In den USA wurden im Mai 2021 über 853.000 Menschen wegen Covid-19 ins Krankenhaus eingeliefert. Etwa 0,1% (weniger als 1200) davon waren vollständig geimpft. Von den 18.000 Covid-19-Toten im Mai waren nur 150 (0,8 %) Personen, die vollständig geimpft waren1.

Inzwischen wurde die höher übertragbare Delta-Variante des SARS-CoV-2-Virus in mindestens 98 Ländern nachgewiesen2. Sie wurde am 11. Mai 20213 von der Weltgesundheitsorganisation (World Health Organization, WHO) als Variante der Besorgnis (Variant of Concern, VOC) bezeichnet. Sie ist in Indien, Bangladesch, Großbritannien, den USA, Singapur, Russland, Indonesien, Portugal, Luxemburg, die Niederlande, Dänemark, Südafrika und Australien4. Die Ziele des diesmonatigen Artikels sind die Beschreibung von VOCs und Varianten von Interesse (Variants of Interest, VOIs) sowie die Entwicklung des SARS-CoV-2-Virus.

Variante der Besorgnis (Variant of Concern, VOC) und Varianten von Interesse (Variants of Interest, VOIs)

Die WHO definiert eine VOC als eine Variante, die nachweislich mit einer oder mehreren der folgenden Änderungen verbunden ist3:

  • Erhöhung der Übertragbarkeit oder nachteilige Veränderung der COVID-19-Epidemiologie;
  • Erhöhung der Virulenz oder Veränderung des klinischen Krankheitsbildes;
  • Abnahme der Wirksamkeit von öffentlichen Gesundheits- und Sozialmaßnahmen oder verfügbaren Diagnostika, Impfstoffen, Therapeutika.

Die WHO hat Alpha-, Beta-, Gamma- und Delta-Varianten als VOCs bezeichnet. Ihre evolutionären Abstammungslinien werden durch die Phylogenetic Assignment of Named Global Outbreak LINEages, auch bekannt als Pango5-7, definiert. Es ist ein Softwaretool. Sein Zweck ist die Implementierung einer dynamischen Nomenklatur zur Klassifizierung genetischer Abstammungslinien für SARS-CoV-28. Ein Benutzer mit einer vollständigen Genomsequenz eines SARS-CoV-2-Genoms kann das Tool verwenden, um diese Sequenz einzureichen. Es wird dann mit anderen Genomsequenzen verglichen und der wahrscheinlichsten Abstammungslinie zugeordnet.


China

Es gibt auch einige Epsilon-Varianten, die die WHO als VOIs bezeichnet hat. Ein VOI ist eine Variante, die im Vergleich zu einer Referenzvariante wichtige Mutationen in ihrem Genom aufweist. Diese Mutationen haben entweder nachgewiesene oder vermutete Auswirkungen auf den Phänotyp. VOIs verursachen auch entweder eine gemeinschaftliche Übertragung des Virus mit mehreren Covid-19-Fällen oder -Clustern oder wurden in mehreren Ländern nachgewiesen. Ein VOI kann auch von der WHO SARS-CoV-2 Virus Evolution Working Group3 als VOI bezeichnet werden.

Die US-amerikanischen Centers for Disease Control (CDC) haben etwas andere Definitionen9. Für sie ist eine VOC eine Variante, bei der es Hinweise auf eine erhöhte Übertragbarkeit, eine schwerere Erkrankung (erhöhte Krankenhausaufenthalte oder Todesfälle), eine signifikante Verringerung der Neutralisation durch Antikörper, die während einer früheren Infektion oder Impfung gebildet wurden, verringerte Wirksamkeit von Behandlungen oder Impfstoffen oder Fehler bei der Diagnoseerkennung. Die Varianten B.1.1.7 (Alpha), B.1.351 (Beta), P.1 (Gamma), B.1.427 (Epsilon), B.1.429 (Epsilon) und B.1.617.2 (Delta) zirkulieren in die Vereinigten Staaten werden als besorgniserregende Varianten eingestuft. Sie haben die folgenden Mutationen in dem Teil ihres Genoms, der für das Spike-Protein kodiert.

