Coronaviren: Erreger mit pandemischem Potenzial

Die aktuelle „Covid-19“-Pandemie geht auf ein neuartiges Coronavirus zurück. Auf viele Fragen rund um „SARS-CoV-2“ kann die Forschung derzeit noch keine belastbare Antwort geben, viele andere Coronaviren sind hingegen bereits grundlegend erforscht.

Coronaviren

Coronaviren, die den Menschen infizieren können, sind bereits seit längerem bekannt.

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In der Vergangenheit wurden bereits viele Varianten von Coronaviren beschrieben und erforscht. Die meisten sind für den Menschen ungefährlich oder lösen nur milde Krankheitssymptome aus. Manche dieser Erreger können jedoch ernste Infektionen hervorrufen, die bei besonders schwerem Verlauf bis zum Tod führen können.

Welche Coronaviren gibt es und wie gefährlich sind sie für den Menschen?

Zur Familie der Coronaviren gehören viele unterschiedliche Krankheitserreger. Coronaviren befallen neben Menschen auch Säugetiere sowie Vögel. Bei den Säugetieren können sowohl Wildtiere wie beispielsweise Fledermäuse, Haustiere wie Katzen und auch Nutztiere infiziert werden. So sind bei Hühnern und Schweinen wirtschaftlich bedeutsame Krankheitsausbrüche beschrieben, die auf Coronaviren zurückgeführt werden können. Häufig sind Coronaviren spezifisch für eine Tierart und gehen von ihrem Wirtstier nicht auf andere Arten über. Es gibt jedoch auch einige Coronaviren, die eine Vielzahl verschiedener Tierarten infizieren können.

Der Name „Coronavirus“ leitet sich von dem lateinischen Wort corona ‚Kranz, Krone‘ ab. Betrachtet man das Virus unter dem Elektronenmikroskop, sind dornenartige Strukturen erkennbar, die auf der kugelförmigen Hülle des Virus sitzen. Diese Fortsätze sind Teile des sogenannten „Spike“-Proteine (englisch für Dorne, Stachel). Das Virus nutzt diese Eiweiße, um an eine Zelle im Mensch oder Tier „anzudocken“ und in sie einzudringen.

Coronaviren im Menschen: Vier „alte Bekannte“ mit eher geringfügigen Auswirkungen

Coronaviren, die Menschen infizieren, sind bereits seit den 1960er Jahren bekannt. Vier dieser sogenannten „humanen“ Coronaviren sind weit verbreitet und bereits seit langer Zeit auf den Menschen angepasst. Sie tragen die Kürzel hCoV-229E, -OC43, -NL63, und -HKU1. Diese Coronaviren lösen meist vergleichsweise geringfügige Erkältungskrankheiten oder Durchfallsymptome aus.
Arbeiten im BMBF-Verbund „Ökologie und Pathogenese von SARS“ legen nahe, dass solche Coronaviren vor etwa 100 bis 200 Jahren vom Tier auf den Menschen übergangen sein könnten. Auch gibt es Hinweise, dass dies mit einer epidemischen oder pandemischen Verbreitung einhergegangen sein könnte.

SARS, MERS, Covid-19: Drei „neue Eindringlinge“ mit gefährlichen Folgen

Drei Coronaviren aber sind neueren Ursprungs und stehen mit größeren Krankheitsausbrüchen sowie schwerwiegenden Atemwegserkrankungen im Zusammenhang. Hierzu zählen das SARS-Coronavirus-1, das MERS-Coronavirus sowie das SARS-Coronavirus-2 (SARS-CoV-2). SARS-CoV-2 ist verantwortlich für die Coronavirus-Pandemie 2020 und trat erstmals zum Jahresende 2019 auf. Er kann die lebensbedrohliche Lungenerkrankung „Coronavirus disease 2019“, kurz Covid-19, auslösen.

Doch auch die ersten beiden Coronaviren verursachten Infektionsketten in größerem Ausmaß. Das bis dahin unbekannte SARS-Coronavirus-1 infizierte in den Jahren 2002/2003 über 8.000 Menschen in insgesamt 26 verschiedenen Ländern und führte zu 800 Todesfällen weltweit. Ab 2012 traten erneut Ausbrüche schwerer Lungenerkrankungen auf mit unklarem Ursprung auf, zunächst vor allem in Ländern der arabischen Halbinsel. Sie konnten auf ein weiteres, damals neuartiges Coronavirus zurückgeführt werden, das MERS-Coronavirus. Auch dieser Erreger konnte sich in vielen Ländern verbreiten. Weltweit wurden rund 2.500 laborbestätigte Infektionen gezählt sowie mehr als 850 Todesfälle.

Woher kommen neue Coronaviren?

