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SARS-Coronavirus-2

Virusvarianten im Überblick

Verschiedene Varianten des Pandemievirus SARS-CoV-2 mit unterschiedlichen Mutationen und Eigenschaften verbreiten sich seit einigen Monaten. Was ist zu den Mutanten bislang bekannt und was bedeuten sie für den Impfschutz? Eine Übersicht.
Christina Hohmann-Jeddi
20.02.2021  08:00 Uhr

Coronaviren gelten als genetisch relativ stabil, doch auch sie verändern sich regelmäßig. Bei jedem Replikationsprozess, also wenn das RNA-Genom kopiert wird, können Fehler (Mutationen) entstehen. Wirken diese sich günstig auf die Verbreitung des Virus aus, werden sie selektiert. Das heißt, die Mutante kann sich dann gegen andere Formen des Virus durchsetzen.

Von Varianten spricht man, wenn ein Set von bestimmten Mutationen über mehrere Replikationszyklen hinweg erhalten bleibt. Hat eine Variante veränderte Eigenschaften, kann sie als Stamm bezeichnet werden.

Im April 2020 tauchte erstmals ein neuer Stamm des SARS-Coronavirus-2 auf: die Mutante D614G. Sie löste in vielen Regionen der Welt die bislang vorherrschenden Varianten ab. Bald zeigte sich, dass diese Variante eine höhere Replikationsrate in menschlichen Zellen hat und auch infektiöser ist. Inzwischen ist sie weltweit die dominierende Variante.

In den vergangenen Monaten sind aber auch weitere Varianten aufgetaucht, die viel mediales Interesse auf sich gezogen haben. Bei jeder neuen Variante stellt sich die Frage, inwieweit bei ihr die Eigenschaften wie Übertragbarkeit und Pathogenität verändert sind. Wir haben die wesentlichen Informationen zu den wichtigsten Varianten zusammengefasst.

B.1.1.7 – die britische Variante

Name(n)

B.1.1.7, Variant of Concern 202012/01 (VOC-202012/01), 20I/501Y.V1

Verbreitung

Die Variante wurde erstmals im September 2020 in Großbritannien nachgewiesen. Sie verbreitete sich dort rasant und erreichte bis Ende Januar mehr als 80 Länder. Einmal angekommen, setzt sie sich rasch gegen andere Varianten durch. In Deutschland wurde sie erstmals im Dezember nachgewiesen. Inzwischen macht sie laut Angaben des Robert-Koch-Instituts (RKI) 23 Prozent der Coronavirus-Nachweise aus. Ihr Anteil verdoppelt sich ungefähr alle zehn bis zwölf Tage.

Genetik

Die Linie B.1.1.7 trägt neben der D614G- weitere 23 Mutationen, davon acht im Spike-Protein, das für den Zelleintritt verantwortlich ist und gegen das die Impfantwort der meisten Covid-19-Vakzinen gerichtet ist. Zu den auffälligsten Mutationen im Spike-Protein zählen: N501Y in der Rezeptor-Bindedomäne (RBD), die anscheinend eine festere Bindung an den ACE-Rezeptor bedingt, P681H, die vermutlich zu einer erhöhten Spike-Produktion in infizierten Zellen führt, und die zwei Deletionen 69-70del und Y144/145del. Diese verändern anscheinend die Form des Spike-Proteins so, dass es einigen Antikörpern entkommen kann.

Eigenschaften

Die B.1.1.7-Variante gilt als deutlich ansteckender (zwischen 30 und 70 Prozent) als das nicht mutierte Coronavirus und führt zu höheren Viruskonzentrationen im Nasen-Rachen-Raum. Nach vorläufigen Datenauswertungen aus Großbritannienscheint sie auch um etwa 70 Prozent tödlicher zu sein. Dass sie bei Kindern und Jugendlichen zu schwereren Verläufen führt, konnte laut einer aktuellen Studie im Fachjournal »The Lancet Child & Adolescent Health« nicht bestätigt werden. Die Immunantwort auf eine natürliche Infektion oder eine Covid-19-Impfung scheint sie nach bisherigen Erkenntnissen nicht stark zu unterlaufen. Für verschiedene Präparate etwa von Biontech, Novavax oder den russischen Impfstoff Sputnik V liegen hierzu Daten vor.

B.1.1.7 mit Zusatzmutation

Die britische Variante B.1.1.7 hat die Mutation E484K erworben, die bei den südafrikanischen und brasilianischen Varianten für den Immun-Escape mitverantwortlich ist. Die britische Gesundheitsbehörde Public Health England (PHE) stufte sie Mitte Februar als neue »Variant of Concern« ein. Sie trägt jetzt die Bezeichnung VOC-202102/02.

B.1.351 – die südafrikanische Variante

Name(n)

B.1351 oder 20H/501Y.V2

Verbreitung

Die Variante wurde zuerst im Dezember in Südafrika identifiziert, wo sie rasch der dominierende Stamm wurde. Sie breitete sich von dort in andere afrikanische Länder, aber auch nach Australien, Europa und Südamerika aus und hat inzwischen weltweit etwa 40 Länder erreicht. Im Januar 2021 wurden auch erste Fälle in Deutschland bekannt. Inzwischen hat sie laut RKI-Angaben bundesweit einen Anteil von 0,36 Prozent der untersuchten Proben.

Genetik

Die Variante hat acht Mutationen im Spike-Gen, von denen drei die RBD betreffen: N501Y, K417N und E484K. Bei Letzterer scheint es sich um eine sogenannte Fluchtmutation zu handeln; sie hilft dem Virus, die Immunantwort in gewissem Maße zu umgehen.

