Medizin: Die Tricks der Corona-Variante: So entkommt Omikron dem Immunsystem
An der Universität wird an der Omikron-Variante des Virus geforscht.
Foto: ReutersBerlin. Nach den Berichten aus Südafrika und Großbritannien dürfte es niemanden mehr überraschen, dass sich die jüngste Coronavirus-Variante Omikron nun auch in Deutschland rasant ausbreitet. Der Grund dafür ist nicht allein Omikrons erhöhte Infektiosität, etwa 2,5- bis 3,5fach ansteckender als die Delta-Variante, sondern auch die ausgeprägte Fähigkeit zur „Immunflucht“:
Auch zweifach Geimpfte, gesunde Personen mittleren Alters erkranken an Covid-19. Vor einer Infektion sind doppelt Geimpfte nur noch zu etwa 25 Prozent geschützt, mit einer Boosterimpfung sind es etwa 80 Prozent.
Seit jeher finden Erreger, vom Coronavirus bis zum Malaria-Parasiten, Wege, dem Immunsystem des Menschen zu „entkommen“. Solche „Immunevasion“ findet sich etwa beim Erreger der Schlafkrankheit, eine ohne Behandlung tödlich verlaufende Tropenseuche.
Die Einzeller, Trypanosomen, können die Moleküle auf ihrer Zelloberfläche in regelmäßigen Abständen austauschen und somit ihr Erscheinungsbild ändern. Bis das Immunsystem das neue Muster erkannt und passende Antikörper gebildet hat, hat sich der Erreger schon wieder verwandelt.
Die Omikron-Variante hat mindestens zwei Tricks in petto, um Antikörper, die nach einer Infektion oder Impfung vom Immunsystem gebildet wurden, ins Leere laufen zu lassen. Das Spike-Protein, mit dem die Viren in die Zellen gelangen, weist bei Omikron 37 Mutationen im Vergleich zum ursprünglichen Sars-Cov-2-Virus aus Wuhan auf. 15 davon finden sich an jener entscheidenden Stelle, mit der das Spikeprotein an den ACE-2-Rezeptor menschlicher Zellen andockt.
Molekularer Schlüssel
Von den 15 Änderungen sind neun in einer Untereinheit, dem rezeptorbindenden Motiv lokalisiert. Es ist gewissermaßen der molekulare Schlüssel, mit dem das Virus den ACE-2-Rezeptor so manipuliert, dass es in das Innere der Zelle gelangen kann. Die Antikörper des Immunsystems, die dieses rezeptorbindende Motiv verkleben können, verhindern, dass der Schlüssel in das „ACE-2-Schloss“ gelangt.
Doch bei Omikron hat sich das rezeptorbindende Motiv des Spike-Proteins stark verändert verglichen mit dem ursprünglichen Spike-Molekül, das die Körperabwehr durch die Impfung oder Erkrankung mit dem Virustyp aus Wuhan kannte: Die Antikörper sind nicht mehr „passgenau“, die Abschottung des Spike-Proteins vom Rezeptor funktioniert nicht mehr richtig.
Einem weiteren Trick kam die Forschergruppe um die Molekularbiologin Rommie E. Amaro der University of California, San Diego, auf die Schliche. Die Wissenschaftler haben ein Computer-Modell des Spike-Proteins entwickelt, in dem die dreidimensionale Struktur Atom für Atom nachgebildet wird. In dem Modell lassen sich die atomaren Kräfte, die das Spike-Protein in ihrer dreidimensionalen Form zusammenhalten, sichtbar machen.
Die Wissenschaftler beobachteten, dass bei Omikron das Spike-Protein stärker elektrisch positiv aufgeladen ist, als es bei den früheren Varianten der Fall war. Dies wiederum führt dazu, dass von der Schleimhaut im Nasen-Rachen-Raum abgesonderte klebrige Zucker-Eiweiß-Moleküle, Muzine genannt, sich enger an das Spike-Protein „anschmiegen“ und so das rezeptorbindende Motiv vor dem Angriff durch Antikörper schützen.
Bereits kurz nach der Entdeckung der Omikron-Variante in Südafrika überprüften Virologen im Labor, ob durch Erkrankung oder Impfung erzeugte schützende Antikörper in der Lage sind Omikron zu „neutralisieren“, also unschädlich zu machen.
Dabei zeigte sich, dass die Antikörper, die das Immunsystem nach einer Infektion mit der Delta-Variante erzeugt, bereits nach drei Monaten so stark zurückgegangen sind, dass sie Omikron nicht mehr neutralisieren können. Diese Erkenntnis hat die Bundesregierung dazu veranlasst, den Genesenenstatus – also den Zeitraum in dem ein Genesender durch Antikörper vor einer Infektion geschützt ist – auf drei Monate zu verkürzen.
Der bestmögliche Schutz vor schwerer Covid-19-Erkrankung oder gar dadurch bedingtem Tod ist nach wie vor die Impfung – auch wenn selbst die Dreifachimpfung eine Infektion mit Omikron nicht völlig ausschließen kann.
