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Coronavirus beim Mutieren ertappt

Mediziner beobachten Entwicklung von Mutanten in einem immungeschwächten Patienten

SARS-CoV-2
Die Gabe von Antikörpern kann bei immungeschwächten Patienten die Bildung neuer Coronavirus-Mutationen begünstigen. © koto_feja/ iStock

Auf frischer Tat erwischt: Forscher haben in Echtzeit mitverfolgt, wie das Coronavirus in einem Patienten neue Mutationen entwickelte. Diese traten auf, als der schwerkranke, immungeschwächte Patient wiederholt mit Plasma-Antikörpern von Genesenen behandelt wurde. Unter den Mutationen war auch eine, die die britische Coronavirus-Variante B.1.1.7. kennzeichnet, wie die Wissenschaftler im Fachmagazin „Nature“ berichten.

Auch wenn die neuen Impfstoffe auf ein absehbares Ende der Corona-Pandemie hoffen lassen, weckt das Aufkommen neuer, mutierter Varianten des Coronavirus neue Sorge. Denn die Ende 2020 in Südengland entstandene Variante B.1.1.7. ist deutlich infektiöser als die ursprünglichen Formen von SARS-CoV-2. Die im Südafrika und Brasilien entdeckten Virusvarianten tragen zudem eine Mutation, die den Erreger unempfindlicher gegen unsere Antikörper und Impfstoffe macht.

Welche Rolle spielen immungeschwächte Patienten?

Doch wie sind diese Coronavirus-Mutanten entstanden? Und warum häuft sich ihr Auftreten gerade jetzt? Schon länger vermuten Wissenschaftler, dass sich Mutationen von SARS-CoV-2 besonders gut in immungeschwächten Covid-19-Patienten entwickeln und durchsetzen können. Denn diese sind oft mehrere Wochen bis Monate lang krank und ihr Immunsystem kann die Viren dabei nur teilweise im Zaum halten. Das wiederum gibt dem Coronavirus Zeit und Gelegenheit, neue Varianten zu bilden.

Kommt diese Virenpopulation dann noch in Kontakt mit Antikörpern – durch eine Plasma-Behandlung oder aber eine ungenügend wirkende Impfung – dann könnten sich vor allem diejenigen Mutationen von SARS-CoV-2 vermehren und durchsetzen, gegen die diese Antikörper nicht mehr gut wirken. Soweit die gängige Annahme, bislang gibt es aber nur wenige Belege für diesen Hergang.

Virusentwicklung live verfolgt

Jetzt hat ein Team um Steven Kemp vom University College London das Coronavirus quasi live beim Mutieren ertappt. Ort des Geschehens war ein über 70-jähriger Mann, der an Lymphdrüsenkrebs litt und erst kürzlich eine Chemotherapie abgeschlossen hatte. Als Folge war er stark immungeschwächt und erlitt einen schweren Verlauf von Covid-19. Er musste über Monate hinweg im Krankenhaus behandelt werden.

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In dieser Zeit bekam der Patient zunächst das antivirale Mittel Remdesivir und nach gut 60 Tagen zwei Einheiten von antikörperreichem Genesenen-Plasma. Als sich sein Zustand dennoch verschlechterte, erfolgte am Tag 93 eine weitere Plasmagabe. Trotzdem konnten die Mediziner den Mann nicht retten, er starb wenige Tage später. Während der gesamten Zeit hatten Kemp und sein Team immer wieder Abstriche gemacht und die im Körper des Patienten vorhandene Virenpopulation genetisch untersucht.

Zwei Mutationen setzen sich durch

Diese Analysen enthüllten: Nach der Gabe der Plasma-Antikörper entwickelten sich gleich mehrere Mutationen von SARS-CoV-2 in diesem Patienten. „Wir beobachteten starke, dynamische Verschiebungen in der Virenpopulation nach der Plasmagabe“, berichten Kemp und seine Kollegen. Eine der neu auftretenden Mutationen, D796H, erwies sich in ergänzenden Tests als weniger anfällig für die Antikörper, wie die Forscher berichten. Das könnte erklären, warum sich diese Mutation in den Tagen nach der Plasmagabe immer weiter durchsetzte.

