Anfang 2021 entdeckten Wissenschaftler in Kolumbien eine besorgniserregende neue Coronavirus-Variante. Diese Variante, die schließlich als Mu bekannt wurde, hatte mehrere beunruhigende Mutationen, von denen Experten glaubten, dass sie ihr helfen könnten, der Abwehr des Immunsystems zu entgehen.
In den folgenden Monaten verbreitete sich Mu schnell in Kolumbien und führte zu einer neuen Welle von Covid-19-Fällen. Bis Ende August war es in Dutzenden von Ländern entdeckt worden, und die Weltgesundheitsorganisation hatte es als „Variante von Interesse“ bezeichnet.
„Mu begann weltweit Lärm zu machen“, sagte Joseph Fauver, Genom-Epidemiologe am Medical Center der Universität von Nebraska und Autor einer kürzlich erschienenen Studie über die Variante.
Und dann hat es gefunkt. Heute ist die Variante so gut wie verschwunden.
Für jedes Delta oder Omicron gibt es ein Gamma, Iota oder Mu, Varianten, die lokale Wellen trieben, aber nie zur globalen Dominanz gelangten. Und obwohl das Verständnis von Omicron eine entscheidende Priorität für die öffentliche Gesundheit bleibt, gibt es laut Experten Lehren aus diesen geringeren Abstammungslinien.
„Dieses Virus hat keinen Anreiz, die Anpassung und Weiterentwicklung einzustellen“, sagte Joel Wertheim, Molekularepidemiologe an der University of California in San Diego. „Und zu sehen, wie es das in der Vergangenheit getan hat, wird uns helfen, uns darauf vorzubereiten, was es in Zukunft tun könnte.“
Studien der Also-Rans haben Licht auf Überwachungslücken und politische Fehler geworfen – und mehr Beweise dafür geliefert, dass Amerikas internationale Reiseverbote nicht wirksam waren – und was das Virus erfolgreich macht, was darauf hindeutet, dass in der frühen Phase der Pandemie die Übertragbarkeit wichtiger war als Immunevasion.
Die Forschung hebt auch hervor, wie wichtig der Kontext ist; Varianten, die an manchen Orten Wirkung zeigen, können an anderen nie Fuß fassen. Daher ist es schwierig vorherzusagen, welche Varianten zur Dominanz aufsteigen werden, und um den Überblick über zukünftige Varianten und Krankheitserreger zu behalten, ist eine umfassende Überwachung nahezu in Echtzeit erforderlich.
„Wir können viel gewinnen, wenn wir uns die virale Genomsequenz ansehen und sagen: ‚Diese hier ist wahrscheinlich schlimmer als die andere’“, sagte Dr. Wertheim. „Aber der einzige Weg, es wirklich zu wissen, ist, zuzusehen, wie es sich ausbreitet, denn es gibt eine ganze Menge potenziell gefährlicher Varianten, die sich nie durchgesetzt haben.“
Hier sieht man Mu
Das Coronavirus verändert sich ständig, und die meisten neuen Varianten werden nie bemerkt oder benannt. Aber andere schlagen Alarm, entweder weil sie schnell häufiger werden oder weil ihre Genome bedrohlich aussehen.
Beides traf auf Mu zu, als es sich in Kolumbien ausbreitete. “Es enthielt ein paar Mutationen, die die Leute sehr genau beobachtet hatten”, sagte Mary Petrone, eine Genom-Epidemiologin an der Universität von Sydney und Autorin des neuen Mu-Papiers. Mehrere der Mutationen in seinem Spike-Protein waren in anderen immunevasiven Varianten, einschließlich Beta und Gamma, dokumentiert worden.
In der neuen Studie, die noch nicht in einer wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht wurde, verglichen Wissenschaftler die biologischen Eigenschaften von Mu mit denen von Alpha, Beta, Delta, Gamma und dem ursprünglichen Virus. Mu replizierte sich nicht schneller als jede andere Variante, fanden sie heraus, aber es war die immunvermeidbarste der ganzen Gruppe – resistenter gegen Antikörper als jede bekannte Variante außer Omicron, sagte Dr. Fauver.
Durch die Analyse der Genomsequenzen von Mu-Proben, die auf der ganzen Welt gesammelt wurden, rekonstruierten die Forscher die Ausbreitung der Variante. Sie kamen zu dem Schluss, dass Mu wahrscheinlich Mitte 2020 in Südamerika aufgetaucht war. Es zirkulierte dann monatelang, bevor es entdeckt wurde.
