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Welche Auswirkungen haben Mutationen?

"corona nachgehakt" vom 23.06.2020

Genetiker Dr. Peter Forster von der Universität Cambridge im Gespräch bei corona nachgehakt. Im neuen phoenix-Format „corona nachgehakt“ stellen Wissenschaftler und Ärzte neueste Forschungsergebnisse vor. In jeder Ausgabe des 15-minütigen Formats geht e...

15 min
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08.10.2020
08.10.2020
Video verfügbar bis 08.04.2021

Genetiker Dr. Peter Forster von der Universität Cambridge im Gespräch bei corona nachgehakt. Im neuen phoenix-Format „corona nachgehakt“ stellen Wissenschaftler und Ärzte neueste Forschungsergebnisse vor. In jeder Ausgabe des 15-minütigen Formats geht es im Gespräch mit Wissenschaftlern und Medizinern aus allen Fachbereichen um einen bestimmten Aspekt des Virus.

Beeinträchtigen Mutationen die Wirksamkeit möglicher Impfstoffe?

Der Erreger SARS-CoV-2 gehört zu der Gruppe Viren, die zur Vermehrung ihre Ribonukleinsäure (RNA) nutzen. Mit einem Durchmesser von 125 Nanometern sind sie dabei vergleichsweise groß. Eine besondere Eigenschaft zeichnet ihr Genom aus: Mit insgesamt 30 000 genetischen Basen besitzen Corona-Viren das größte Genom aller RNA-Viren. Damit ist ihr Genom mehr als dreimal so groß wie das von HIV und Hepatitis C und mehr als doppelt so groß wie das von Influenza-Viren.

Darüber hinaus besitzt das Corona-Virus einen genomischen Korrekturlesemechanismus, der verhindert, dass das Virus Mutationen anhäuft, die für eine Schwächung sorgen könnten. Stattdessen sind Corona-Viren in der Lage, ihr genetisches Material neu anzuordnen und dabei Stücke ihrer RNA mit anderen Corona-Viren auszutauschen.

Einfluss von Mutationen auf die Wirksamkeit eines Impfstoffs

Bei Mutationen handelt es sich um Kopierfehler im Erbgut der Viren, die bei einer Virusvermehrung auftreten können. Bei dem Erreger SARS-CoV-2 sind das durchschnittlich zwei Mutationen pro Monat. In vielen Fällen haben diese keine Auswirkungen auf die Eigenschaften des Virus. Tritt allerdings eine Veränderung bei sogenannten Spike-Proteinen ein, dann können Viren unter Umständen besser in menschliche Zellen hineingelangen.

Zwar hat sich auch das Corona-Virus seit dem erstmaligen Auftreten in China verändert, allerdings mit einer deutlichen geringeren Rate als andere variable Viren, wie beispielsweise HIV oder HCV-Viren. „In der rezeptorbindenden Domäne des Spike-Proteins haben wir bisher so gut wie keine Veränderungen festgestellt“, erklärt der Virologe Friedemann Weber von der Justus-Liebig-Universität Gießen. Trotzdem seien Corona-Viren bezüglich ihrer Flexibilität nicht zu unterschätzen, so Weber weiter. Sie seien extrem gut darin, ihr Erbgut umzuarrangieren, indem sie Bereiche ihrer RNA mit anderen Corona-Viren austauschen. Veränderungen in der Größenordnung von Grippe-Viren beispielsweise seien hier allerdings nicht zu erwarten, da Corona-Viren ein geringeres genetisches Repertoire aufweisen. Außerdem ist es für sie schwieriger, einzelne Gene miteinander auszutauschen, da ihr Genom nicht in mehreren Teilen, sondern „am Stück“ vorliegt. Allerdings könne es im Laufe der Zeit durchaus zu Veränderungen kommen, die eine Anpassung des Impfstoffes erfordern würden.

Drosten: „Mutationen können auch Hoffnung bieten“

In einer neuen Folge des ndr-Podcast „Corona-Virus-Update“ weist auch der Virologe Christian Drosten darauf hin, dass eine einzelne Mutation in der Evolution wenig ausmacht und vielmehr die Summe von drei, vier oder fünf Mutationen für phänotypische Veränderungen – also zum Beispiel Veränderungen in der Gestalt, der Erscheinungsform oder dem Verhaltens des Virus – sorgen könne.  

„Phänotypischen Veränderungen, die dabei entstehen können, wären zum Beispiel, dass das Virus noch besser in der Nase repliziert und besser übertragen wird. Aber in der Nase werden wir nicht allzu krank davon. Das heißt, das Ganze wird auf lange Sicht zu einem Schnupfen, der sich für die Lunge gar nicht mehr interessiert.“, so der Virologe weiter. In diesem Fall käme es zu einer Verharmlosung der Erkrankung. Da das Corona-Virus allerdings offenbar schon auf die Nase spezialisiert ist, wäre eine weitere mögliche Veränderung, dass es sein Replikationsniveau allgemein in allen Schleimhäuten steigern könne – dies würde dann die Lunge mit betreffen. Bei der ersten Option auf besitze das Virus „Populationsebene“ einen „Selektionsvorteil“, da Infizierte in dem Fall eines milderen Verlaufs der Krankheit mit einem Schnupfen deutlich mehr Leute anstecken würden. Bei der zweiten Option – der allgemeinen Steigerung des Replikationsniveaus – würden sich dagegen viele Infizierte schneller krank fühlen. „Unter dem Wissen, dass hier eine gefährliche Infektionskrankheit umgeht, werden wir dann ja auch eher zu Hause bleiben und weniger Patienten in der nächsten Generation infizieren“, erklärt der Leiter der Virologie der Berliner Charité weiter. Dies wäre für das Virus ein Nachteil. Erfahrungsgemäß würden Virus-Epidemien über die Zeit tatsächlich harmloser werden.  Im Bereich der Forschung gebe es bereits solche Befunde.

Notwendigkeit einer Netzwerkanalyse

Mit Hilfe einer Untersuchung der genetischen Verwandtschaftsverhältnisse konnte eine Gruppe von Forschern aus Kiel und Cambridge den Ursprung und die Verbreitung von SARS-CoV-2 nachvollziehen. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass sich in Europa und Amerika andere Virus-Typen verbreiten als in China. „Unsere Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit der genomischen Sequenzierung und der Anwendung der Methode der phylogenetischen Netzwerkanalyse“, sagt IKMB-Wissenschaftler Dr. Michael Forster, der die Studie in Zusammenarbeit mit dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)  geförderten deutschlandweiten Gensequenzierungs-Zentrum „Competence Centre for Genomic Analysis“ (CCGA) Kiel an der CAU durchführte.


Demnach konnten die Forschenden mittels einer sogenannten phylogenetischen Netzwerkanalyse drei zentrale Varianten des Virus identifizieren – Typ A, B und C. Bei Typ A handelt es sich aller Wahrscheinlichkeit nach um dessen Ursprungs-Virus aller menschlichen Corona-Viren, da dieser dem eng-verwandten Fledermaus-Corona-Virus am ähnlichsten ist. In der ersten Ausbruchsphase des Virus wurde dieser Typ vor allem bei Patienten in Europa, Australien und Amerika festgestellt. Zwar kam das Typ-A-Virus auch in Wuhan vor, allerdings ist der dort vorherrschende Typ B nicht der ursprüngliche menschliche Virustyp.

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