Kei Sato war vor fünf Jahren auf der Suche nach seiner nächsten großen Herausforderung, als sie ihn – und die Welt – ins Gesicht traf. Der Virologe hatte kürzlich eine unabhängige Gruppe an der Universität Tokio gegründet und versuchte, sich im überfüllten Bereich der HIV-Forschung eine Nische zu erobern. „Ich dachte: ‚Was kann ich in den nächsten 20 oder 30 Jahren tun?‘“
Er fand eine Antwort in SARS-CoV-2, dem Virus, das für die COVID-19-Pandemie verantwortlich ist breitet sich rasant auf der ganzen Welt aus. Als im März 2020 Gerüchte aufkamen, dass Tokio mit einem Lockdown rechnen könnte, der die Forschungsaktivitäten einstellen würde, zogen Sato und fünf Studenten in das Labor eines ehemaligen Beraters in Kyoto. Dort begannen sie mit der Untersuchung eines viralen Proteins, das SARS-CoV-2 nutzt unterdrücken die ersten Immunreaktionen des Körpers. Sato gründete bald ein Forscherkonsortium, das mindestens 50 Studien über das Virus veröffentlichte.
In nur fünf Jahren entwickelte sich SARS-CoV-2 zu einem der am genauesten untersuchten Viren der Welt. Laut der Zitationsdatenbank Scopus haben Forscher etwa 150.000 Forschungsartikel darüber veröffentlicht. Das ist ungefähr das Dreifache der Anzahl der im gleichen Zeitraum veröffentlichten Artikel zum Thema HIV. Wissenschaftler haben außerdem bisher mehr als 17 Millionen SARS-CoV-2-Genomsequenzen generiert, mehr als für jeden anderen Organismus. Dies hat einen beispiellosen Einblick in die Art und Weise gegeben, wie sich das Virus im Zuge der Ausbreitung von Infektionen verändert hat. „Es bestand die Möglichkeit, eine Pandemie in Echtzeit in einer viel höheren Auflösung zu sehen, als dies jemals zuvor möglich war“, sagt Tom Peacock, Virologe am Pirbright Institute in der Nähe von Woking, Großbritannien.
Jetzt, da die Notfallphase der Pandemie im Rückspiegel ist, ziehen Virologen Bilanz darüber, was in so kurzer Zeit über ein Virus gelernt werden kann seine Entwicklung und seine Interaktionen mit menschlichen Wirten. Hier sind vier Lehren aus der Pandemie, von denen einige sagen, dass sie das stärken könnten globale Reaktion auf zukünftige Pandemien – aber nur, wenn wissenschaftliche und öffentliche Gesundheitseinrichtungen vorhanden sind, um sie zu nutzen.
Virale Sequenzen erzählen Geschichten
Am 11. Januar 2020 teilte Edward Holmes, Virologe an der Universität von Sydney, Australien, einem Virologie-Diskussionsforum mit, was die meisten Wissenschaftler als die erste SARS-CoV-2-Genomsequenz betrachten; er hatte die Daten vom Virologen erhalten Zhang Yongzhen in China.
Bis zum Jahresende hatten Wissenschaftler mehr als 300.000 Sequenzen an ein Repository namens … übermittelt Globale Initiative zur gemeinsamen Nutzung aller Influenza-Daten (GISAID). Die Geschwindigkeit der Datenerfassung wurde von da an nur noch schneller, als besorgniserregende Varianten des Virus Einzug hielten. Einige Länder haben enorme Ressourcen in die Sequenzierung von SARS-CoV-2 gesteckt: Das Vereinigte Königreich und die Vereinigten Staaten haben zusammen mehr als 8,5 Millionen beigesteuert (siehe „Rallye des Virusgenoms“). Unterdessen haben Wissenschaftler in anderen Ländern, darunter Südafrika, Indien und Brasilien, gezeigt, dass eine effiziente Überwachung besorgniserregende Varianten in ressourcenärmeren Umgebungen erkennen kann.
Bei früheren Epidemien, wie dem westafrikanischen Ebola-Ausbruch 2013–16, gingen die Sequenzierungsdaten zu langsam ein, um zu verfolgen, wie sich das Virus im Zuge der Ausbreitung der Infektionen veränderte. Aber es wurde schnell klar, dass SARS-CoV-2-Sequenzen in einem noch nie dagewesenen Umfang und Tempo eintreffen würden, sagt Emma Hodcroft, Genom-Epidemiologin am Schweizerischen Tropen- und Public Health-Institut in Basel. Sie arbeitet weiter eine Anstrengung namens Nextstrain, das Genomdaten verwendet, um Viren wie Influenza zu verfolgen und deren Ausbreitung besser zu verstehen. „Wir hatten so viele dieser Methoden entwickelt, dass sie theoretisch sehr nützlich gewesen wären“, sagt Hodcroft. „Und plötzlich, im Jahr 2020, hatten wir die Gelegenheit, uns zu präsentieren und aufzutreten.“
Ursprünglich wurden dazu SARS-CoV-2-Sequenzierungsdaten verwendet Verfolgen Sie die Ausbreitung des Virus in seinem Epizentrum in Wuhan, China, und dann weltweit. Dies beantwortete wichtige frühe Fragen – etwa ob sich das Virus größtenteils zwischen Menschen oder von denselben tierischen Quellen auf den Menschen ausbreitete. Die Daten enthüllten die geografischen Routen, über die sich das Virus ausbreitete, und zwar viel schneller als herkömmliche epidemiologische Untersuchungen. Später tauchten schneller übertragende Varianten des Virus auf und schickten Sequenzierungslabore in den Hyperantrieb. Ein globales Kollektiv von Wissenschaftlern und Amateur-Varianten-Trackern durchforstete die Sequenzdaten ständig auf der Suche nach besorgniserregenden viralen Veränderungen.