Die genomische Überwachung in vielen Teilen Südamerikas sei „lückenhaft und unvollständig“, sagte er Jesse Bloom, Experte für virale Evolution am Fred Hutchinson Cancer Research Center in Seattle. „Wenn es in diesen Regionen eine bessere Überwachung gegeben hätte, wäre es möglicherweise einfacher gewesen, schneller einzuschätzen, wie besorgt man sich um Mu sein muss.“
Mu stellte auch eine weitere Herausforderung dar. Es hatte zufällig eine Art von Mutation, bekannt als Frameshift-Mutation, die in Coronavirus-Proben selten vorkam. Solche Mutationen wurden als Fehler gekennzeichnet, als Wissenschaftler, darunter Dr. Fauver, versuchten, ihre Mu-Sequenzen auf GISAID hochzuladen, ein internationales Archiv viraler Genome, das verwendet wird, um neue Varianten im Auge zu behalten.
Diese Komplikation führte zu Verzögerungen bei der öffentlichen Weitergabe von Mu-Sequenzen. Die Zeit, die zwischen der Entnahme einer Virusprobe bei einem Patienten und ihrer öffentlichen Zugänglichmachung auf GISAID verging, war bei Mu-Fällen durchweg länger als bei Delta-Fällen, fanden die Forscher heraus.
„Das Genom selbst hat im Grunde genommen künstliche Überwachungslücken geschaffen“, sagte Dr. Fauver. „Zumindest unserer Erfahrung nach hat es dazu geführt, dass wir wochenlang keine Daten herausbekommen haben, wenn wir normalerweise versuchen, sie in Tagen herauszubringen.“
(Die Qualitätskontrollsysteme von GISAID sind wichtig, betonten die Forscher, und das Repository hat das Problem behoben.)
Kombinieren Sie diese Überwachungslücken mit Mu’s immunologischem Ausweichen und die Variante schien bereit zu sein, abzuheben. Aber das ist nicht passiert. Stattdessen strahlte Mu von Süd- und Mittelamerika auf andere Kontinente aus, zirkulierte aber nicht weit, sobald es dort ankam, fanden die Wissenschaftler heraus. „Das war ein Hinweis darauf, dass diese Variante möglicherweise nicht so gut für die nordamerikanische und europäische Bevölkerung geeignet war, wie wir erwartet hatten“, sagte Dr. Petrone.
Das lag wahrscheinlich daran, dass Mu mit einer noch beeindruckenderen Variante konkurrierte: Delta. Delta war nicht so geschickt darin, Antikörpern auszuweichen wie Mu, aber es war leichter übertragbar. „Also breitete sich Delta am Ende weiter aus“, sagte Dr. Bloom.
Richtige Variante, richtige Zeit
Das Studium erfolgreicher Varianten erzählt nur die halbe Wahrheit. „Varianten, die nicht dominant werden, sind in gewisser Weise negative Kontrollen“, sagte Dr. Petrone. „Sie sagen uns, was nicht funktioniert hat, und helfen dabei, Wissenslücken rund um die Variantenfitness zu schließen.“
Delta überholte neben Mu mehrere immunausweichende Varianten, darunter Beta, Gamma und Lambda. Dieses Muster deutet darauf hin, dass die Immunumgehung allein nicht ausreichte, um einer Variante zu ermöglichen, eine hoch übertragbare Version des Virus zu übertreffen – oder zumindest nicht in der frühen Phase der Pandemie, als nur wenige Menschen immun waren.
Doch Impfungen und mehrere Infektionswellen haben die Immunlandschaft verändert. Eine stark immunvermeidbare Variante sollte jetzt einen größeren Vorteil haben, sagten Wissenschaftler, was wahrscheinlich einer der Gründe dafür ist, warum Omicron so erfolgreich war.
Eine andere kürzlich durchgeführte Studie deutete darauf hin, dass in New York City immunevakuierendes Gamma in Stadtteilen mit einem höheren Grad an vorbestehender Immunität tendenziell besser abschneidet, in einigen Fällen, weil sie in der ersten Covid-Welle schwer getroffen wurden. „Wir können eine neue Variante nicht in einem luftleeren Raum betrachten, weil sie im Schatten aller vorherigen Varianten entsteht“, sagte Dr. Wertheim, der Autor der Studie war.
