Größte genetische Studie an Kindern mit COVID-19 nimmt Mutationen genauer unter die Lupe

Wie viele Viren erfährt SARS-CoV-2, das Virus, das COVID-19 verursacht, bei seiner Verbreitung in einer großen Bevölkerung viele genetische Mutationen. Wissenschaftler beginnen gerade erst, diese Variationen und ihre Auswirkungen auf die Gesundheit, insbesondere bei Kindern, zu verstehen.

Studie fand ein Team des Kinderkrankenhauses in Los Angeles einen Zusammenhang zwischen Virusmutationen und der Schwere der Krankheit. Die Studie vom November wurde in der Fachzeitschrift Open Forum Infectious Diseases veröffentlicht.1

„Wenn wir etwas tun können, um herauszufinden, ob es einen Zusammenhang zwischen der Genetik der viralen Genommutation und dem Krankheitsphänotyp (den beobachtbaren Merkmalen von COVID-19) gibt, können wir darüber informiert werden, wie der Patient am besten behandelt werden kann“, sagt Xiaowu Gai, PhD, einer der Autoren der Studie und Direktor der Bioinformatik am Kinderkrankenhaus Los Angeles, gegenüber Health Life Guide.

Um besser zu verstehen, wie sich genetische Variationen auf eine pädiatrische Population auswirken könnten, analysierte das Forschungsteam zwischen dem 13. März und dem 16. Juni die genetischen Informationen des Virus von 141 infizierten Kindern. Diese Proben zeigten ein hohes Maß an Variation und die Prävalenz einer häufigen Mutation, die mit höheren Übertragungsraten verbunden 

Ein sich ständig veränderndes Virus

Mutationen sind Fehler, die im Genom des Virus – oder im genetischen Material – auftreten, wenn es sich repliziert. Die meisten Viren erfahren gewisse Veränderungen, während sie in einer Population zirkulieren. Bei SARS-CoV-2 sind viele der Mutationen unbedeutend oder können das Virus sogar schwächen. Andere können jedoch beeinflussen, wie leicht das Virus übertragen wird und sogar wie schwer die Krankheit verläuft.

„Wenn viele Leute an COVID-19 denken, denken sie an diese eine Sache, diese Singularität“, sagt Gai. „Aber so betrachten wir das nicht. Das Virus im Körper eines Patienten mit einer Virusinfektion ist eine Mischung aus vielen verschiedenen Kopien dieses Virus.“

Eine häufige Mutation namens D614G verursacht Veränderungen im Spike-Protein des Virus. Obwohl diese Mutation noch nicht weit verbreitet war, als sich das Virus Anfang des Jahres weltweit auszubreiten begann, ist sie inzwischen weltweit vorherrschend geworden. Die Autoren berichten, dass sie in 99,3 % der von ihnen gesammelten pädiatrischen Proben vorhanden war.

Die Mutation D614G, die das Spike-Protein erhöht, das das Virus zum Eindringen in menschliche Zellen nutzt, ermöglicht dem Virus eine leichtere Übertragung. Es gibt noch keine schlüssigen Beweise dafür, dass diese Mutation die Schwere der Krankheitssymptome verändert.

Das Forschungsteam fand jedoch einen Zusammenhang zwischen der Klade 20C – einer mutierten Version des Virus – und schwereren Symptomen. Die Kladen 20A, 20B und 20C sind allesamt kürzlich mutierte Versionen des Virus. Alle schweren Fälle bei Kindern und alle bis auf einen mittelschweren Fall in dieser Studie trugen eine Version des Virus mit der Klade 

Auswirkungen von Mutationen

„Wenn die Öffentlichkeit eine solche Aussage liest, klingt es beängstigend, dass das Virus mutiert“, sagt Stuart Campbell Ray, MD, Experte für Infektionskrankheiten und Professor für Medizin an der Johns Hopkins University, gegenüber Health Life Guide. „Aber alle RNA-Viren haben eine Mutationsrate. Und die Mutationsrate von SARS-CoV-2 ist etwa fünfmal langsamer als die der Grippe – zumindest war sie das bisher.“

Diese relativ langsame Mutationsrate kann für Wissenschaftler hilfreich sein, die versuchen, das neue Virus in den Griff zu bekommen. Ray warnt jedoch davor, dass mit der Zunahme der Zahl infizierter Menschen auch die Geschwindigkeit, mit der Mutationen auftreten, zunehmen wird.