Neue Coronaviren, die Menschen infizieren können, könnten ihren Ursprung in Wildtieren haben. So existiert eine Vielzahl unterschiedlicher Coronaviren in Fledermäusen, wie unter anderem die Arbeiten im BMBF-Forschungsverbund „Ökologie und Pathogenese von SARS“ zeigen konnten. Für die Tiere selbst sind sie ungefährlich. Zufällige Mutationen und Rekombinationen könnten die Viren ändern, so dass sie vom ursprünglichen Wirtstier auch auf andere Tierarten übergehen und sich hier vermehren können. Bei den drei pandemisch relevanten Coronaviren SARS-CoV-1, MERS-Coronavirus und SARS-CoV-2 gibt es Hinweise auf einen solchen Ursprung in Fledermäusen. Beim MERS-Coronavirus scheint darüber hinaus das Dromedar als Zwischenwirt relevant zu sein, bei SARS-CoV-1 möglicherweise Schleichkatzen. Ob auch beim neuen Erreger SARS-CoV-2 solche Zwischenwirte existieren, wird zurzeit erforscht.

BMBF unterstützt die Erforschung von Coronaviren bereits seit 2006

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Deutschland haben eine Vielzahl grundlegender Erkenntnisse zu Coronaviren geliefert. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt ihre Forschung seit dem Jahr 2006. Im Zuge einer gemeinsamen Forschungsvereinbarung zu Zoonosen mit dem Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz und dem Bundesministerium für Gesundheit sowie seit 2016 mit dem Bundesministerium für Verteidigung wurden ressortübergreifend  Förderinitiativen auf den Weg gebracht.  Die lange Unterstützung für den Förderschwerpunkt „Zoonotische Infektionserkrankungen“, die „Nationale Forschungsplattform zu zoonotischen Infektionserkrankungen“, und das „Nationale Forschungsnetz zoonotische Infektionserkrankungen“ hat weltweit renommierte Erkenntnisse über Coronaviren ermöglicht. Zudem haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler spezielle Analyseverfahren und Testmodelle entwickelt, die in der aktuellen Corona-Pandemie verlässlich und sicher angewendet werden können. Diese Grundlagen sind unabdingbar, um das neue Coronavirus SARS-CoV-2 sowohl gezielt als auch schnell analysieren zu können und dessen Gemeinsamkeiten zu bereits bekannten Viren zur Entwicklung von Medikamenten und Impfstoffen nutzen zu können.

Die Erforschung des neuen Coronavirus SARS-Cov-2 treibt das BMBF  darüber hinaus seit 2020 mit umfassenden Förderinitiativen gezielt voran.

Der One-Health-Ansatz der Zoonosenforschung

Mit Blick auf die Ursachen von Zoonosen hat sich inzwischen eine ganzheitliche Betrachtungsweise durchgesetzt, der „One Health“-Ansatz. Dieser nimmt die vielfältigen Wechselwirkungen zwischen Mensch, Tier und Umwelt in den Blick. Entsprechend hat sich in Forschung und Entwicklung eine interdisziplinäre Zusammenarbeit der Human- und Veterinärmedizin mit der Biologie, der Umweltforschung, den Agrarwissenschaften, der Lebensmitteltechnik und dem öffentlichen Veterinär- und Gesundheitsdienst etabliert. Der One-Health-Ansatz wird ebenfalls durch die Förderinitiativen des BMBF verfolgt.

(veröffentlicht am 4. Mai 2020)

Originalpublikationen (Auswahl):

Pfefferle S, Oppong S, Drexler FS, et al. Distant Relatives of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus and Close Relatives of Human Coronavirus 229E in Bats, Ghana. Emerg Infect Dis. 2009 Sep; 15(9): 1377-1384.doi: 10.3201/eid1509.090224

Corman VM, Rasche A, Diallo TD, et al. Highly Diversified Coronaviruses in Neotropical Bats. J Gen Virol. 2013 Sep;94(Pt 9):1984-1994. doi: 10.1099/vir.0.054841-0.

Meyer B, Müller MA, Corman VM, et al. Antibodies against MERS Coronavirus in Dromedary Camels, United Arab Emirates, 2003 and 2013. Emerg Infect Dis. 2014 Apr; 20(4): 552–559. doi: 10.3201/eid2004.131746

Ergebnisse der Gesundheitsforschung

Dromedare werden in den arabischen Ländern unter anderem für den Rennsport gehalten. Mit MERS infizierte Tiere leiden häufig nur unter einem harmlosen Schnupfen. Wenn sich der Mensch infiziert, kann es zu schweren Lungenerkrankungen kommen.

Ausbreitung von gefährlichen Viruserkrankungen verhindern

Das Middle East Respiratory Syndrome (MERS) ist eine schwere Lungenerkrankung, die von einem Virus – dem MERS-Coronavirus – ausgelöst wird.

 Am MERS-Coronavirus erkranken nicht nur junge Dromedare. Bei Menschen verursacht das Virus schwere Atemwegserkrankungen.

MERS-Coronavirus: Erster Impfstoff wird klinisch geprüft

Bislang gibt es gegen das MERS-Coronavirus (MERS steht für Middle East Respiratory Syndrom) keinen wirksamen Impfstoff und kein spezifisch wirkendes Medikament.

Besonders in Fledermäusen existiert weltweit und auch in Europa ein enorm großes Reservoir an neuen Coronaviren, von denen neue SARS-Epidemien ausgehen könnten.

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