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Wie kann die Omicron-Variante von COVID-19 entstanden sein?

COVID-19Wie kann die Omicron-Variante von COVID-19 entstanden sein?

Eine der ungewöhnlichsten und faszinierendsten Eigenschaften der stark mutierten Omicron-Variante besteht darin, dass sie alle Mutationen in einem einzigen Ausbruch in sehr kurzer Zeit erworben hat. Der Grad der Veränderung ist so groß, dass einige Leute denken, dass es sich durchaus um einen neuen Stamm des menschlichen Coronavirus (SARS-CoV-3?) handeln könnte. Wie kann es in so kurzer Zeit zu einer so hohen Mutation gekommen sein? Einige argumentieren, dass Omicron sich möglicherweise aus einem immunsupprimierten Patienten mit einer chronischen Infektion wie HIV/AIDS entwickelt hat. Oder könnte es sich in der aktuellen Welle in Europa mit sehr hohen Übertragungsraten entwickelt haben? Oder könnte es mit einer Gain-of-Function (GoF)-Forschung oder etwas anderem in Verbindung gebracht werden? Wer profitiert? Eine Schlussfolgerung ist zu diesem Zeitpunkt noch nicht möglich. Dennoch versucht dieser Artikel, verschiedene Dimensionen des Phänomens zu beleuchten.  

Die kürzlich gemeldete neue COVID-19-Variante aus Südafrika am 25th Der November 2021 hat sich auf mehrere Länder der Welt ausgeweitet, nämlich Großbritannien, Kanada, Japan, Australien, Österreich, Hongkong, Israel, Spanien, Belgien, Dänemark und Portugal. Dies wurde von der WHO als neue Variante der Besorgnis (VOC) bezeichnet und benannt Omicron. Omicron zeichnet sich durch 30 Aminosäureänderungen, drei kleine Deletionen und eine kleine Insertion im Spike-Protein im Vergleich zum Originalvirus aus1. Basierend auf den Mutationsraten2 von RNA-Viren ist es nicht möglich, über Nacht 30 Mutationen zu entwickeln. Es würde mindestens 3 bis 5 Monate dauern, um 6 Mutationen im 30-kb-Genom von SARS-CoV-2 zu erzeugen, basierend auf der Mutationsrate, die das Virus auf natürliche Weise erfährt2 bei der Übertragung von Host zu Host. Nach dieser Berechnung hätte es 15 – 25 Monate dauern sollen, bis so etwas wie Omicron mit 30 Mutationen auftauchte. Die Welt hat diese allmähliche Mutation jedoch in dem genannten Zeitraum nicht gesehen. Es wird argumentiert, dass diese Variante aus einer chronischen Infektion eines immungeschwächten Patienten hervorgegangen ist, möglicherweise eines unbehandelten HIV/AIDS-Patienten. Aufgrund des Grades der Veränderung sollte es wohl als neuer Virusstamm eingestuft werden (möglicherweise SARS-CoV-3). Nichtsdestotrotz könnte die Anzahl der vorhandenen Mutationen ein Hinweis auf seine höhere Übertragbarkeit als bei anderen Varianten sein. Um dies zu bestätigen, sind jedoch weitere Studien erforderlich. 

Die nächsten Wochen sind entscheidend, um die Übertragbarkeit der neuen Variante und die Schwere der von ihr verursachten Erkrankung zu bestimmen. Bis jetzt waren alle Fälle mild und asymptomatisch und die gute Nachricht ist, dass es keine Sterblichkeit gab. Wir müssen auch beurteilen, inwieweit sich die neue Variante dem Immunschutz der aktuellen Impfstoffe entziehen kann. Auf diese Weise können wir entscheiden, wie lange wir mit den aktuellen Impfstoffen fortfahren können, bevor wir sie für die neue Variante maßschneidern. Pfizer und Moderna haben bereits Schritte unternommen, um ihre Impfstoffe zu optimieren. Nach wie vor stellt sich jedoch die Frage nach der Herkunft dieser Variante. Es ist plausibel, dass sich die Omicron-Variante in der aktuellen Welle der höheren Inzidenz in Europa viel früher entwickelt haben könnte, wurde jedoch kürzlich von den südafrikanischen Behörden gemeldet (basierend auf der Genomsequenzierung). Dies ist jedoch möglicherweise nicht der Fall, da die aktuelle Welle seit 4-5 Monaten da ist und gemäß den Mutationsraten nicht mehr als 5-6 Mutationen hätte ergeben sollen. 