  • B.1.1.7 (Alpha) Spike Protein Substitutionen: 69del (löschen), 70del, 144del, (E484K), (S494P), N501Y, A570D, D614G, P681H, T716I, S982A, D1118H (K1191N);
  • B.1.351 (Beta) Spike-Protein-Substitutionen: D80A, D215G, 241del, 242del, 243del, K417N, E484K, N501Y, D614G, A701V;
  • P.1 (Gamma) Spike Protein Substitutionen: L18F, T20N, P26S, D138Y, R190S, K417T, E484K, N501Y, D614G, H655Y, T1027I;
  • B.1.617.2 (Delta) Spike-Protein-Substitutionen: T19R, (G142D), 156del, 157del, R158G, L452R, T478K, D614G, P681R, D950N;
  • B.1.427 (Epsilon) Spike-Protein-Substitutionen: L452R, D614G;
  • B.1.429 (Epsilon) Spike-Protein-Substitutionen: S13I, W152C, L452R, D614G.

Die Ein-Buchstaben-Abkürzungen für Aminosäuren sind im Anhang aufgeführt. Die erste sehr signifikante Mutation war in Aminosäure 614. Das ursprüngliche Virus hatte an dieser Position ein D-Aspartat (D). Eine Mutante tauchte früh auf, bei der 614 ein Glycin (G) ist. Dies wird als D614G-Mutation bezeichnet. Diese Mutation im S-Protein machte es stabiler und das Virus ansteckender. Es wurde die dominierende Variante, als es sich auf Amerika ausbreitete. In der Beta-Variante von Südafrika trat unabhängig in den USA und mehreren europäischen Ländern eine K417N-Mutation (Lysin zu Asparagin) auf. Diese Mutation ist mit dem Entweichen der Neutralisation durch monoklonale und polyklonale Antikörper im Blutserum verbunden10. Es hat auch E484K- und N501Y-Mutationen. Die P.1 Gamma-Variante weist K417T-, E484K- und N501Y-Mutationen auf.

Es gibt auch eine Delta Plus-Variante, die eine K417N-Mutation aufweist. Es ist auch als AY.1 bekannt11.

Es gibt zwei weitere Varianten namens B.1.427 und B.1.429, die ziemlich besorgniserregend sind, obwohl sie noch nicht als VOCs bezeichnet wurden12. Eine aktuelle Studie in der Schweiz testete die Fähigkeit von Blutplasma, ein Pseudovirus zu neutralisieren, das mit dem Spike (S)-Protein der Varianten B.1.427 und B.1.429 des SARS-CoV-2-Virus hergestellt wurde. Dies wurde mit der Fähigkeit des Plasmas verglichen, die Wildtyp-Variante mit der D614G-Mutation zu neutralisieren. Sie analysierten Plasma von elf Personen, die zwei Dosen Moderna-Impfstoff erhielten, und von vierzehn Personen, die zwei Dosen Pfizer/BioNtech-Impfstoff erhielten. Blutplasma wurde zwischen 7 und 27 Tagen nach der zweiten Injektion entnommen. Alle Impfstoffe hatten eine erhebliche plasmaneutralisierende Aktivität gegen SARS-CoV-2-Pseudoviren vom Wildtyp. Die durchschnittliche Neutralisationsstärke des Plasmas von Personen, die den Moderna-Impfstoff erhielten, war bei den Varianten B.1.427 und B.1.429 S um das 2,8-Fache und bei Personen, die den Pfizer/BioNtech-Impfstoff erhielten, um das 4-Fache verringert12.