Foto: dpaEine Gruppe um die Virologin Annika Rössler von der medizinischen Universität Innsbruck hat untersucht, wie gut Blutserum von Personen, die mit unterschiedlichen Impfschemata immunisiert wurden, die Alpha-, Beta-, Delta- und Omikron-Variante inaktiviert.
Während zwischen den älteren Virusvarianten so gut wie kein Unterschied bestand, war die neutralisierende Wirkung der Blutseren gegenüber Omikron um einen Faktor sieben bis acht geringer als bei der Delta-Variante. Nach einer Zweifachimpfung mit der Astra-Zeneca-Vakzine war überhaupt keine Neutralisationswirkung mehr nachweisbar.
Nach einer Grundimmunisierung mit einem der beiden mRNA-Impfstoffe von Biontech/Pfizer oder Moderna blieb eine geringe Neutralisationskapazität erhalten. Ein Booster mit einem mRNA-Impfstoff erhöhte die neutralisierende Eigenschaft des Serums gegen Omikron, blieb aber weiterhin deutlich unter der gegen Delta.
Was die Erkenntnisse aus den virologischen Tests für die Realität bedeuten, also wie gut die Impfstoffe noch schützen, lässt sich aus bevölkerungsbasierten Studien aus Dänemark, Kanada und vor allem Großbritannien ableiten: Eine Zweifachimpfung mit dem Astra-Zeneca Impfstoff schützt zwar noch vor schwerer Covid-19-Erkrankung nach Omikron-Infektion, aber nicht mehr vor einem leichten Krankheitsverlauf, zeigten Wissenschaftler der UK Health Security Agency bereits Mitte Dezember.
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Nach einer Zweifachimpfung mit der Biontech-Vakzine betrug die Schutzwirkung in einem Zeitraum von zwei bis neun Wochen nach der zweiten Dosis im Mittel noch 88 Prozent, sank 15 Wochen nach der Zweitimpfung jedoch auf 37 Prozent ab. Ein Booster mit dem Biontech-Impfstoff erhöhte die Schutzwirkung auf 76 Prozent. Zum Vergleich: Für Delta betrug die Schutzwirkung 15 Wochen nach der Grundimmunisierung mit der Biontech-Vakzine 64 Prozent und 93 Prozent nach dem Booster.
Aber welches Impfschema bietet nun den besten Schutz vor Omikron-bedingter Covid-19-Erkrankung? Dazu werteten Forscher der UK Health Security Agency Daten über insgesamt rund 170.000 Fälle von Covid-19-Erkrankungen nach Delta-Infektion und 204.000 Fälle nach Omikron-Infektion aus. Es zeigte sich, dass der Schutz vor einer leichten Verlaufsform nach Zweifach- oder Boosterimpfung bei einer Infektion durch Omikron nahezu doppelt so schnell sank wie bei einer Infektion mit der Delta-Variante.
Personen, die eine Grundimmunisierung mit der Biontech-Vakzine und dann eine Auffrischung mit dem Moderna-Impfstoff erhalten hatten, waren – zumindest über einen Zeitraum von zwei Monaten – etwas besser vor Omikron geschützt als nach einem weiteren Biontech-Booster. Die Schutzwirkung gegen eine schwere Erkrankung sank bei einer Infektion durch Omikron sechs Monate nach der Grundimmunisierung auf 52 Prozent.
Nach einer Booster-Impfung mit einem mRNA-Impfstoff stieg die Schutzwirkung deutlich auf 88 Prozent an, erreichte aber keine 100 Prozent. Daraus ergibt sich, dass selbst nach einer Booster-Impfung bei etwa jeder zehnten erwachsenen Person mit einem schweren Krankheitsverlauf zu rechnen ist.
In Deutschland gibt es weder ein Impfregister noch eine Datenbank über Notfallbehandlung in Krankenhäusern, weshalb Studien wie in Dänemark und Großbritannien hier nicht durchführbar sind. Für die Anpassung von Anti-Corona-Maßnahmen ist die Regierung daher nach wie vor auf Daten aus anderen Ländern angewiesen, etwa für das Nachjustieren der Impfschemata in Anbetracht von Omikron.
So müssen diejenigen, die den Impfstoff von Johnson & Johnson bekommen haben, der ursprünglich mit einer einzigen Dosis vor Covid-19 schützen sollte, inzwischen eine zweite Impfung und eine Booster-Impfung mit einem mRNA-Impfstoff nachweisen, um die 2G- beziehungsweise die 2G+-Regel zu erfüllen.
Ursache für all das ist eine Virusevolution, die eine Erregervariante hervorgebracht hat, die so infektiös ist, dass überall in Europa extrem hohe 7-Tage-Inzidenzen gemessen werden, und die das auch in Ländern mit Impfraten von über 90 Prozent schafft – weil Omikron eine bislang noch nie beobachtete Fähigkeit hat, das Immunsystem zu unterlaufen.