Werden COVID-Anstiege vorhersehbarer? Neue Omicron-Varianten geben einen Hinweis

Eine Frau wird im Lenasia South Hospital in der Nähe von Johannesburg, Südafrika, auf COVID-19 getestet.

Infektionen mit neuen Varianten von Omicron nehmen in Südafrika und Europa zu.Bildnachweis: Shiraaz Mohamed / AP / Shutterstock

Jetzt geht das schon wieder los. Fast sechs Monate, nachdem Forscher in Südafrika die Omicron-Coronavirus-Variante identifiziert haben, treiben zwei Ableger der bahnbrechenden Linie dort erneut einen Anstieg der COVID-19-Fälle voran.

Mehrere in der vergangenen Woche veröffentlichte Studien zeigen, dass die Varianten – bekannt als BA.4 und BA.5 – etwas besser übertragbar sind als frühere Formen von Omicron1und kann einen Teil des Immunschutzes umgehen, der durch eine frühere Infektion und Impfung verliehen wurde2,3.

„Wir stehen definitiv vor einem Wiederaufleben in Südafrika, und es scheint vollständig von BA.4 und BA.5 angetrieben zu werden“, sagt Penny Moore, Virologin an der University of the Witwatersrand in Johannesburg, Südafrika, deren Team es ist Studium der Varianten. „Wir sehen eine verrückte Zahl von Infektionen. Allein in meinem Labor sind sechs Leute krankgeschrieben.“

Wissenschaftler sagen jedoch, es sei noch nicht klar, ob BA.4 und BA.5 zu einem starken Anstieg der Krankenhauseinweisungen in Südafrika oder anderswo führen werden. Ein hohes Maß an Bevölkerungsimmunität – bereitgestellt durch frühere Wellen von Omicron-Infektionen und durch Impfungen – könnte einen Großteil der Schäden abmildern, die zuvor mit neuen SARS-CoV-2-Varianten verbunden waren.

Darüber hinaus könnte der Aufstieg von BA.4 und BA.5 – sowie der eines anderen Omicron-Ablegers in Nordamerika – bedeuten, dass SARS-CoV-2-Wellen beginnen, sich in vorhersagbaren Mustern niederzulassen, wobei regelmäßig neue Wellen aus zirkulierenden Stämmen entstehen (siehe ‘Omicrons neue Identitäten’). „Dies sind die ersten Anzeichen dafür, dass sich das Virus anders entwickelt“, im Vergleich zu den ersten zwei Jahren der Pandemie, als Varianten aus dem Nichts aufzutauchen schienen, sagt Tulio de Oliveira, Bioinformatiker an der Universität Stellenbosch in Südafrika, der eine davon leitete das Studium.

Omicrons neue Identitäten: Zwei Diagramme, die steigende Fälle von COVID-19 in Südafrika und die Verbreitung von Omicron-Varianten zeigen.

Omicrons neue Identitäten: Zwei Diagramme, die steigende Fälle von COVID-19 in Südafrika und die Verbreitung von Omicron-Varianten zeigen.

Übertragungsvorteil

Durch die Analyse viraler Genome aus klinischen Proben fanden de Oliveira und seine Kollegen heraus1 dass BA.4 und BA.5 Mitte Dezember 2021 bzw. Anfang Januar 2022 entstanden sind. Die Verbreitung der Linien hat seitdem zugenommen und macht derzeit 60–75 % der COVID-19-Fälle in Südafrika aus. Forscher haben die Varianten auch in mehr als einem Dutzend anderer Länder identifiziert, hauptsächlich in Europa.

Auf der Grundlage des Wachstums der BA.4- und BA.5-Fallzahlen in Südafrika – die jetzt im Durchschnitt fast 5.000 pro Tag betragen, von einem Tiefststand von etwa 1.200 im März – schätzt das Team von de Oliveira, dass sich die Varianten etwas schneller verbreiten als die BA.2 Unterlinie von Omicron (die selbst etwas übertragbarer war als die erste Omicron-Variante, BA.1). Die Studie wurde auf dem medRxiv-Preprint-Server veröffentlicht und noch nicht von Experten begutachtet.

Die Steigerung der Übertragbarkeit ist „ein ziemlicher Vorteil“ und ähnlich groß wie die Vorteile, die einige andere sich schnell ausbreitende SARS-CoV-2-Varianten gegenüber ihren Vorgängern hatten, sagt Tom Wenseleers, Evolutionsbiologe an der Katholischen Universität Leuven in Belgien . „Wenn man alles zusammennimmt und sich alle Daten ansieht, scheint es, dass eine beträchtliche neue Infektionswelle sicher kommen wird.“

Jesse Bloom, ein viraler Evolutionsbiologe am Fred Hutch, einem Forschungszentrum in Seattle, Washington, stimmt zu, dass sich BA.4 und BA.5 schneller ausbreiten als andere Omicron-Linien. „Was noch unklar ist, ist, warum sie leichter übertragbar sind“, sagt er. “Eine Möglichkeit ist, dass sie einfach von Natur aus besser übertragen können.” Zum anderen können sich die Varianten Immunantworten wie Antikörpern besser entziehen, wodurch sie Menschen mit vorheriger Immunität infizieren können.

Beide sind eng mit BA.2 verwandt – obwohl genau wie nicht klar ist, fügt Bloom hinzu (siehe „Erregerprogression“). BA.4 und BA.5 tragen beide eine Schlüsselmutation namens F486V in ihren Spike-Proteinen – dem viralen Protein, das für Infektionen verantwortlich ist und das Hauptziel von Immunantworten ist. Blooms Team hat zuvor herausgefunden, dass diese Mutation Varianten helfen könnte, virusblockierenden Antikörpern auszuweichen.