Es bleibt abzuwarten, ob diese reduzierte Potenz im Labor auch beim Menschen zu sehen ist. In Schottland waren sowohl der Oxford-AstraZeneca- als auch der Pfizer-BioNTech-Covid-19-Impfstoff wirksam bei der Verringerung des Risikos einer SARS-CoV-2-Infektion und einer Covid-19-Krankenhauseinweisung bei Menschen mit Delta VOC13. Delta VOC in Schottland wurde hauptsächlich in jüngeren, wohlhabenderen Gruppen gefunden. Das Risiko einer Covid-19-Krankenhauseinweisung war bei Personen mit Delta-VOC im Vergleich zu Alpha-VOC ungefähr verdoppelt, wobei das Aufnahmerisiko bei Personen mit fünf oder mehr relevanten Komorbiditäten besonders erhöht war. Sowohl der Oxford-AstraZeneca- als auch der Pfizer-BioNTech-Covid-19-Impfstoff verringerten wirksam das Risiko einer SARS-CoV-2-Infektion und einer Covid-19-Krankenhauseinweisung bei Menschen mit Delta VOC13. Andererseits zeigen jüngste Daten aus Israel, dass die Wirksamkeit des Pfizer-BioNTech-Impfstoffs mit der Verbreitung der Delta-Variante abgenommen hat14. Zwischen dem 2. Mai und dem 5. Juni hatte der Impfstoff eine Wirksamkeitsrate von 94,3%. Am 6. Juni (fünf Tage nachdem die Regierung die sozialen Beschränkungen aufgehoben hatte) bis Anfang Juli sank die Rate auf 64 %. Ein ähnlicher Rückgang wurde beim Schutz vor Covid-19-Symptomen verzeichnet. Gleichzeitig blieb der Schutz vor Krankenhausaufenthalten und schweren Erkrankungen stark. Vom 2. Mai bis 5. Juni betrug die Wirksamkeitsrate bei der Verhinderung von Krankenhausaufenthalten 98,2 %, verglichen mit 93 % vom 6. Juni bis zum 3. Juli14.

Dennoch mutiert das Virus weiter und produziert neue Varianten15. Ungeimpfte Menschen versorgen das Virus mit einem Ökosystem in ihrem Körper, das weiterhin mehr übertragbare Varianten produzieren wird.

Die Entwicklung des SARS-CoV-2-Virus

Aufgrund fehlender finanzieller Mittel konnten Virologen nur einen sehr kleinen Bruchteil der auf der Erde existierenden Viren identifizieren. Schätzungen zufolge gibt es über eine halbe Million nicht identifizierter Viren16. Alles, was man tun kann, ist zu versuchen, das virale Genom in bestehenden Datenbanken zu finden, das am ehesten mit der ursprünglichen Variante des SARS-CoV-2-Virus übereinstimmt, das im Dezember 2019 in Wuhan, China, gesehen wurde. Dieses Coronavirus ist jedoch fast mit Sicherheit existierte, bevor es genug Menschen infiziert und getötet hatte, um bemerkt zu werden. Bis zum Ausbruch in Wuhan hat sich niemand alle Datenbanken genau angeschaut.

