Die nächste gefährliche Covid-Variante ist wahrscheinlich bereits da draußen, sagen britische Wissenschaftler. Wir wissen es einfach noch nicht

Jeden Tag kommen Lieferwagen mit Kisten voller Virusproben aus ganz Großbritannien am Sanger Institute an. Die grünen Kisten werden in einen begehbaren Gefrierschrank in Industriegröße geladen, der auf dem Parkplatz aufgestellt ist.

Zu diesem Zeitpunkt gibt es keine Wattestäbchen mehr. Die Proben – sowohl positive als auch negative – befinden sich in einer Lösung dessen, was nach dem ersten Test übrig geblieben ist. Die Wissenschaftler brauchen nicht viel.

Im Labor ist ein Roboter so programmiert, dass er nur die positiven Proben von einer kleinen, muffinartigen Plastikplatte aus Muffin entnimmt und auf einem separaten Tablett konsolidiert, das von Hand verschlossen wird. Hunderte von Proben werden in einer einzigen Durchstechflasche zusammengefasst. In einem anderen Labor werden Chemikalien hinzugefügt und mit einer kleinen Maschine geschüttelt und dann zwischen zwei Glasstücken dünn gepresst. Die Glasplatte wird in einen der riesigen Sequenzer eingesetzt, eine laut summende Maschine, die wie ein High-Tech-Fotokopierer aussieht.

Fünfzehn Stunden später spuckt der Computer so viele genetische Daten aus, dass ganze Serverfarmen außerhalb des Standorts erstellt wurden, um sie zu speichern. Der Prozess dauert von Anfang bis Ende etwa fünf Tage. Allein in diesem Labor werden wöchentlich rund 10.000 Proben sequenziert – rund ein Viertel der weltweit sequenzierten Gesamtzahl.

Dann kommt der schwierige Teil: Alle diese Daten durchkämmen.

"Wir suchen nach Mutationen, die es dem Virus ermöglichen könnten, entweder übertragbarer zu sein oder schwerere Krankheiten zu verursachen, und insbesondere jetzt, da Impfstoffe weltweit eingeführt werden, suchen wir möglicherweise nach Mutationen, von denen wir glauben, dass sie das Virus beeinflussen könnten." Fähigkeit der Impfstoffe, Menschen zu schützen ", sagte Ewan Harrison, ein Mikrobiologe, der das Netzwerk von Wissenschaftlern koordiniert, die an der Genom-Operation Covid-19 in Großbritannien arbeiten.

Harrison erklärt, dass Sie sehen können, wie sich das Virus durch die Community bewegt hat und wo es Gruppen von Infektionen gegeben hat – einschließlich Super-Spreader-Ereignissen, wenn Sie genügend Populationen sequenzieren. "Das ist wirklich mächtig … das ist wirklich der Kern dessen, wofür virale Sequenzierung gedacht ist", sagte er.

Harrison hat eine führende Rolle im Covid-19 Genomics UK-Konsortium (COG-UK) gespielt, einem Team von Hunderten von Wissenschaftlern an Universitäten und Labors im ganzen Land, die zu Beginn der Pandemie entstanden sind und gemeinsam daran gearbeitet haben, einen Sinn zu schaffen der zu sequenzierenden genetischen Daten.

Suche nach der UK-Variante

"Die Leute in Kent hatten nicht alle Hauspartys und gingen in denselben Supermarkt", sagte Ruairidh Villar, Sprecher von Public Health England, gegenüber CNN. Seine Wissenschaftlerkollegen schlossen schlechtes Benehmen schnell aus.

Und dennoch stiegen die täglichen Fallzahlen in der gesamten Grafschaft weiter an, selbst während sie in den meisten anderen Teilen des Vereinigten Königreichs, die unter nationaler Sperre standen, zurückgingen.

Sie fanden den Schuldigen in der britischen Genomdatenbank, die zu diesem Zeitpunkt etwa eine von zehn positiven Covid-19-Proben im Land abdeckte.

Es dauerte nicht lange, bis B.1.1.7 in der Hauptstadt und im ganzen Land entdeckt wurde. Es wurde inzwischen in mindestens 70 Ländern und den meisten US-Bundesstaaten entdeckt. Die CDC sagt, dass es bis März der dominierende Coronavirus-Stamm in den USA werden könnte.

Ravi Gupta, Professor an der Universität Cambridge, sagte, basierend auf der Geschwindigkeit, mit der es sich in Großbritannien ausbreitete: "Es ist wahrscheinlich, dass dasselbe in den USA passieren wird."

In seinem Labor zeigte Gupta CNN einen "phylogenetischen Stammbaum" – das Äquivalent von ancestry.com für Covid-19. Auf diesem Baum sieht B.1.1.7 aus wie ein zweiter Cousin, der zweimal aus dem ursprünglichen Coronavirus entfernt wurde, das erstmals in Wuhan, China, identifiziert wurde. Der genetische Unterschied beträgt 23 Mutationen, aber die wirkliche Seltsamkeit ist, dass B.1.1.7 so wenige nahe "Verwandte" hat.

"Wir haben nur sehr wenige gefunden – praktisch keine Sequenzen, die in hohem Maße mit der B.1.1.7-Variante verwandt sind. Mit anderen Worten, sie ist aus dem Nichts aufgetaucht", sagte Gupta.

Es ist unwahrscheinlich, dass Wissenschaftler jemals "Patient Null" der neuen Variante finden, aber sie haben eine Theorie.

