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SARS-CoV-2: Die Virus-Surveillance ausbauen

Fischer-Fels, Jonathan

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Die Coronavirusvariante B.1.1.7 aus Großbritannien hat Deutschland erreicht. Erste Analysen ergaben eine 30 bis 70 Prozent höhere Ansteckungsgefahr der Virusmutante. Während die Sequenzierungen anlaufen, fürchten Experten um die bisherigen Fortschritte in der Pandemiebekämpfung.

Viren mutieren und können neue Eigenschaften ausbilden. Eine bessere molekulare Surveillance soll einen Überblick über die Verbreitung der Varianten geben. Foto: Science Photo Library/Tim Vernon
Viren mutieren und können neue Eigenschaften ausbilden. Eine bessere molekulare Surveillance soll einen Überblick über die Verbreitung der Varianten geben. Foto: Science Photo Library/Tim Vernon

Rund 3 000 Genomsequenzen von SARS-CoV-2 wurden bislang in Deutschland untersucht. Die neue Mutante B.1.1.7 fand sich dabei mittlerweile in 17 Proben aus sieben Bundesländern (Stand 15. Januar). Trotz dieser niedrigen Zahl sind Experten besorgt: Erste epidemiologische Modelle aus England legen nahe, dass die B.1.1.7-Mutante ansteckender ist und somit bislang verbreitete Varianten von SARS-CoV-2 verdrängen könnte. In der südenglischen Region Kent war die Variante im September 2020 erstmals nachgewiesen worden. Im November machte die Mutante bereits rund 23 Prozent aller sequenzierten Abstriche aus. Bis Dezember war der Anteil auf 60 Prozent gestiegen. „Wenn sich diese neue Variante tatsächlich auch bei uns durchsetzt, dann haben wir ein Problem“, sagte Prof. Dr. med. Isabella Eckerle, Leiterin der Forschungsgruppe für neu auftretende Viren in der Abteilung für Infektionskrankheiten der Universität Genf bei einem Expertengespräch des Science Media Centers. Denn Deutschland schaffe es schon mit den aktuell kursierenden Virusvarianten nicht, die Fallzahlen maßgeblich zu senken. Eine ansteckendere Variante würde die Umsetzung der Schutzmaßnahmen weiter massiv erschweren, erklärte die Virologin.

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Nach weltweit mehr als 90 Millionen Infektionen und Abermilliarden Replikationszyklen ist SARS-CoV-2 bereits zigtausende Male mutiert. Weltweit zirkulieren viele verschiedene Virusvarianten, meist mit unveränderter Virulenz. Doch unabhängig voneinander traten nun Virusmutanten mit möglicherweise neuen Eigenschaften in Großbritannien, Südafrika, Brasilien und Japan in Erscheinung. Teilweise tragen sie die gleichen Veränderungen, beispielsweise in dem für das Spike-Protein kodierenden Gen. An anderen Stellen sind sie dagegen unterschiedlich mutiert.

Genaue Analysen, ob und wie die Mutationen der Variante B.1.1.7 ihre viralen Eigenschaften verändern, stehen noch aus. Doch ihr Genom findet sich bereits in Sequenzierungen aus mindestens 50 Ländern. Mithilfe solcher Daten, die in internationalen Genombanken gesammelt würden, könnten Ausbreitungsmuster neuer Virusstämme verfolgt werden, sowohl global als auch innerhalb eines Landes, erklärte der Abteilungsleiter für Infektionskrankheiten beim Robert Koch-Institut (RKI), Prof. Dr. med. Martin Mielke.

Die molekulare Surveillance

Die bisher aus Deutschland bekannten B.1.1.7-Nachweise stammen überwiegend von PCR-Proben aus 2020. Meist waren die Betroffenen für die Feiertage von oder nach Großbritannien gereist. Sieben der Fälle traten in Nordrhein-Westfalen auf, weitere wurden aus Baden-Württemberg, Bayern, Niedersachsen, Sachsen, Hessen und Berlin gemeldet. Aber auch die südafrikanische Mutante hat mittlerweile vereinzelt ihren Weg nach Deutschland gefunden. Es ist zu erwarten, dass weitere Mutationen folgen werden. Daher gewinne die Beobachtung der in der Bevölkerung kursierenden Virusmutationen zunehmend an Gewicht, betonte Mielke. Um die molekularen Veränderungen des Coronavirus frühzeitig zu erkennen, sequenziert in England das COVID-19 Genomics Consortium (COG-UK) etwa jede 15. PCR-positive Probe. Der Zusammenschluss aus öffentlichen Gesundheitseinrichtungen und Forschungsinstituten hat mittlerweile mehr als 180 000 verschiedene Virusgenome in die internationalen Genomregister eingetragen. Damit ist die molekulare Surveillance von SARS-CoV-2 dort deutlich umfangreicher als in den meisten anderen Ländern. Finanziert wird dies mit rund 20 Millionen Pfund vom britischen Ge­sund­heits­mi­nis­terium, dem Forschungsministerium sowie dem Wellcome Sanger Institut.

Dass die Möglichkeiten zur molekularen Surveillance in Deutschland zu gering seien, hatte die Gesellschaft für Virologie gemeinsam mit der Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie bereits im November 2019 in einem Brief an das Bundesministerium für Gesundheit (BMG) kritisiert. Darin hieß es, die finanzielle Ausstattung sei unzureichend und es fehlten „übergeordnete Technologieplattformen, zum Beispiel für Genomsequenzierung und Bioinformatik“.

