt allerdings zu einem gewissen Grad in unserer Hand.
Nun zurück zu den Mutationen im Corona-Virus: die südafrikanische Variante 501Y.V2 weist gleich mehrere nicht-synonyme Mutationen (die problematischeren) auf. Drei dieser Mutationen (N501Y, E484K, K417N) befinden sich im Spike-/Oberflächenprotein, und zwar in dem Bereich, über den das Virus an unsere Zellen andockt und diese infiziert. Dadurch könnten diese Mutationen einen Effekt auf die Fähigkeit des Virus haben unsere Zellen zu infizieren. Nach dem Grundprinzip von Mutationen und Evolution setzt sich eine solche Mutation durch (sie verbreitet sich weiter), wenn das Virus einen (Selektions-) Vorteil davon hat. Dies lässt sich aktuell insbesondere bei der B.1.1.7 Variante beobachten. Diese besitzt u.a. auch die N501Y-Mutation und scheint deutlich ansteckender zu sein, möglicherweise auf Grund der Fähigkeit unsere Zellen effizienter infizieren zu können.
Wie z.B. in meinem letzten Blog-Beitrag (28.12.2020) beschrieben, ist die Grundlage der Impfstoffe von Pfizer/BioNTech und Moderna, die Information des Spike-Proteins. Wenn nun dieser Bereich so mutiert, dass die Antikörper, die wir auf Grund der Impfung bilden, diesen nicht mehr effizient erkennen, kann der Impfschutz abgeschwächt werden oder sogar verloren gehen.
Ein solches Szenario würde uns im Kampf gegen das Corona-Virus zweifelsfrei weit nach hinten werfen. Können wir dagegen etwas tun?
Ein Model des SARS-CoV-2 Spike Proteins mit den Mutationen der 501Y.V2 Variante (in rot markiert) (aus Tegally et al.,)
Wie in unserem Körper, können wir auch beim Virus nicht verhindern, dass Mutationen spontan geschehen. Aber: umso mehr Menschen mit dem Virus infiziert sind, desto häufiger können rein rechnerisch spontane Mutationen entstehen und mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit sind hierbei auch nicht-synonyme Mutationen dabei, welche dem Virus einen Vorteil bei seiner Verbreitung bringen können. Das heißt, solange die Zahl der Infizierten in Deutschland und weltweit weiterhin hoch ist, bietet sich dem Virus eine optimale Situation weitere, möglicherweise vorteilsbringende Mutationen, zu erlangen.
Aus wissenschaftlicher Sicht muss nun eine koordinierte Überwachung des Virus und möglichen neuen Varianten organisiert werden, idealerweise in einem globalen Netzwerk. Denn wie wir mittlerweile gelernt haben, kennt das Virus keine Landesgrenzen.
Doch nun abschließend auch noch eine gute Nachricht: vor einigen Tagen hat Pfizer/BioNTech Daten einer Studie veröffentlich, nach der ihr Corona-Impfstoff Viren mit der N501Y-Mutation erfolgreich neutralisiert. Das heißt, der Impfstoff wirkt auch gegen Viren, welche diese neue N501Y-Mutation tragen. Und diese Mutation findet sich in beiden neuen Corona-Varianten, der südafrikanischen 501Y.V2 Variante, als auch der B.1.1.7 Variante aus Großbritannien.
Zum Nachlesen:
Die Pressemitteilung von Pfizer/BioNTech bzgl der Impfstoff-Wirkung gegen die N501Y-Mutation:
Und für die Experten ein medrxiv Preprint zur südafrikanischen 501Y.V2 Variante (Tegally et al.,):