Weitere Studien legen nahe, dass BA.4 und BA.5 zumindest teilweise aufgrund ihrer Fähigkeit, Immunantworten zu entgehen, wachsen. Ein Team um den Virologen Alex Sigal vom Africa Health Research Institute im südafrikanischen Durban analysierte Blutproben von 39 Personen, die sich während der ersten Omicron-Welle infiziert hatten, von denen 15 geimpft waren2.

In Laborexperimenten verhinderten die Antikörper in diesen Proben um ein Vielfaches weniger, dass Zellen mit BA.4 oder BA.5 infiziert wurden, als sie den ursprünglichen Omicron-Stamm fernhielten. Antikörper, die von geimpften Personen produziert wurden, waren jedoch stärker gegen die neuen Varianten als diejenigen von Personen, deren Immunität ausschließlich auf einer BA.1-Infektion beruhte. Die Studie wurde auf medRxiv veröffentlicht.

Eine andere Studie3, veröffentlicht auf dem Preprint-Server von ResearchSquare und unter der Leitung des Virologen Xiaoliang Xie von der Beijing University in Peking, fand auch heraus, dass Antikörper, die durch eine BA.1-Infektion ausgelöst wurden, weniger wirksam gegen BA.4 und BA.5 waren. Moore sagt, die Ergebnisse stimmen auch mit ihren unveröffentlichten Experimenten überein.

Die Fähigkeit von BA.4 und BA.5, der Immunität zu entgehen, ist zwar nicht dramatisch, „reicht jedoch aus, um Probleme zu verursachen und zu einer Infektionswelle zu führen“ – aber die Varianten werden wahrscheinlich keine viel schwerere Krankheit verursachen als bei der vorherigen Welle, vor allem bei geimpften Menschen, sagte Sigal in a Twitter-Post. „Sie haben eindeutig einen Vorteil beim Entweichen von Antikörpern, was einer der Faktoren ist, warum sie sich ausbreiten“, sagt Bloom.

Die Krankenhauseinweisungen in Südafrika nehmen langsam zu – von einem Tiefstand von knapp 2.000 Menschen im Krankenhaus mit COVID-19 Anfang April – aber Forscher sagen, es sei noch zu früh, um sagen zu können, ob BA.4 und BA.5 viel Druck auf die Gesundheit ausüben werden. Pflegesysteme. „Die Krankenhäuser in Südafrika sind leer und wir haben eine hohe Bevölkerungsimmunität“, sagt Oliveira.

Die nächste Welle

Obwohl BA.4 und BA.5 in mehreren europäischen Ländern und in Nordamerika entdeckt wurden, könnten die Varianten dort keine neue COVID-19-Welle auslösen – zumindest nicht sofort. Die eng verwandte BA.2-Variante ist gerade durch Europa gefegt, die Immunität der Bevölkerung könnte also noch hoch sein, sagt Wenseleers. “Es gibt Hoffnung, dass es in Europa vielleicht einen kleineren Vorteil hat und eine kleinere Welle auslöst.”

Einige Teile Nordamerikas sehen auch den Aufstieg anderer Omicron-Unterlinien, die Spike-Protein-Mutationen an einigen der gleichen Stellen wie in BA.4 und BA.5 aufweisen. Eine solche Variante – genannt BA.2.12.1 – hat der Studie zufolge auch die Fähigkeit, Antikörpern auszuweichen, die durch eine frühere Omicron-Infektion und -Impfung ausgelöst wurden3 unter der Leitung von Xie und separate Arbeiten des Virologen David Ho an der Columbia University in New York City. (Ho hat die Daten seines Teams jedoch noch nicht in einem Vorabdruck gemeldet, sondern sie mit US-Regierungsbeamten geteilt.)

Das Auftauchen dieser Stämme deutet darauf hin, dass die Omicron-Linie durch die Erosion der Immunität weiterhin Gewinne erzielt, sagt Ho. “Es ist ziemlich klar, dass es bei Omicron einige Löcher gibt, die nach und nach von diesen neuen Untervarianten gefüllt werden.”

Wenn SARS-CoV-2 diesen Weg fortsetzt, könnte seine Entwicklung der anderer Atemwegsinfektionen wie der Grippe ähneln. In diesem Szenario könnten Mutationen, die dem Immunsystem ausweichen, in zirkulierenden Varianten wie Omicron mit einem Rückgang der bevölkerungsweiten Immunität kombiniert werden, um zu den Haupttreibern periodischer Infektionswellen zu werden. „Wahrscheinlich ist es das, was wir in Zukunft mehr und mehr sehen sollten“, sagt Moore.

Frühere Varianten, einschließlich Alpha, Delta und Omicron, unterschieden sich erheblich von ihren unmittelbaren Vorgängern und sind stattdessen alle aus entfernten Zweigen des SARS-CoV-2-Stammbaums hervorgegangen.

Wenseleers und andere Wissenschaftler sagen, wir sollten weitere solche Überraschungen von SARS-CoV-2 nicht ausschließen. Zum Beispiel ist Delta nicht vollständig verschwunden, und da die weltweite Immunität gegen Omicron und seine wachsende Familie zunimmt, könnte ein Delta-Nachkomme ein Comeback feiern. Unabhängig von ihrer Quelle scheinen etwa alle sechs Monate neue Varianten aufzutauchen, stellt Weseleers fest, und er fragt sich, ob dies die Struktur ist, in der sich COVID-19-Epidemien festsetzen werden.

„Das ist eine Möglichkeit, die bisher beobachteten Muster zu lesen“, sagt Bloom. „Aber ich denke, wir sollten vorsichtig sein, allgemeine Regeln aus einem ziemlich kurzen Beobachtungszeitraum zu extrapolieren.“

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