Es gibt also einen Datensatz mit SARS-CoV-2-Sequenzen zu Beginn der Wuhan-Epidemie, der aus dem Sequence Read Archive des NIH gelöscht wurde17. Es wurde aus einigen gelöschten Dateien in der Google Cloud gefunden und wiederhergestellt. Der Ermittler rekonstruierte Teilsequenzen von dreizehn frühen Versionen der Coronaviren. Die phylogenetische Analyse dieser Sequenzen legt nahe, dass die Sequenzen des Hunan Seafood Market, die im Mittelpunkt des gemeinsamen Berichts der WHO und Chinas stehen, nicht vollständig repräsentativ für die Viren der Epidemie sind. Stattdessen enthielt der Vorläufer bekannter SARS-CoV-2-Sequenzen wahrscheinlich drei Mutationen, die ihn den Verwandten des Fledermaus-Coronavirus ähnlicher machten. Die Genome des aktuellen Variantenarrays stimmen mit der Expansion aus einer einzelnen Vorläufervariantensequenz überein. Versuche, diesen Vorläufer zu identifizieren, wurden jedoch durch eine verblüffende Beobachtung verworren: Die frühesten gemeldeten Sequenzen aus Wuhan sind nicht die Sequenzen, die den Fledermaus-Coronavirus-Verwandten von SARS-CoV-2 am ähnlichsten sind. Die gelöschten und nun eine Reihe von partiellen SARS-CoV-2-Sequenzen aus der frühen Wuhan-Epidemie wurden analysiert. Dies führte zu einigen Schlussfolgerungen. Erstens sind die Hunan Seafood Market-Sequenzen, die im Mittelpunkt des gemeinsamen Berichts der WHO und China standen, möglicherweise nicht repräsentativ für alle Varianten, die zu Beginn der Epidemie auftraten. Die gelöschten Daten sowie vorhandene Sequenzen von Wuhan-infizierten Patienten, die in Guangdong ins Krankenhaus eingeliefert wurden, zeigen, dass frühe Wuhan-Sequenzen häufig eine Thymin-zu-Cytosin-Mutation an der Basennummer 29095 (T29095C) enthielten und weniger wahrscheinlich zwei Basen enthielten, die in den in der gemeinsamer WHO-China-Bericht. Zweitens gibt es zwei plausible Identitäten für den Vorläufer aller bekannten SARS-CoV-2-Varianten. Eine davon wurde von Kumar und Mitarbeitern beschrieben18, und die andere ist eine Sequenz, die drei Mutationen (C8782T, T28144C und C29095T) relativ zu Wuhan-Hu-1 trägt17. Unabhängig davon, welches Coronavirus der Vorläufer des SARS-CoV-2-Virus war, hat sich die Evolution fortgesetzt. So wie wir nicht genug wissen oder genug Daten haben, um den wahren Vorfahren zu identifizieren, können wir auch nicht vorhersagen, wo und wann die nächste übertragbarere und tödlichere Variante auftauchen wird.

Kinder sind bisher relativ sicher. In den USA sind nur etwa 1,7 % aller positiv auf das SARS-CoV-Virus getesteten Personen Kinder unter 18 Jahren (1,1 % in den Niederlanden und 2,0 % in Großbritannien) 19. April 2021 waren nur 0,0167 % aller Covid-19-Todesfälle in den USA in der Altersgruppe von 0 – 4 Jahren, obwohl dies etwa 6 % der Gesamtbevölkerung ausmachte20,21.

Dennoch gibt es bei einigen anhaltende Auswirkungen. Es ist unvermeidlich, dass einige kleine Kinder den Preis zahlen, wenn nicht genügend Erwachsene geimpft werden. Am stärksten gefährdet sind jedoch die ungeimpften älteren Menschen. Manche Eltern möchten ihre Kinder vielleicht nicht impfen lassen, nur um ältere Menschen zu schützen, die zu stur sind, um sich impfen zu lassen. Es stimmt jedoch, dass einige kleine Kinder auf die eine oder andere Weise leiden werden, wenn nicht genügend Erwachsene geimpft werden. Interessanterweise hatte Fox News kürzlich jemanden, der einen kurzen Vortrag hielt, der die Leute ermutigte, kleine Kinder zu impfen22. Dies sind die gleichen Fox News, die die Lügen von Donald Trump und der Republikanischen Partei verbreiten und den globalen Klimawandel leugnen. Sie haben eine lange Geschichte, in der sie das Leben unzähliger kleiner Kinder gefährden. Es ist also merkwürdig, dass sie Erwachsene dazu ermutigen würden, sich nicht impfen zu lassen, sondern kleine Kinder zu impfen. Klinische Studien an Kindern im Alter von sechs Monaten werden durchgeführt. Ergebnisse werden voraussichtlich im Herbst vorliegen.

Anhang

Abkürzungen von Aminosäuren: A – Alanin; C – Cystein; D – Asparaginsäure; E – glutaminsäure; F – Phenylalanine; G – Glycine; H – Histidine; I – Isoleucin; K – Lysin; L – Leucin; M – Methionine; N – Asparagine; P – Proline; Q – Glutamin; R – Arginin; S – Serine; T – Threonin; V – Valin; W – Tryptophan; Y – Tyrosin.

