Warum Corona nicht verschwinden wird und wir neue Impfstoffe brauchen werden

Die Corona-Forschung steht vor einem Rätsel. Seit Beginn der Pandemie ist bekannt, dass Sars-CoV-2 mit der Zeit mutieren wird. Dieses Verhalten war erwartet worden, auch Grippeviren verhalten sich so. Im Schnitt gab es zwei Mutationen pro Monat, bis Ende 2020. Doch dann tauchten plötzlich stark veränderte Coronavirus-Varianten auf, die nicht nur eine oder zwei neue Mutationen aufwiesen, sondern bis zu 30 auf einmal – genug, um die Wirksamkeit bestimmter Impfstoffe herabzusetzen und für höhere Ansteckungsraten zu sorgen. Die Frage, wie derartige Mutationen des Virus entstehen, ist so drängend wie nie. Sie soll nun von einer Gruppe um den Virologen Andreas Bergthaler im Rahmen eines Forschungsprojekts beantwortet werden, das vom Wissenschaftsfonds FWF im Rahmen der Corona-Akutförderung finanziert wird.

Fehlerhafte Kopien

„Coronaviren sind RNA-Viren“, erklärt Andreas Bergthaler. „Sie haben von Haus aus einen relativ fehleranfälligen Kopiermechanismus.“ RNA hat in lebenden Zellen die Funktion, in der DNA gespeicherte Erbinformation zu den Ribosomen zu transportieren, wo nach den darin enthaltenen Bauplänen Eiweißmoleküle produziert werden. An dieser Stelle greifen RNA-Viren in den Prozess ein. Da Coronaviren die größten RNA-Genome aller bekannten Viren besitzen, haben sie eigene Korrekturmechanismen entwickelt, um die Fehlerrate zu reduzieren. „Dennoch sind Fehler beziehungsweise Mutationen für das Virus nicht nur ein Nachteil“, sagt Bergthaler. „Im Gegenteil, solche neuen Mutationen erlauben es dem Virus, sich an neue Gegebenheiten anzupassen. Wenn wir heutige Virusgenome mit der Referenzsequenz, also den genetischen Informationen von Wuhan 2019 vergleichen, so sehen wir, dass monatlich circa ein bis zwei Mutationen angesammelt wurden“, erklärt der Gruppenleiter am CeMM – dem Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften.

Beschleunigte Mutation

Doch seit Ende Dezember 2020 beobachten Forschungsgruppen in aller Welt ein neues Phänomen. „Wir treffen immer wieder auf neue Varianten, die stärker mutiert sind, mit bis zu 30 zusätzlichen Mutationen auf einmal.“ Die Rede ist etwa von der britischen Variante B.1.1.7 und der südafrikanischen Variante B.1.351. Das Coronavirus hat also einen Weg gefunden, schneller zu mutieren. Ob das Zufall ist oder hinter dieser Entwicklung eine gemeinsame Ursache steckt, ist derzeit nicht geklärt. Die Forschenden haben dafür zwei Hypothesen. „Eine Vermutung ist, dass es einen tierischen Zwischenwirt gab und dass sich dort diese Mutationen angesammelt haben, aber dafür gibt es nicht viele Anhaltspunkte“, sagt Bergthaler, der bereits seit dem Ausbruch der Pandemie die Mutationsdynamik des Coronavirus in Österreich verfolgt.

Die andere Vermutung lautet: „Die Viren könnten sich in einzelnen Infizierten sehr lange repliziert haben, ohne vom Immunsystem kontrolliert worden zu sein.“ So hätte das Virus genug Zeit gehabt, so viele Mutationen anzuhäufen. Das könnte unter anderem bei Menschen mit einem geschwächten Immunsystem der Fall sein. „Es erklärt aber unserer Meinung nach immer noch nicht ausreichend, warum sich so viele Mutationen angesammelt haben“, so der Virologe. „Das ist eine der Fragen, die wir klären wollen.“

Hunderte Mutationen in einer infizierten Person

Ziel des neuen Grundlagenprojekts ist, einerseits zu verstehen, wie Mutationen sich in einem einzigen Organismus anhäufen, und andererseits, wie viele dieser Mutationen über den „Flaschenhals“ der Ansteckung auf eine andere Person weitergegeben werden. Die Bandbreite an Mutationen in einer einzelnen infizierten Person ist zum Teil deutlich höher als jene der wirklich zwischen Menschen übertragenen Viren. „In jedem Menschen kann es Hunderte Virusgenome mit kleinen Unterschieden geben“, so der Projektleiter. „Für uns ist wichtig, dass wir auch diese niedrig frequenten Mutationen detektieren können. Wir sind in der Lage, Mutationen nachzuweisen, die nur in einem von 100 Genomen einer Probe enthalten sind“, erklärt Bergthaler. Weiters sei der Zeitverlauf interessant. „Wenn man bestimmte Personen mehrmals beprobt, ist es möglich zu untersuchen, wie sich die Verteilung der Mutationen verändert“, so der Forscher.