Coronavirus: „Superspreading Events“ verhalfen Varianten zum Durchbruch

COVID-19: Welche Rolle spielten „Superspreading Events“?

Bei der Evolution des Coronavirus SARS-CoV-2 haben „Superspreading Events“ eine wesentliche Rolle gespielt, so ein deutsch-amerikanisches Forschungsteam. Orte an denen sich viele Menschen infizierten, waren demnach ein Umschlagplatz für Mutationen und Virusvarianten.

Forschende des Deutschen Krebsforschungszentrums sowie vom Applied Biomedical Science Institute in San Diego (USA) analysierten die Daten der nationalen US-amerikanischen SARS-CoV-2 Sequenzdatenbank. Dabei zeigte sich, dass sogenannte „Superspreading Events“, also Ereignisse, bei denen sich viele Menschen auf einmal infizieren, die Verbreitung genetischer Virusvarianten in der Bevölkerung befeuert haben. Die Forschungsergebnisse präsentierte das Team im renommierten Fachjournal „Plos One“.

14 SARS-CoV-2-Varianten bestimmten das Infektionsgeschehen

Die deutsch-amerikanische Arbeitsgruppe analysierte die Genomdaten von über 62.000 SARS-CoV-2-Isolaten aus 42 amerikanischen Bundesstaaten, die vom Januar 2020 bis April 2021 sequenziert wurden. Dabei zeigten sich den Forschenden zufolge bereits ab März 2020 die ersten Abweichungen von der ursprünglichen „Wuhan-Variante“. Ab Frühsommer 2020 war die Ursprungsvariante bereits völlig verdrängt. Stattdessen bestimmten insgesamt 14 verschiedene SARS-CoV-2-Varianten das Infektionsgeschehen. Jede Variante lässt sich nach Angaben der Forschungsgruppe anhand von Schlüsselmutationen unterscheiden.

Umschlagplatz für seltene Mutationen

Im Sommer 2020 konnten die Forschenden eine plötzliche Anhäufung von Mutationen dokumentieren. „Wir vermuten, dass eine Abfolge von so genannten superspreader events diese Häufungen verursacht hat“, erläutert Nina Papavasiliou vom Deutschen Krebsforschungszentrum. Durch solche Ereignisse können sich der Expertin zufolge seltene Mutationen, die zunächst nur bei weniger als einem Prozent aller Infizierten auftreten, plötzlich stark verbreiten.

Erste Mutationen des Spike-Proteins Ende 2020

Im 4. Quartal 2020 bemerkten die Forschenden erstmals eine beträchtliche Anzahl von Mutationen im Spike-Protein-Gen. Diese wurden zunächst nicht als problematisch eingestuft, da sie sehr selten waren. Expertinnen und Experten gingen zunächst davon aus, dass diese Mutationen durch genetischen Drift verloren gehen.

Ein einziger Superspreader Event kann ausreichen

Doch entgegen den Einschätzungen stiegen diese Mutationen substanziell an – sie zirkulierten in der Bevölkerung. „Wir müssen uns bewusst sein, dass ein einziger Superspreader Event ausreichen kann, dass sie sich stark verbreiten und neue Varianten hervorbringen“, verdeutlicht Papavasiliou.

B.1.1.7 – die erste gefährliche Variante

Am Ende des Jahres 2020 wurde die als „Britische Variante“ bezeichnete SARS-CoV-2-Version B.1.1.7 als erste Variante in der US-amerikanischen Bevölkerung als „Variant of Concern“ (besorgniserregende Virusvariante) eingestuft. Gleichzeitig stieg die Genomdiversität in den sequenzierten Viren sprunghaft an.

SARS-CoV-2-Erbgut wurde mit der Zeit instabil

Der Arbeitsgruppe zufolge habe es zum Teil nur drei Monate gebraucht, damit sich in zirkulierenden Varianten erneut Mutationen ansammelten. Dies sei ein großer Unterschied zum Beginn der Pandemie, wo das Erbgut von SARS-CoV-2 im Vergleich zu anderen Viren eher stabil war.

„Die Evolution von SARS-CoV-2 wird weitergehen.“

„Mutationen entstehen andauernd, und Superspreader-Events verhelfen ihnen zum Durchbruch“, betont Papavasiliou. Vor allem in Innenräumen sowie in Gebieten mit geringem Impfschutz sollte daher weiterhin besonders auf Infektionsschutz geachtet werden, rät die Wissenschaftlerin.

Wie entstehen neue Mutationen?

Durch die Analyse der Genomdatenbank sind die Forschenden auch einem Mechanismus auf die Spur gekommen, der ein wichtiger Treiber der genetischen Vielfalt sein könnte. Dabei handelt es sich um Enzyme der APOBEC-Gruppe. Sie sind Teil des angeborenen Immunsystems von Säugetieren und Menschen. Ihr Aufgabe besteht darin, Infektionen abzuwehren, indem sie das virale Erbgut angreifen.

Die Arbeitsgruppe fand Hinweise darauf, dass dadurch die Viren nicht immer unschädlich gemacht werden. In einigen Fällen könnte der Angriff durch die Enzyme die Entstehung von Mutationen begünstigen. (vb)