D614G ist, wenn eine Mutation eine Asparaginsäure (D) in ein Glycin (G) verwandelt, N501Y ist, wenn eine Mutation ein Asparagin (N) in ein Tyrosin (Y) ändert; L452R ist, wenn eine Mutation ein Leucin (L) in ein Arginin (R) verwandelt; K417N ist, wenn eine Mutation ein Lysin (K) in ein Arginin (R) ändert; P681R ist, wenn eine Mutation ein Prolin (P) in ein Arginin (R) verwandelt.

Anmerkungen

1 Al-Arshani, S. 99% of current Covid-19 deaths have one thing in common. Science Alert, 28 June, 2021.
2 United Nations, UN News. The Delta variant has been detected in 98 countries. It continues to mutate and evolve. 2 July, 2021.
3 World Health Organization. Tracking SARS-CoV-2 variants. 2021.
4 Hadda, M. Map: Tracking the Delta variant. Al Jazeera, 6 July, 2021.
5 Pangolin. Phylogenetic Assignment of Named Global Outbreak LINeages, 2021.
6 COG Consortium. PANGO Lineages: Latest epidemiological lineages of SARS-CoV-2, 2021.
7 Rambaugh, A. et al. A dynamic nomenclature proposal for SARS-CoV-2 lineages to assist genomic epidemiology. Nature Microbiology, Volume 5, p. 1403-1407.
8 Phylogenetic Assignment of Named Global Outbreak Lineages. Software Tool, 2021.
9 Centers for Disease Control, CDC. SARS-CoV-2 Variant Classifications and Definitions. 23 June, 2021.
10 Thomson, E.C. et al. The circulating SARS-CoV-2 spike variant N439K maintains fitness while evading antibody-mediated immunity.bioRxiv. 2020.
11 Verma, J. and Subbarao, N. Insilico study on the effect of SARS-CoV-2 RBD hotspot mutants’ interaction with ACE2 Insilico study on the effect of SARS-CoV-2 RBD hotspot mutants. Virology, Volume 561, p. 107-116, 2021.
12 McCallum, M. et al. SARS-CoV-2 immune evasion by the B.1.427/B.1.429 variant of concern. Science, 1 July, 2021.
13 Sheikh, A. et al. SARS-CoV-2 Delta VOC in Scotland: demographics, risk of hospital admission, and vaccine effectiveness. The Lancet, Volume 397, 2021.
14 Odenheimer, A. Israel data reportedly shows drop in efficacy of Pfizer-BioNTech vaccine as delta variant spreads. Bloomberg, 5 July, 2021.
15 Smith, R.E. COVID-19 News: Millions are vaccinated, while the virus mutates and produces new variants. Wall Street International, 24 Jan., 2021.
16 The Global Virome Project, 2021.
17 Kumar, S.Q. et al. An evolutionary portrait of the progenitor SARS-CoV-2 and its dominant offshoots in COVID-19 pandemic. Molecular Biology and Evolution, 24 Sept., 2020.
18 Kumar, S.Q. et al. An evolutionary portrait of the progenitor SARS-CoV-2 and its dominant offshoots in COVID-19 pandemic. Molecular Biology and Evolution, 24 Sept., 2020.
19 Viner, R.M. and Whittaker, E. Kawasaki-like disease: emerging complication during the COVID-19 pandemic. The Lancet, Volume 395, pp. 1741-1743, 2020.
20 CDC. Provisional COVID-19 deaths: focus on ages 0-18 years. 7 Apr., 2021.
21 CDC. Resident population, by age, sex, race, and Hispanic origin: United States, selected years 1950–2012.
22 Rivas, K. Foolish' not to vaccinate young kids if Covid-19 shots found safe, effective, expert says. Fox News, 13 July, 2021.