Müssen wir uns Sorgen machen, dass das Coronavirus während der Epidemie MUTIERT?

Mutation als Begriff weckt bereits Vorstellungen unerwarteter und seltsamer Veränderungen...

Während sich das neuartige Coronavirus (SARS-CoV-2) derzeit ausbreitet, gibt es wie bei Virusausbrüchen üblich Diskussionen mit unzureichenden oder falschen Informationen über den Begriff Mutation. In Wirklichkeit sind Mutationen ein natürlicher Bestandteil des Lebenszyklus von Viren und verändern den Verlauf von Ausbrüchen nur selten dramatisch.

Der umgangssprachliche Begriff „Mutation“ spiegelt die Komplexität des Mutationsbegriffs in der Evolutionstheorie nicht vollständig wider. In Science-Fiction-Filmen bedeutet „mutieren“ dagegen, deutliche und schwerwiegende Veränderungen zu durchlaufen, beispielsweise häufig Superkräfte zu erhalten. Auch in der Unterhaltungs- und Filmbranche ist die Dramatisierung von Mutationen eine verbreitete Metapher, um Epidemien eindrucksvoller darzustellen. Im Film von 1971 „Andromeda Esrarı-The Andromeda Strain“ sehen wir, wie ein Erreger aus dem Weltraum ständig evolviert, um neue biologische Eigenschaften zu erwerben. Dazu gehören neue Strategien, mit denen er Lagerungs- und Transportmethoden überwinden kann, etwa der Abbau von Kunststoff. Im Thriller von 1995 „Tehdit-Outbreak“ mutiert ein dem heutigen Ebolaerreger ähnliches Virus rasch zu einer hochinfektiösen Form, die über die Luft übertragen werden kann. Angesichts der schnellen Verbreitung solcher Geschichten in allen Bevölkerungsgruppen und ihrer Anziehungskraft auf ein großes Publikum ist es nicht überraschend, dass bei Pandemien in der realen Welt Journalisten und sogar Wissenschaftler dazu neigen, aus Verschwörungstheorien Nutzen zu ziehen.

Unsere Medien und wissenschaftlichen Kommunikationskanäle sind im Zusammenhang mit dem derzeitigen Ausbruch des neuartigen Coronavirus voller Meldungen, die den Mutationsbegriff falsch darstellen und Menschen in Angst versetzen. Schlagzeilen wie „DNA-Detektive suchen nach gefährlichen Mutationen im neuen Virus“ verankern die Erwartung, das Virus werde zwangsläufig mutieren und tödlicher werden. Solche Berichte bereiten Weltuntergangsszenarien den Boden, durch die jene Maßnahmen des öffentlichen Gesundheitswesens, die Ausbrüche tatsächlich eindämmen, als unwirksam und nutzlos wahrgenommen werden könnten.

Anders als in Science-Fiction-Filmen ist die Dramatisierung von Virusmutationen nicht harmlos. Um zu verstehen, wie eine falsche Interpretation der Wirkung von Mutationen unsere Gesundheit und Sicherheit direkt beeinflusst, müssen wir einen Blick auf jüngste Ausbrüche werfen. Beispielsweise trat vor dem im April 2015 in Mittel- und Südamerika aufkommenden Zika-Ausbruch eine Mutation in der Membranregion des Virusgenoms auf (prM-S139N). Später wurde in Tierversuchen berichtet, diese Mutation erhöhe die Fähigkeit des Zika-Virus, das Nervensystem zu befallen (Neurovirulenz). Ohne auf eine eindeutige Bestätigung dieser Ergebnisse zu warten, verbreiteten sich jedoch falsche Meldungen, wonach diese Mutation das kongenitale (angeborene) Zika-Syndrom und insbesondere die Mikrozephalie (einen zu kleinen Schädel) verursache. Als 2018 in Indien Zika festgestellt wurde, fand die indische Regierung die „der Mikrozephalie zugeschriebene Mutation“ in den dortigen Virusstämmen nicht. Unter dem Einfluss dieses unbewiesenen Befunds erstellte sie ihre Aktionspläne in der Annahme, das Virus werde den Fötus nicht schädigen. So einfach war die Lage allerdings nicht!..

Obwohl es sehr selten ist, dass jede Mutation im genetischen Material eines Virus dauerhaft wird und sich seine komplexen Eigenschaften vollständig verändern, kommt der Mutationsbegriff in einem erheblichen Teil der Nachrichten vor.