Oder war Omicron, ein Produkt der Gain of Function (GoF)-Forschung, die zur Entwicklung von pandemischen potentiellen Pathogenen (PPPs) führte3,4. Gain-of-Function-Forschung bezeichnet Experimente, bei denen ein Erreger (in diesem Fall SARS-CoV-2) die Fähigkeit erlangt, eine Funktion auszuüben, die sonst nicht zu seiner regulären Existenz gehörte. In diesem Fall könnte es zu erhöhter Übertragbarkeit und erhöhter Virulenz kommen. Dies kann möglicherweise zur Entwicklung eines neuartigen Organismus führen, der in der Natur nicht existiert hat. Die Absicht der GoF-Forschung ist es, die pathogenen Varianten zu verstehen und mit einem Therapeutikum oder einem Impfstoff gerüstet zu sein, falls eine solche Variante in der Natur vorkommt. Die Anzahl der von den PPPs gewonnenen Mutationen macht den Stamm nicht nur hochgradig übertragbar, sondern hilft auch, den neutralisierenden Antikörpern zu entkommen, die bei rekonvaleszenten Personen gegen das ursprüngliche Virus gebildet werden. Darüber hinaus ist eine Stammmanipulation mit modernen gentechnischen Techniken auf Basis einer gezielten RNA-Rekombination möglich5. Dies kann auch zu neuen pathogenen Varianten/Stämmen mit einer größeren Anzahl von Mutationen führen, was zu einem hoch übertragbaren und virulenten Virus führt. Die Forschung hat gezeigt, dass 20 Mutationen im Spike-Protein, einschließlich Veränderungen und Deletionen, ausreichen, um die Mehrheit der Antikörper zu umgehen, die im Plasma von Personen erzeugt werden, die mit SARS-CoV-2 infiziert oder gegen SARS-CoV-XNUMX geimpft wurden6. Laut einer anderen Studie kann SARS-CoV-2 unter starkem Immundruck die Fähigkeit erlangen, den Antikörpern zu entkommen, indem es nur 3 Veränderungen vornimmt, zwei Deletionen in der N-terminalen Domäne und eine Mutation (E483K) im Spike-Proteinn7

Sollte diese Art von Forschung erlaubt sein, die zur Erzeugung von PPPs führt? Tatsächlich wurde die Gewinnung von Funktionsforschung 2014 von den USA durch das NIH verboten, nachdem eine Reihe von Unfällen mit falsch behandelten Krankheitserregern in den US-amerikanischen Zentren für Krankheitskontrolle und Prävention aufgetreten waren, was darauf hindeutet, dass die mit einer solchen Art von Forschung verbundenen Risiken bei weitem überwiegen Vorteile, die es bieten kann. Wer profitiert von der Entstehung und Verbreitung solcher PPPs? Das sind schwierige Fragen, die echte Antworten erfordern.  

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References:  

  1. Europäisches Zentrum für die Prävention und die Kontrolle von Krankheiten. Auswirkungen der Entstehung und Verbreitung des SARSCoV-2 B.1.1. 529 bedenkliche Variante (Omicron), für die EU/den EWR. 26. November 2021. ECDC: Stockholm; 2021. Online verfügbar unter https://www.ecdc.europa.eu/en/publications-data/threat-assessment-brief-emergence-sars-cov-2-variant-b.1.1.529   
  1. Simmonds P., 2020. Zügellose C→U-Hypermutation in den Genomen von SARS-CoV-2 und anderen Coronaviren: Ursachen und Folgen für ihre kurz- und langfristigen evolutionären Trajektorien. 24. Juni 2020. DOI: https://doi.org/10.1128/mSphere.00408-20 
  1. NIH. Forschung zu erhöhten potenziellen Pandemie-Erregern. (Seite überprüft am 20. Oktober 2021. https://www.nih.gov/news-events/research-involving-potential-pandemic-pathogens  
  1. Der Wandersand der „Gain-of-Function“-Forschung. Natur 598, 554-557 (2021). mach: https://doi.org/10.1038/d41586-021-02903-x 
  1. Bert Jan Haijema, Haukeliene Volders und Peter JM Rottier. Wechsel des Spezies-Tropismus: Eine effektive Methode zur Manipulation des Feline-Coronavirus-Genoms. Zeitschrift für Virologie. vol. 77, Nr. 8. DOI: https://doi.org/10.1128/JVI.77.8.4528-4538.20033 
  1. Schmidt, F., Weisblum, Y., Rutkowska, M. et al. Hohe genetische Barriere für das Entweichen polyklonaler neutralisierender Antikörper von SARS-CoV-2. Natur (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04005-0 
  1. Andreas E., et al 2021. SARS-CoV-2-Ausbruch aus einem stark neutralisierenden COVID-19-Rekonvaleszenzplasma. PNAS 7. September 2021 118 (36) e2103154118; https://doi.org/10.1073/pnas.2103154118 

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