Parallel dazu entwickelte diese Virenvariante jedoch eine zweite Mutation: Ihr fehlte eine Aminosäure an der Position 69/70 des Spike-Proteins. Diese Mutation ist kennzeichnend für die „britische“ Variante B.1.1.7 und trägt zu deren höherer Infektiosität bei. Es ist das erste Mal, dass Forscher die Entstehung der 69/70-Fehlstelle bei SARS-CoV-2 quasi live miterlebt haben. Die Mutation D796H ist dagegen eine ganz neue, zuvor unbekannte „Flucht“-Mutation des Coronavirus.

Kemp und sein Team vermuten, dass das Coronavirus sich erst durch die Kombination dieser beiden Mutationen im Patienten durchsetzen konnte: „Die H69/V70-Mutation hat eine zweifach höhere Infektiosität als der Wildtyp“, berichten die Forscher. „Sie kompensiert damit wahrscheinlich die verringerte Infektiosität von D796H.“

Starker Selektionsdruck durch die Plasmatherapie

Diese Beobachtungen geben einen ersten Einblick darin, wie und warum das Coronavirus neue Varianten erzeugt: „Was wir dort sehen, ist eine Konkurrenz zwischen verschiedenen Varianten des Virus, angetrieben von der Therapie mit dem Genesenen-Plasma“, erklärt Koautor Ravi Gupta von der University of Cambridge. „Das Virus mit der D796H-Mutation und der 659/70-Fehlstelle bekam während der Plasmatherapie die Oberhand.“ Am Tag 82 war dieser Virentyp der dominante, wie die Tests ergaben.

Allerdings blieb das nicht so: Nachdem die Wirkung des Plasmas abgeklungen war, nahm auch die Häufigkeit dieser mutierten Form von SARS-CoV-2 im Patienten wieder ab. Erst als er kurz vor seinem Tod noch einmal mit Plasma und Remdesivir behandelt wurde, vermehrte sich auch diese Virusmutante wieder. „Dies zeigt einen starken Selektionsdruck auf SARS-CoV-2 während der Therapie mit Rekonvaleszenten-Plasma“, so Kemp und sein Team.

Ähnlich sieht es der nicht an der Studie beteiligte Virologe Jonathan Ball von der University of Nottingham: Er gibt zu Bedenken, dass die mutierte Variante im Patienten nur während der Plasmatherapie erfolgreicher war als der Wildtyp. Als ihre Wirkung nachließ, verlor auch die Mutante ihre Dominanz. „Das ist wichtig, weil es unterstreicht, dass das Virus viele verschiedene, oft gegensätzlich wirkende Selektionsdrücke erfährt“, so Ball.

Was lehrt uns das?

Nach Ansicht von Kemp und seinem Team zeigt ihr Fallbeispiel einen Weg, auf dem sich neue Varianten des Coronavirus bilden können – in immungeschwächten Patienten. Sie mahnen daher zur Vorsicht beim Einsatz von Plasma bei solchen Personen: „In diesen Fällen erhalten die verabreichten Antikörper zu wenig Unterstützung von zytotoxischen T-Zellen“, erklären die Forscher. „Das verringert die Chance auf eine Virusneutralisation und kann das Potenzial für Escape-Mutationen erhöhen.“

Die Wissenschaftler betonen jedoch auch, dass dieser Effekt bei Patienten mit normal funktionierendem Immunsystem nicht zu erwarten ist: „In diesen Fällen ist die virale Vielfalt wegen der besseren Immunkontrolle geringer“, erklären sie. Das gibt SARS-CoV-2 weniger Chancen, neue Mutationen zu bilden. (Nature, 2021; doi: 10.1038/s41586-021-03291-y)

Quelle: University of Cambridge

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