In der Tat zeigt das Aufeinanderprallen der Varianten in der Vergangenheit, dass der Erfolg stark vom Kontext abhängt. Beispielsweise könnte New York City der Geburtsort der Iota-Variante gewesen sein, die erstmals in Virusproben nachgewiesen wurde, die im November 2020 gesammelt wurden. „Und so hat sie früh Fuß gefasst“, sagte Dr. Petrone. Selbst nachdem die leichter übertragbare Alpha-Variante auftauchte, blieb Iota monatelang die dominierende Variante der Stadt, bevor sie schließlich verschwand.
Aber in Connecticut, wo Iota und Alpha beide im Januar 2021 auftauchten, entwickelten sich die Dinge anders. „Alpha ist einfach sofort gestartet, und Iota hatte keine Chance“, sagte Dr. Petrone, der eine Studie über die Varianten in den beiden Regionen leitete.
Ein ähnliches Muster beginnt sich bereits bei Omicrons mehreren Abstammungslinien abzuspielen. In den Vereinigten Staaten hat sich BA.2.12.1, eine Untervariante, die zuerst in New York identifiziert wurde, durchgesetzt, während in Südafrika BA.4 und BA.5 einen neuen Anstieg antreiben.
Das ist ein weiterer Grund, Varianten zu untersuchen, die nachgelassen haben, sagte Sarah Otto, Evolutionsbiologin an der University of British Columbia. Eine Variante, die für eine bestimmte Zeit und einen bestimmten Ort schlecht geeignet war, konnte in einer anderen abheben. Tatsächlich könnte Mus Unglück einfach darin bestanden haben, dass es zu früh auftauchte. „Es gab vielleicht nicht genug Leute, die Immunität hatten, um dieser Variante wirklich einen Schub zu geben.“ sagte Dr.Otto.
Aber die nächste besorgniserregende Variante könnte ein Nachkomme oder etwas Ähnliches einer immunausweichenden Linie sein, die sich nie ganz durchgesetzt hat, sagte sie.
Ein Rückblick auf frühere Varianten kann auch Aufschluss darüber geben, was bei der Eindämmung funktioniert – oder nicht funktioniert hat. Die neue Gamma-Studie liefert weitere Beweise dafür, dass internationale Reiseverbote, zumindest so wie die Vereinigten Staaten sie umgesetzt haben, die weltweite Ausbreitung einer Variante wahrscheinlich nicht verhindern werden.
Gamma wurde erstmals Ende 2020 in Brasilien identifiziert. Im Mai dieses Jahres untersagten die Vereinigten Staaten den meisten Nicht-US-Bürgern, aus Brasilien in das Land einzureisen, eine Beschränkung, die bis November 2021 in Kraft blieb. Dennoch wurde Gamma in den Vereinigten Staaten nachgewiesen Staaten im Januar 2021 und breitete sich bald auf Dutzende von Staaten aus.
Da Gamma nie weltweit dominierte, lieferte die Untersuchung seiner Ausbreitung ein „saubereres“ Bild der Wirksamkeit von Reiseverboten. sagte Tetyana Vasylyeva, Molekularepidemiologin an der University of California San Diego und Autorin der Studie. „Wenn es darum geht, Varianten wie, sagen wir, Delta zu untersuchen – etwas, das überall einen großen Ausbruch verursacht hat – ist es manchmal wirklich schwierig, Muster zu finden, weil es in sehr großem Umfang und sehr schnell passiert“, sagte sie .
In einem anhaltenden globalen Gesundheitsnotstand mit einem Virus, das sich schnell verändert, gebe es einen verständlichen Impuls, sich auf die Zukunft zu konzentrieren, sagte Dr. Fauver. Und als sich die Aufmerksamkeit der Welt auf Delta und dann auf Omicron richtete, diskutierten er und seine Kollegen, ob sie ihr Studium der alten Nachrichten Mu fortsetzen sollten.
„Wir fragten: ‚Kümmert sich noch jemand um Mu?’“, erinnerte sich Dr. Fauver. „Aber wir denken, dass es noch Raum für qualitativ hochwertige Studien gibt, die Fragen zu früheren Besorgnisvarianten stellen und versuchen, auf das Geschehene zurückzublicken.“