Corona-Mutanten: Das wissen wir über die gefährlichen Varianten

B.1.1.7 hat sich in kurzer Zeit in Europa durchgesetzt. In Indien, Brasilien und Südafrika sind andere bedenkliche Sars-2-Varianten entstanden. Ein Überblick.

Das Coronavirus Sars-CoV-2 kann sich offenbar immer wieder neu erfinden. Kaum haben Forscher seine Eigenschaften und Folgen einigermaßen überblickt und Impfstoffe entwickelt, zündet es die nächste Stufe. Es tritt nun in mutierten Versionen auf, die ansteckender und krankmachender sind sowie Wege gefunden haben, sich den Attacken des Immunsystems zu entziehen. Variants of Concern (VOC), besorgniserregende Varianten, werden sie genannt. Zurzeit gibt es drei davon: B.1.1.7, zuerst in Großbritannien aufgetreten, B.1.351 aus Südafrika und P.1 aus Brasilien. Womöglich kurz davor, in diesen Bund aufgenommen zu werden, steht die Linie B.1.617, die zurzeit in Indien wütet.

In den ersten Monaten der Pandemie hieß es noch, die Coronaviren wandelten sich genetisch nur langsam. „Dass dann plötzlich an verschiedenen Orten der Welt besorgniserregende Corona-Mutanten entstanden sind, zeigt, dass die Coronaviren da mehr Potenzial haben als erwartet“, sagt Friedemann Weber, Direktor des Instituts für Virologie an der Universität Gießen.

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Die weltweit hohen Infektionszahlen – 148 Millionen sind bereits verzeichnet – haben die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass unter den stets zufällig entstehenden Mutanten auch solche dabei sind, die sich noch besser ausbreiten. Die Mutanten entstanden in Ländern mit hohen Fallzahlen. „Solche Situationen sind Trainingscamps für Sars-CoV-2“, sagt Friedemann Weber. Im brasilianischen  Manaus hatten sich in der ersten Welle wahrscheinlich bereits rund 70 Prozent der Bevölkerung infiziert. Daraufhin verbreiteten sich in der zweiten Welle Viren der Variante P.1, die der Immunabwehr der Genesenen etwa entgegensetzen können, die sogenannten Immun-Escape-Mutationen.

„Am Beispiel Brasilien zeigt sich somit auch, dass es nicht funktioniert, Herdenimmunität durch natürliche Infektionen zu erreichen“, sagt Weber. Offenbar trägt dazu eine Eigenschaft von Sars-CoV-2 bei, die harmlos klingt: Die Infektion verläuft überwiegend mild, nur zu einem geringen Anteil erkranken die Betroffenen schwer. „Milde Verläufe resultieren oft in einer schwachen Immunität, die mitunter nicht sonderlich lange anhält. In der Folge werden diejenigen Virusvarianten selektiert, die in der Lage sind, dieser schwachen Abwehr zu entkommen“, erläutert der Virologe.

Anders verhält es sich nach einer Corona-Impfung: „Sie induziert eine robuste Immunabwehr“, sagt der Immunologe Carsten Watzl von der Technischen Universität Dortmund. Auf diese Weise schütze sie besser vor Mutanten und verhindere eher die Entstehung neuer VOC. Grundsätzlich sinkt also mit zunehmenden Impfquoten die Gefahr, dass neue bedenkliche Mutanten entstehen. Dazu müssen jedoch Menschen in der ganzen Welt geimpft sein. Weber: „Sonst haben wir immer wieder Einschleppungen aus Ländern, in denen das Virus noch verbreitet ist.“

Derzeit fragen sich Experten, ob Sars-CoV-2 mittlerweile sein komplettes Arsenal ausgereizt hat. Aus Carsten Watzls Sicht spricht dafür, dass bei den VOC, die unabhängig voneinander entstanden sind, immer wieder die gleichen Schlüsselmutationen auftreten. Friedemann Weber ist nicht ganz so optimistisch: „Ich kann mir vorstellen, dass nach Anpassung der Impfstoffe das Rennen in eine neue Runde geht.“

Ein Überblick über die Mutanten: B.1.1.7 – die Variante aus Großbritannien

Grafik: BLZ/Hecher, Quelle: Pango Lineages. Anmerkung: Da in den einzelnen Ländern unterschiedlich viel sequenziert wird, gibt die Karte lediglich Hinweise auf die Verbreitung.

Ausbreitung: Erstmals entdeckt wurde diese Mutante am 20. September 2020 in Großbritannien. Sie verbreitete sich schnell, ausgehend vom Süden und Südosten des Landes, und verdrängte die ursprüngliche Virusvariante. Im November 2020 tauchte B.1.1.7 in Dänemark auf, danach in vielen weiteren Ländern. Heute ist die Linie in 114 Ländern weltweit zu finden. Dort, wo sie auftaucht, setzt sie sich durch. In Deutschland wird sie nach Angaben des Robert-Koch-Instituts inzwischen in neun von zehn untersuchten positiven Proben gefunden.