Mit der Einführung von Lösungen zur Unterstützung des Immunsystems gegen die Virusinfektion – wie Impfung, vorheriger Kontakt mit dem Virus, Rekonvaleszentenplasma und Antikörpertherapie – könnte sich SARS-CoV-2 so weiterentwickeln, dass es Immunreaktionen entgeht. Das bedeutet, dass derzeit vielversprechende Impfstoffkandidaten in den kommenden Monaten möglicherweise weniger wirksam werden, da das Virus weiter mutiert.

„Da die Pandemie außer Kontrolle geraten ist, besteht das Risiko, dass sich diese Mutationen anhäufen und genau die richtigen Mutationen auftreten, die einer Immunreaktion entgehen können“, sagt Ray, der nicht an der Studie beteiligt ist.

Impfstoffe, die sich als wirksam erwiesen haben, werden den Körper wahrscheinlich immer noch vor dem Virus schützen. Aber wie bei anderen weit verbreiteten Viren wie der Grippe könnten zusätzliche oder neue Versionen des Impfstoffs erforderlich sein, um künftig auftretende neue Virusstämme abzudecken.

Umgang mit unbekannten Variablen

der Studie zufolge jedes dritte Kind, das wegen der Krankheit ins Krankenhaus eingeliefert wird, auf die Intensivstation verlegt.3 Gai sagt, dass das Verständnis der genetischen Zusammensetzung des Virus bei Patienten mit einem schweren Krankheitsverlauf wichtige Erkenntnisse für die Entwicklung einer Behandlung liefern könnte.  

Die Zusammensetzung des Virus selbst kann Genetikern jedoch nur begrenzt Aufschluss darüber geben, welche Auswirkungen es auf infizierte Menschen haben wird. Sie müssen auch die demografischen und genetischen Daten der infizierten Person berücksichtigen.

Gai weist darauf hin, dass diese Ergebnisse zwar auf einen Zusammenhang zwischen bestimmten Mutationen und ihren Folgen hindeuten könnten, es aber noch vieler größerer Studien bedarf, um zu beweisen, dass eine Mutation definitiv zu schwereren Erkrankungen führt. Obwohl es sich um die bislang größte genomische pädiatrische COVID-19-Studie handelte, umfasste sie nur 141 Kinder.

„Das ist eigentlich keine sehr große Stichprobe“, sagt Gai. „Wir können unmöglich für jede einzelne Mutation eine Korrelationsanalyse mit einem Krankheitsphänotyp durchführen.“

Darüber hinaus wurden in der Studie Unterschiede in Alter, Geschlecht, Vorerkrankungen und anderen wichtigen Faktoren nicht berücksichtigt. Die Ergebnisse zur Viruslast von Patienten können auch verzerrt sein, je nachdem, wann die Proben von den Patienten entnommen wurden. Dennoch trägt die Studie zu einem wachsenden Wissensstand darüber bei, wie genetische Variationen wichtige gesundheitliche Ergebnisse beeinflussen können.

„Wir brauchen Berichte wie diesen, um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie sich das Virus entwickelt“, sagt Ray. „Sequenzen aus Studien wie diesen sind, wenn man sie mit Sequenzen aus der ganzen Welt kombiniert, von großem Wert für unser Verständnis, wie sich dieses Virus entwickelt und ob wir unsere Strategien zur Bekämpfung anpassen müssen.“

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