Tatsächlich gehören Mutationen bei RNA-Viren zum Alltag (auch Coronaviren sind RNA-Viren). Denn RNA-Viren besitzen ein fehleranfälliges Enzym, die RNA-Polymerase (die RNA-Polymerase ermöglicht das Kopieren des genetischen Materials). Bei jedem Kopierzyklus sammeln sich Fehler an. Diese Zyklen laufen bei Viren innerhalb von Stunden schnell ab und reichen aus, um bereits in einem einzigen infizierten Patienten eine hinreichende Vielfalt von Viren zu erzeugen. Obwohl diese Mutationsfähigkeit die Triebkraft evolutionärer Veränderungen bildet, verändern die meisten Mutationen Virusfunktionen zum Nachteil des Virus. Außerdem werden der Übertragungsweg von Mensch zu Mensch (Transmissionsmodus) und die Virulenz (Infektionsfähigkeit) meist durch mehrere Gene gesteuert. Damit sich diese Eigenschaften verändern können, müssen daher viele für das Virus günstige Mutationen zusammenkommen. Trotz hoher Mutationsraten ist es ungewöhnlich, in solch kurzen evolutionären Zeiträumen auf Viren zu stoßen, deren Übertragungsmodus sich verändert. All dies zeigt die erhebliche Unsicherheit darüber, welche Eigenschaften durch natürliche Selektion (Auslese) erhalten bleiben.

Darüber hinaus lässt sich die Rolle der natürlichen Selektion (Auslese) in der Evolution von Viren nicht einfach vorhersagen. Die Entwicklung der Virusvirulenz ist sehr komplex und hat umfangreiche Forschung in der Evolutionstheorie angestoßen. Beispielsweise führt eine höhere Ausbreitungsgeschwindigkeit zu einer höheren Virusvirulenz. Eine schnellere Ausbreitung bedeutet – wenn auch nicht immer –, dass mehr Viren aus Zellen freigesetzt werden. Der Betroffene kann dadurch jedoch so krank werden, dass er keine anderen Menschen mehr infiziert, wodurch die Ausbreitungsgeschwindigkeit tatsächlich sinkt. Deshalb ist es angesichts des geringen Wissens über evolutionäre Kräfte und Selektionsdynamiken sehr schwierig vorherzusagen, wie sich die Virulenz verändern wird. Das bedeutet selbstverständlich nicht, dass während Ausbrüchen keine Mutationen oder natürliche Selektion stattfinden. Schwierig ist vielmehr zu bestimmen, welche epidemiologischen Folgen sie haben. Dazu sind fundierte experimentelle und epidemiologische Untersuchungen von Virusphänotypen nötig.

Natürlich werden Fragen aufkommen, ob SARS-CoV-2 zum Nachteil des Menschen mutieren wird. Betrachten wir die SARS-CoV-1-Epidemie von 2002-2003. Große Deletionen (Verluste) in der ORF8-Region des genetischen Materials von SARS-CoV-1 und Mutationen in den Genen, die das S-Protein (Spike) codieren, wurden in frühen Phasen des Ausbruchs entdeckt. Später dominierten Viruspopulationen (Gruppen) mit diesen Mutationen die Epidemie. Dies legt nahe, dass sich das Virus an den Menschen anpasste. Aufgrund dieser Beobachtungen wurde vorgeschlagen, dass die SARS-Epidemie teilweise durch diese Veränderungen verursacht worden sei; die Richtigkeit dieser Behauptung wurde jedoch nicht nachgewiesen. Kann SARS-CoV-2 sich ähnlich anpassen? Ja. Wird die Anpassung zu mehr Todesfällen führen? Eher nicht.

Im Mittelpunkt der Mutationen des Virus steht die Rezeptorbindungsregion, die es zum Eindringen in menschliche Zellen nutzt, da diese bekanntermaßen anfälliger für Veränderungen ist. Beispielsweise stimmen die Bindungsregionen von Fledermausviren und SARS-Cov-2 zu 98% überein. Der Unterschied von 2% führte jedoch dazu, dass es Menschen infizieren konnte.

Andererseits bindet das Anheftungsprotein des neuen Virus mit einer 10-20 Mal höheren Affinität an Rezeptoren menschlicher Zellen als das alte Virus, das den Ausbruch von 2003 verursachte. Die Bedeutung dieser Veränderung ist folgende: Obwohl auch die Bindungsregionen dieser beiden Viren zu 98% übereinstimmen, wirken die durch die Bindungsregion des alten Virus hervorgerufenen Antikörper kaum gegen das neue Virus. Auch dies ist auf den Unterschied von 2% zurückzuführen. Bei der Entwicklung von Medikamenten muss daher die Bindungsregion des neuen Virus verwendet werden.

Jetzt ist es an der Zeit, unser Verständnis des Mutationsbegriffs neu zu gestalten. Mutationen sind keine Anzeichen für seltsame, fremdartige und zerstörerische neue Viruseigenschaften. Vielmehr können sie unser Verständnis neu auftretender Ausbrüche erweitern. Muster und zeitlicher Verlauf von Mutationen im Virusgenom bilden die Grundlage phylogenetischer Untersuchungen. Diese können den Verlauf von Ausbrüchen in Echtzeit vorhersagen. Die Wissenschaft, die dazu phylogenetische Bäume erstellt, die „genomische Epidemiologie“, wird auch zur Kontrolle der SARS-CoV-2-Pandemie und zu ihrer Abschwächung (mitigation) eingesetzt. Ein schneller, offener und weltweiter Austausch von Virusgenomen wird die Erforschung der Virusausbreitung ermöglichen.

Statt Mutationen zu fürchten, müssen wir diese Realität anerkennen und uns mit ihr befassen. Schließlich sind Mutationen eine unvermeidliche Folge des Virusseins.

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