Gupta verglich das Virus seines Patienten, der schließlich starb, mit der Sequenzierungsdatenbank und stellte fest, dass bereits ein Virus im Umlauf war, das eine Schlüsselmutation mit seinem Patienten teilte: B.1.1.7.

"Es war wirklich auffällig zu sehen", sagte er. Der Patient hatte kein B.1.1.7, aber das Volumen der Mutationen in seinem Körper zeigte für Gupta, dass es "sehr, sehr wahrscheinlich" ist, dass es sich bei einem B.1.1.7 "Patient Null" um eine immungeschwächte Person handelt . Harrison glaubt das auch.

Impfstoffe gegen ein sich änderndes Virus

Guptas vorveröffentlichte Laboruntersuchungen zeigen, dass der Pfizer / BioNTech-Impfstoff die britische Variante nach einer Dosis immer noch wirksam schlägt, wenn auch etwas weniger im Blut von Patienten über 80 Jahren. Andere Studien mit verschiedenen Impfstoffen haben ähnliche Ergebnisse gezeigt. Dies gilt jedoch möglicherweise nicht für jede kommende Variante.

Es gibt bereits Bedenken hinsichtlich einer verminderten Wirksamkeit des Impfstoffs bei der südafrikanischen Variante, was Impfstoffhersteller wie Pfizer und Moderna dazu veranlasst, an Auffrischungsimpfungen zu arbeiten, um mit dem sich ändernden Virus Schritt zu halten.

Erst diese Woche sagte Public Health England, dass eine kleine Stichprobe von B.1.1.7-Fällen aus Großbritannien eine neue Mutation enthält, die auch in der südafrikanischen Variante vorhanden ist. Frühe Laboruntersuchungen legen nahe, dass die sogenannte "Fluchtmutante" dem Virus helfen kann, von Impfstoffen produzierten Antikörpern auszuweichen – was sie möglicherweise weniger wirksam macht.

Gupta hält die Besorgnis über diese Varianten für verdient. "Diese Viren sind bereits auf dem Weg, resistenter gegen das Immunsystem und gegen Impfstoffe zu werden", sagte er.

Die britische Variante hat, wie andere auch, Änderungen am sogenannten "Spike-Protein", dem Teil des Virus, der ihm hilft, in eine menschliche Zelle einzudringen. Wissenschaftler glauben, dass dies der Grund sein könnte, warum es übertragbarer ist als frühere Stämme und auch Sorgen für den Impfstoff verursacht, da die derzeit entwickelten Arbeiten mit dem Spike-Protein arbeiten.

Bevor Impfstoffe an das sich ändernde Virus angepasst werden können, müssen die Proben sequenziert werden. Das Sanger Institute macht zusammen mit 16 kleineren britischen Labors rund die Hälfte des weltweiten Sequenzierungsaufwands aus. Viele Länder sind überhaupt nicht in der Lage, Covid-19-Proben zu sequenzieren.

"Wir sprechen über die UK-Variante und die südafrikanische Variante sowie die Brasilien-Variante – aber die Ironie ist wahrscheinlich, dass dies nur die Länder sind, die über erweiterte Sequenzierungskapazitäten verfügen und (die Varianten) möglicherweise anderswo entstanden sind, aber wir werden es einfach nicht wissen und es kann andere geben ", sagte Villar.

Gupta und Harrison halten es für wahrscheinlich, dass es bereits gefährliche Varianten des Virus gibt, die sich in Ländern ausbreiten, in denen Wissenschaftler keine neuen Varianten erkennen können, sobald sie entstehen.

"Diese immungeschwächten Personen sind auf der ganzen Welt verstreut", sagte Gupta. "Es ist also sehr wahrscheinlich, dass es unentdeckte Varianten gibt."

Die britische Regierung hat Pläne angekündigt, ihre Sequenzierungsarbeit auf Länder auszudehnen, die ihre eigenen nicht machen können. Die genauen Details werden noch ausgebügelt.

"Es wird versucht, Länder zu finden, die nicht in der Lage sind, sich selbst zu sequenzieren (oder nur über eine sehr geringe Kapazität verfügen), um unser globales Bewusstsein für Mutationen zu verbessern, die absolut verheerende Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit haben könnten", sagte Villar. "Das bringt natürlich weltweit unglaubliche Vorteile, schützt aber auch Großbritannien vor Varianten, die auch hier die Öffentlichkeit gefährden könnten."

Villar ist sich sicher, dass das Sanger Institute an den Bemühungen beteiligt sein wird und dass die britische Regierung eine "signifikante Steigerung der Sequenzierungs- und Analysekapazität" plant, um im globalen Kampf gegen Covid-19 zu helfen.

Harrison ist sich nicht sicher, welche Rolle er spielen wird oder wann er zu seinem alten Job zurückkehren wird. Vor einem Jahr untersuchte er, warum Menschen mit Methicillin-resistentem Staphylococcus aureus (MRSA) – einem gefährlichen, antibiotikaresistenten Bakterienstamm – kolonisiert werden, bevor sie zu "Project Heron" umgeleitet werden.

Andere sequenzierten menschliche Genome, Pflanzen, Parasiten oder Krebszellen. All das wurde für etwas viel Dringenderes auf Eis gelegt.

"Es war ein langes, langes Jahr", sagte er. "Aber weißt du, ich denke, wir sind alle sehr stolz auf das, was wir im Hinblick auf das Genomik-Programm erreicht haben."