Eigenschaften

B.1.351 ist nach bisherigen Erkenntnissen infektiöser als seine Vorgängerviren, aber es gibt keine Hinweise auf ein erhöhtes Risiko für schwere Verläufe oder Todesfälle. Experten bereitet die Variante vor allem deswegen Sorgen, weil sie sich der Immunantwort nach Impfung oder Infektion teilweise entzieht. Das Neutralisierungspotenzial der Seren von Geimpften oder von zuvor Infizierten ist gegen diese Variante deutlich reduziert – und zwar um den Faktor 5 bis 10.

Das zeigt sich auch in der Schutzwirkung von Impfstoffen. Am besten ist das für den Novavax-Impfstoff untersucht, dessen Schutzwirkung gegen das unmutierte Virus etwa 95 Prozent und gegen B.1.351 etwa 50 Prozent beträgt. Auch für den Vektorimpfstoff von Astra-Zeneca ist eine Reduktion der Effizienz in einer klinischen Studie gezeigt worden: Statt einer Wirksamkeit von 62 Prozent besaß der Impfstoff gegen die Variante eine Wirksamkeit von 10,4 Prozent. Die Wirksamkeit bezieht sich dabei auf die Verhinderung von allen symptomatischen Covid-19-Erkrankungen. Inwieweit schwere Verläufe verhindert werden, muss noch geklärt werden. Die B.1.351-Variante ist der Hauptgrund, warum Impfstoff-Hersteller inzwischen an Aktualisierungen ihrer Vakzinen arbeiten.

P.1 – die brasilianische Variante

Name(n)

P.1, 20J/501Y.V3, Abzweigung der B.1.1.28-Linie

Verbreitung

Die Variante wurde im Januar 2021 erstmals bei vier Personen in Japan nachgewiesen, die aus Brasilien eingereist waren. Sie ist im brasilianischen Bundesstaat Amazonas die dominierende Variante. Erstmals trat sie offenbar Ende 2020 in der Stadt Manaus auf. Von dort verbreitete sie sich in bislang etwa 20 Länder weltweit. In Deutschland wurde sie Ende Januar erstmals nachgewiesen. Laut aktueller Analyse des RKI ist sie hierzulande noch ausgesprochen selten: In der Kalenderwoche 6 wurden 17 Fälle nachgewiesen, was einen Anteil von 0,1 Prozent darstellt.

Genetik

Die P.1-Variante hat eine hohe Ähnlichkeit mit der B.1.351-Linie. Insgesamt hat sie etwa 17 Mutationen, davon zehn im Spike-Protein. Sie teilt mit der südafrikanischen Variante die drei RBD-Schlüsselmutationen (N501Y, K417N und E484K) und eine Deletion im Gen Open Reading Frame 1b (ORF1b) mit der Bezeichnung del11288-11296. Diese hat sie auch ebenso wie die Spike-Mutation N501Y mit der Variante B.1.1.7 gemeinsam.

Eigenschaften

Aufgrund der genetischen Ähnlichkeit mit B.1.351 werden auch für P.1 eine erhöhte Übertragbarkeit und verringerte Effektivität neutralisierender Antikörper angenommen. Laut brasilianischen Regierungsangaben ist sie dreimal ansteckender als das ursprüngliche Virus. Ansonsten ist zu den Eigenschaften der Variante bislang wenig bekannt.

CAL.20C – die kalifornische Variante

Name

CAL.20C, 20C/S:452R, B.1.429

Verbreitung

Die Variante CAL.20C trat erstmals im Juli 2020 im County Los Angeles auf, wurde bis Oktober aber nicht mehr nachgewiesen. Danach nahm ihre Häufigkeit vor allem in Südkalifornien stark zu, wo sie im Januar einen Anteil von 35 beziehungsweise 44 Prozent ausmachte. Sie wird dafür verantwortlich gemacht, dass die Zahl der Neuinfektionen in Kalifornien in den letzten Wochen so stark gestiegen ist. Die Variante hat sich bis Ende Januar in 26 US-Bundesstaaten und weitere Länder wie Australien, Singapur, Israel und Dänemark verbreitet.

Genetik

Die neue Variante stammt von einem Cluster mit der Bezeichnung 20C ab und wird durch fünf Mutationen definiert: ORF1a: I4205V, ORF1b: D1183Y und drei Mutationen im Spike-Protein (S13I, W152C und L452R). L452R befindet sich in der RBD des Spike-Proteins.

Eigenschaften

Viel ist zu der neuen Variante noch nicht bekannt. Von der L452R-Mutation, die die RBD des Spike-Proteins betrifft, wird angenommen, dass sie die Bindung von bestimmten therapeutischen monoklonalen Antikörpern beeinflussen könnte. Inwieweit die Variante infektiöser und pathogener ist als andere Stämme oder ob sie die Impfwirkung herabsetzt, ist noch unklar.

Noch mehr Varianten zu erwarten

Bislang sind schon mehr als 4000 verschiedene Varianten weltweit bekannt, von denen nicht alle so sorgfältig beobachtet werden wie die hier genannten. Da sich das Coronavirus weiterentwickelt, ist weiterhin mit dem Auftreten von neuen Varianten zu rechnen. Das zeigt auch eine aktuelle Untersuchung aus den USA, in der sieben neue Virusvarianten identifiziert wurden, die alle eine Mutation im Spike-Gen mit der Bezeichnung Q677P tragen. Diese Veränderung wurde offenbar von den Varianten unabhängig voneinander entwickelt. Welche Bedeutung sie hat, ist dem Bericht auf dem Preprint-Server »MedRxiv« zufolge noch unklar.

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