Mutationen: Coronaviren der Linie B.1.1.7 unterscheiden sich an insgesamt 17 Stellen im Erbgut von der zuvor kursierenden sogenannten Wildtyp-Variante. Neun dieser Mutationen betreffen den Gencode des Spikeproteins. Sie verändern also die kleinen Stacheln außen auf den Viren, mit denen sich der Erreger an die menschlichen Zellen bindet. Im Fokus der Aufmerksamkeit steht dabei die Mutation N501Y. Sie variiert die Stelle, mit der sich das Virus an den ACE-2-Rezeptor der menschlichen Zellen heftet, und verstärkt die Bindung.

Die Eigenschaften: B.1.1.7 ist rund 50 bis 70 Prozent ansteckender als die ursprünglich kursierenden Varianten von Sars-CoV-2, was wohl vor allem an der stärkeren Bindung an die ACE-2-Rezeptoren liegt. „Das erleichtert vermutlich auch die Infektion bei Kindern, die eher eine geringere Zahl an ACE-2-Rezeptoren auf den Zellen der Atemwegsschleimhaut aufweisen. Denn eine bessere Bindung erhöht die Chancen, dass die Viren die Zellen befallen können“, sagte Friedemann Weber. Darüber hinaus ist B.1.1.7 länger ansteckend und vermutlich auch um etwa 60 Prozent häufiger krankmachend.

Die Impfwirkung: Sowohl RNA- als auch Vektor-Impfstoffe schützen auch vor der britischen Mutante. „Daten aus Großbritannien zeigen, dass die Impfungen zu mehr als 90 Prozent vor symptomatischen oder schweren Covid-Verläufen schützen“, sagt der Gießener Virologe Weber. Und in Israel, wo inzwischen fast 60 Prozent der Bevölkerung vollständig geimpft sind, konnten die Impfungen die Ausbreitung der Variante eindämmen.

B.1.351 – die Variante aus Südafrika

Ausbreitung: Am 8. Oktober 2020 wurden Forscher in Südafrika erstmals auf diese VOC aufmerksam. Sie entwickelte sich rasch zur dort dominierenden Variante und ließ auch viele jüngere Menschen erkranken. Inzwischen ist B.1.351 in 68 Ländern zu finden, relativ häufig zum Beispiel auch in den USA und in Frankreich. In Deutschland ist der Anteil dieser Variante sehr klein (etwa 0,7 Prozent) und bisher konstant. B.1.1.7 dominiert hierzulande klar.

Mutationen: Charakteristisch sind insgesamt neun Mutationen, von denen sechs das Spikeprotein betreffen. Wie die britische Mutante besitzt B.1.351 die Veränderung N501Y, darüber hinaus findet sich im Spikeprotein E484K. Zur Bezeichnung der Mutationen: Die Zahl gibt die Position des Eiweißbausteins an, der verändert ist – also Position 484 in dem aus 1300 Aminosäuren bestehenden Spikeprotein. Die Buchstaben geben Auskunft über die Art der Veränderung. In diesem Fall: Glutaminsäure (E) wird durch Lysin (K) ersetzt.

Eigenschaften: Die südafrikanische Variante ist etwas leichter übertragbar. Vor allem aber ist sie in der Lage, sich dem Angriff des Immunsystems etwas zu entziehen. Denn die Mutation E484K verändert die Stelle des Spikeproteins, an der Antikörper ansetzen. K417N betrifft ebenfalls diese sogenannte Rezeptorbindedomäne. „Bei der Mutation E484K weiß man bereits, dass sie das Spikeprotein etwas verbiegt, sodass Antikörper nicht mehr so gut ansetzen können“, erläutert der Immunologe Carsten Watzl. Was die anderen Spikeprotein-Mutationen im Detail bewirken, sei noch nicht geklärt.

Impfwirkung: B.1.351 ist diejenige VOC, die die Wirkung von Impfstoffen am besten umgehen kann. „Studien mit dem Vektorimpfstoff von Johnson & Johnson haben gezeigt, dass sich die Wirksamkeit bei B.1.351 auf 64 Prozent reduziert – gegenüber 72 Prozent bei der herkömmlichen Variante“, erläutert Watzl. Laborstudien hätten darüber hinaus ergeben, dass es der sechs- bis zehnfachen Menge an Antikörpern bedarf, um diese Mutante zu neutralisieren. „Trotzdem wirken die Impfstoffe noch, vor allem bieten sie guten Schutz vor schweren Verläufen“, sagt der Immunologe.

Grafik: BLZ/Hecher, Quelle: Pango Lineages Anmerkung: Da in den einzelnen Ländern unterschiedlich viel sequenziert wird, gibt die Karte lediglich Hinweise auf die Verbreitung.

P.1 – die Variante aus Brasilien

Grafik: BLZ/Hecher, Quelle: Pango Lineages. Anmerkung: Da in den einzelnen Ländern unterschiedlich viel sequenziert wird, gibt die Karte lediglich Hinweise auf die Verbreitung.

