Ein Team russischer Forscher hat die Mechanismen hinter der Entstehung neuer und gefährlicher Coronavirus-Varianten wie Alpha, Delta, Omicron und andere aufgedeckt.
Das Team unter der Leitung der National Research University Higher School of Economics (HSE) entdeckte, dass die Wahrscheinlichkeit, dass eine Substitution an einer bestimmten Stelle des SARS-CoV-2-Genoms auftritt, von übereinstimmenden Substitutionen an anderen Stellen abhängt.
Dies erkläre, warum neue und ansteckendere Varianten des Virus unerwartet auftauchen können und sich erheblich von denen unterscheiden, die zuvor zirkulierten, schrieben sie in dem in der Zeitschrift eLife veröffentlichten Artikel.
Alle Viren, einschließlich des für die Coronavirus-Pandemie verantwortlichen SARS-CoV-2-Virus, verändern sich im Laufe der Zeit. Je länger ein Virus in der Bevölkerung zirkuliert und je mehr Individuen es infiziert, desto mehr Veränderungen (Mutationen) häuft es an. Typischerweise ähneln neue Virenstämme ihren Elternstämmen.
In einigen Fällen können Mutationen jedoch zu Varianten führen, die besser an die Umwelt angepasst sind und ein höheres Risiko für die menschliche Gesundheit darstellen. Diese Varianten breiten sich in der Regel schneller aus, sprechen möglicherweise nicht auf bestehende Impfstoffe oder Behandlungen an und sind möglicherweise schwieriger zu diagnostizieren.
„Die Entwicklung eines Virus innerhalb einer Population kann mit einer Reise durch ein riesiges Gelände mit Schluchten, Tälern und Hügeln verglichen werden. Das Virus wandert willkürlich durch diese Landschaft, stirbt schnell, wenn es in einen Hohlraum fällt, und überlebt länger in Tälern und gedeihen, wenn sie Spitzenleistungen erbringen”, sagte Alexey Neverov vom HSE International Laboratory of Statistical and Computational Genomics.
Für die Studie analysierte das Team über drei Millionen Genomsequenzen verschiedener Stämme von SARS-CoV-2. Sie identifizierten bestimmte Stellen auf dem Oberflächenprotein des Coronavirus, an denen Aminosäuresubstitutionen auftraten, und unterschieden die Varianten sowohl vom ursprünglichen Wuhan-Stamm als auch voneinander.
Viele dieser Stellen schienen sich gleichzeitig zu entwickeln, so dass auf Änderungen der Aminosäuren an einer Stelle schnell Änderungen an einer anderen Stelle folgten. Alle aktiven und gefährlichen Varianten des Virus unterschieden sich von den zuvor vorherrschenden Varianten durch Muster mehrfacher Substitutionen.
„Personen mit Langzeit-Covid-19 können möglicherweise eine Anhäufung von Varianten beherbergen, die für das Überleben in der Allgemeinbevölkerung schlecht geeignet sind. Im Laufe der Zeit können sich diese Varianten jedoch zu stärkeren Formen entwickeln, die das Potenzial haben, sich weit zu verbreiten und die Welt zu erobern “, erklärte Neverov.
Das Team schlägt eine Erklärung dafür vor, warum Zwischenvarianten, die sich vom ursprünglichen Virus nur durch ein oder zwei Substitutionen unterscheiden, möglicherweise nicht sichtbar sind. Es ist möglich, dass diese „schwachen“ Varianten erst dann „stark“ werden, wenn sie das gesamte Muster individuell schädlicher Substitutionen erfassen. Infolgedessen ist es schwierig, die Entstehung eines neuen hochgradig anpassungsfähigen Stammes vorherzusagen, sagten die Forscher.
Die von den Autoren der Studie verwendete statistische Methode ist vielseitig und kann verwendet werden, um die Evolution zahlreicher anderer Krankheitserreger zu untersuchen. Insbesondere wurde dieser Ansatz erfolgreich zur Untersuchung der Entwicklung von Influenza und Tuberkulose angewendet.