„Es wurde möglich, die Entwicklung dieses Virus bis ins kleinste Detail zu verfolgen, um genau zu sehen, was sich veränderte“, sagt Jesse Bloom, ein viraler Evolutionsbiologe am Fred Hutchinson Cancer Center in Seattle, Washington. Mit Millionen von SARS-CoV-2-Genomen können Forscher nun zurückgehen und sie untersuchen, um die Einschränkungen für die Entwicklung des Virus zu verstehen. „Das ist etwas, was wir noch nie zuvor geschafft haben“, sagt Hodcroft.
Viren verändern sich stärker als erwartet
Da noch nie zuvor jemand SARS-CoV-2 untersucht hatte, kamen die Wissenschaftler zu ihren eigenen Annahmen darüber, wie es sich anpassen würde. Viele ließen sich von Erfahrungen mit einem anderen RNA-Virus leiten, das Atemwegsinfektionen verursacht: Influenza. „Wir hatten einfach nicht viele Informationen über andere Atemwegsviren, die Pandemien auslösen könnten“, sagt Hodcroft.
Influenza verbreitet sich hauptsächlich über die Erwerb von Mutationendie es ihm ermöglichen, die Immunität der Menschen zu umgehen. Da sich vor 2019 noch nie jemand mit SARS-CoV-2 infiziert hatte, erwarteten viele Wissenschaftler erst dann große virale Veränderungen, wenn das Immunsystem der Menschen erheblichen Druck darauf ausübte, sei es durch Infektionen oder besser noch durch Impfungen.
Das Aufkommen schneller übertragender und tödlicherer Varianten von SARS-CoV-2 wie Alpha und Delta hat einige frühe Annahmen zunichte gemacht. Bereits Anfang 2020 hatte SARS-CoV-2 eine einzige Aminosäureveränderung festgestellt, die seine Ausbreitung erheblich beschleunigte. Viele andere würden folgen.
„Was ich falsch gemacht habe und nicht erwartet hatte, war, wie stark sich das phänotypisch ändern würde“, sagt Holmes. „Sie haben diese erstaunliche Beschleunigung der Übertragbarkeit und Virulenz gesehen.“ Dies deutete darauf hin, dass SARS-CoV-2 nicht besonders gut für die Ausbreitung zwischen Menschen geeignet war, als es in der Millionenstadt Wuhan auftrat. In einer weniger dicht besiedelten Umgebung hätte es durchaus zum Scheitern verurteilt sein können, fügt er hinzu.
Holmes fragt sich auch, ob das rasante Tempo der beobachteten Veränderungen lediglich darauf zurückzuführen ist, wie genau SARS-CoV-2 verfolgt wurde. Würden Forscher die gleiche Rate sehen, wenn sie das Auftreten eines in der Bevölkerung neuen Influenzastamms mit der gleichen Auflösung beobachten würden? Das muss noch geklärt werden.
Die ersten großen Sprünge, die SARS-CoV-2 machte, hatten eine Rettung: Sie beeinträchtigten die schützende Immunität durch Impfstoffe und frühere Infektionen nicht drastisch. Doch das änderte sich mit dem Aufkommen der Omicron-Variante Ende 2021, die mit Veränderungen an ihrem „Spike“-Protein behaftet war, die ihr dabei halfen, Antikörperreaktionen auszuweichen (das Spike-Protein ermöglicht dem Virus, in Wirtszellen einzudringen). Wissenschaftler wie Bloom waren verblüfft darüber, wie schnell diese Veränderungen in aufeinanderfolgenden Post-Omicron-Varianten auftraten.
Und das war nicht einmal der überraschendste Aspekt von Omicron, sagt Ravindra Gupta, Virologe an der Universität Cambridge, Großbritannien. Kurz nach dem Auftauchen der Variante stellten sein Team und andere fest, dass Omicron im Gegensatz zu früheren SARS-CoV-2-Varianten wie Delta, die die Zellen der unteren Atemwege der Lunge begünstigten, es vorzog, die oberen Atemwege zu infizieren. „Zu dokumentieren, dass ein Virus im Verlauf einer Pandemie sein biologisches Verhalten verändert hat, war beispiellos“, sagt Gupta.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 26.05.2025 13:59:39