Ausbreitung: Diese Linie wurde am 30. November 2020 erstmals in Brasilien verzeichnet, sie hat vor allem im Bundesstaat Amazonas und seiner Hauptstadt Manaus zu einer massiven zweiten Welle beigetragen – obwohl dort in der ersten Welle wahrscheinlich fast drei Viertel der Bevölkerung infiziert waren. Im Januar wurde die Variante auch in Japan identifiziert. Inzwischen ist sie in 37 Ländern verbreitet, zum Beispiel auch in den USA. In Deutschland ist der Anteil dieser Variante sehr klein und beträgt konstant lediglich 0,1 Prozent.

Mutationen: Charakteristisch sind insgesamt 16 Mutationen, von denen zehn das Spikeprotein betreffen. Wie bei der britischen und der südafrikanischen Mutante findet sich bei B.1.351 auch die Veränderung N501Y, die tendenziell für eine höhere Infektiosität sorgt. Darüber hinaus besitzt P.1, wie die südafrikanische Variante, im Spikeprotein Schlüsselmutationen, die die Rezeptorbindedomäne betreffen: E484K und K417T.

Eigenschaften: Die brasilianische Variante ist nicht nur leichter übertragbar, sondern auch in der Lage, sich dem Angriff des Immunsystems zu entziehen. Denn die Mutation E484K verändert die Stelle des Spikeproteins, an der Antikörper ansetzen. Auf diese Weise hat sie in Brasilien Reinfektionen bewirkt. Und sie kann auch dem Effekt der Corona-Impfung mehr entgegensetzen.

Impfwirkung: Vor der brasilianischen Variante schützen Impfstoffe noch etwas besser als vor der südafrikanischen. „In Laborstudien waren zur Neutralisierung von P.1 etwa fünfmal so viele Antikörper notwendig wie beim Wildtyp-Virus, bei B.1.351 waren es sechs- bis zehnmal mehr als beim Wildtyp“, erläutert der Immunologe Watzl. Darüber hinaus sei zu bedenken, dass im Labor lediglich die Wirksamkeit der Antikörper gemessen werde: „Der andere Arm des Immunsystems, der über T-Zellen wirkt, bekämpft das Virus auf ganz andere Art und wirkt generell breiter.“

Grafik: BLZ/Hecher, Quelle: Pango Lineages Anmerkung: Da in den einzelnen Ländern unterschiedlich viel sequenziert wird, gibt die Karte lediglich Hinweise auf die Verbreitung.

Die indische Mutante B.1.617

Ausbreitung: Diese Variante wurde wie die britische Linie B.1.1.7 bereits im Oktober gefunden – und zwar zuerst im indischen Bundesstaat Maharashtra. Sie zirkuliert nun auch in anderen indischen Bundestaaten und – vor allem durch Reisende eingetragen – in etwa 20 weiteren Ländern, darunter Großbritannien. In Deutschland wurde sie laut Robert-Koch-Institut nur vereinzelt nachgewiesen, und zwar 21-mal. Bislang wurde die indische Mutante noch nicht als besorgniserregend (VOC) eingestuft. Sie ist aber unter Beobachtung.

Mutationen: Die indische Variante besitzt ein Set von 13 Mutationen, davon betreffen drei das Spikeprotein: E484Q, L452R und P681R. Eine Veränderung an Position 484 – allerdings mit einem anderen Austausch von Aminosäuren – findet sich auch in der südafrikanischen und der brasilianischen Variante. Ob sie ebenfalls das Spikeprotein derart „verbiegt“, dass bereits gebildete neutralisierende Antikörper nicht mehr so gut angreifen können, ist noch nicht geklärt.

Spätfolgen von Covid-19Wie wir Corona überleben

Eigenschaften: Vermutlich verfügt B.1.617 über die Fähigkeit, den Attacken des Immunsystems bis zu einem gewissen Grad zu entgehen. Darauf deutet die 484-Veränderung hin, aber auch die Mutation L452R, von der man aus Experimenten weiß, dass sie die Wirkung von Antikörpern abschwächt. Eine höhere Übertragbarkeit wurde bisher nicht nachgewiesen. Wie sehr die Eigenschaften der Variante zu den derzeit schnell steigenden Infektionszahlen in Indien beitragen, ist noch unklar. Die Welle könnte auch durch politische und religiöse Großveranstaltungen beschleunigt worden sein.

Impfwirkung: Experten gehen davon aus, dass die vorhandenen Covid-19-Impfstoffe auch vor der indischen Mutante schützen. „Eine aktuelle Studie von indischen Kollegen zeigt, dass B.1.617 mit den Antikörpern von Geimpften oder Infizierten gut neutralisiert werden kann“, sagt Watzl. Im Vergleich mit der Ursprungsvariante würden zwar doppelt so viele Antikörper benötigt, bei der südafrikanischen Variante seien es jedoch mehr als sechsmal so viele.