Fünf Prozent werden überwacht

Erst im Januar 2021 legte das BMG einen Verordnungsentwurf zur Regelung und Finanzierung der Sequenzierungen vor. Bis zu fünf Prozent aller deutschen PCR-positiven SARS-CoV-2-Proben sollen demnach künftig einer Genomanalyse unterzogen werden. Labore und andere Einrichtungen, die die technischen und personellen Ressourcen dafür haben, werden verpflichtet, ihre Daten an das RKI weiterzuleiten. Auch müssen sie angeben, ob die Sequenzen in Genomdatenbanken eingetragen werden dürfen. Damit sollen laut Mielke doppelte Einträge vermieden werden. Wenn möglich sollen die sequenzierenden Labore und Einrichtungen zudem weitere Metadaten übermitteln, etwa das Datum der Probeentnahme oder die Postleitzahl der Patienten. Pro Genomentschlüsselung können sie anschließend 200 Euro bei den zuständigen Kassenärztlichen Vereinigungen abrechnen. Die Gelder dafür kommen aus dem Bundeshaushalt und werden über das Amt für Soziale Sicherung (BAS) abgerechnet, wie es bereits mit den Kosten für die PCR-Tests geschieht.

Die Verordnung wird laut dem Entwurf vorerst bis Ende Juli 2021 gelten. Sollte bis dahin die Inzidenz über zwei Wochen hinweg unter durchschnittlich 10 000 Neuinfektionen pro Tag fallen, erhöht sich der Anteil der zu sequenzierenden PCR-positiven Proben auf zehn Prozent. Details zur Dokumentation und Abrechnung soll die Kassenärztliche Bundesvereinigung festlegen.

In Deutschland werden die stichprobenartigen Genomanalysen von SARS-CoV-2 meist vom Konsiliarlabor für Coronaviren an der Berliner Charité sowie vom eigenen Labor des RKI übernommen. Hinzu kommen privat geführte Labore, die Genomsequenzierungen durchführen können. Der Verein der akkreditierten Labore in der Medizin (ALM) teilte mit, über ausreichende Kapazitäten für die angestrebten fünf Prozent zu verfügen. „Mehrere unserer Labore sind darauf vorbereitet, diese wichtige Arbeit zu leisten und die Daten aus ihrer Sequenzierung beizusteuern“, erklärte Evangelos Kotsopoulos, Vorstandsmitglied der ALM.

Die notwendigen Geräte sowie das Personal seien vorhanden. Der Flaschenhals sei jedoch die aufwendige bioinformatische Bearbeitung der großen Datenmengen. Eine einzige Sequenzierung erzeuge mehrere Gigabyte an Daten, die formatiert und übermittelt werden müssten. Auch viele Forschungslabore, universitäre Labore sowie gut ausgestattete Landeslabore mancher Bundesländer können Genome sequenzieren. Deren Kapazitäten seien jedoch nur bedingt skalierbar, meinte der stellvertretende Vorstandsvorsitzende der ALM, Prof. Dr. med. Jan Kramer. Noch fehle in Deutschland ein einheitlicher Prozess für eine flächendeckende repräsentative molekulare Surveillance von SARS-CoV-2, erklärte Dr. med. Michael Müller, der erste Vorstandsvorsitzende der ALM. Doch mit vermehrten Sequenzdaten könne künftig nicht nur die Verbreitung hierzulande verfolgt werden. Auch europäische Nachbarländer würden von dem Wissen profitieren.

Tests und Impfungen sicher

B.1.1.7 trägt 23 Mutationen, die die Variante vom Wildtyp aus dem chinesischen Wuhan unterscheiden. Acht davon betreffen allein das Gen für das Spike-Protein, das stetigem Selektionsdruck ausgesetzt ist und daher häufig Mutationen aufweist. Bei PCR-Tests, die dieses Gen als Zielregion nutzen, könne das Ergebnis teilweise negativ sein, erklärte Müller. Schon im Vereinigten Königreich sei aufgefallen, dass einer von drei verwendeten Primern nicht amplifiziert werden konnte. Für die in Deutschland verwendeten PCR-Testsysteme mit mindestens zwei Primern habe dies jedoch nur wenig Relevanz, so der Facharzt für Labormedizin.

Theoretisch könne mithilfe spezieller Primer künftig auch per PCR zwischen den Varianten unterschieden werden, erklärte RKI-Abteilungsleiter Mielke. Bei den Antigentests sei es aufgrund der verschiedenen Zielantigene unterschiedlicher Anbieter noch unklar, inwieweit die Mutante einem Test möglicherweise entgehen könne. Erneute Validierungen laufen derzeit bei den Herstellern. Die bisher untersuchten Antigentests hätten B.1.1.7 aber sicher nachweisen können, so Mielke.

Offen ist bislang die Frage, ob die Entscheidung Großbritanniens, zwischen den beiden Impfdosen einen Abstand von bis zu zwölf Wochen zu erlauben, die Vermehrung impfstoffresistenter Varianten fördern könnte. Das Paul-Ehrlich-Institut betont, dass die zugelassenen mRNA-Impfstoffe zumindest gegen die bislang bekannten Mutanten wirksam seien. Sollte sich durch neue Mutationen hieran etwas ändern, sei es möglich, die Impf-mRNA „innerhalb von Wochen“ anzupassen und die modifizierten Impfstoffe in einem beschleunigten Verfahren zuzulassen. Jonathan Fischer-Fels

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