Campus Kiel - Luftbild

Genomsequenzierung bestätigt Vorkommen der britischen SARS-CoV-2 Variante in Schleswig-Holstein

Freitag, 12. Februar 2021

Wissenschaftler*innen des Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum, in Zusammenarbeit mit dem UKSH und Forschungsgruppen der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, haben durch Genomsequenzierung erste Einblicke in das Vorkommen von SARS-CoV-2 Varianten in Schleswig-Holstein in den Jahren 2020 und 2021 gewonnen. Die Ergebnisse zeigen, dass in der „ersten Welle“ im Jahr 2020 unterschiedliche Virusvarianten im Vergleich zur „zweiten Welle“ im Jahr 2021 vorkommen. In den Virusproben aus 2021 dominieren Viren der Linie 20A.EU1 (B.1.177), es konnte auch die zuerst in Großbritannien beschriebene SARS-CoV-2 „variant of concern“ 20I/501Y.V1 (B.1.1.7) nachgewiesen werden. Die weitere Dynamik der Virusvarianten wird nun in dem durch das Land Schleswig-Holstein geförderten COVID-19-SH NET Projekt prospektiv analysiert.

Die anhaltende Coronavirus-Pandemie stellt die Gesundheitssysteme weltweit vor große Herausforderungen. In verschiedenen Ländern wurden im Laufe der Pandemie neue SARS-CoV-2 Varianten nachgewiesen, wobei besonders die SARS-CoV-2 „variants of concern (VOC)“ in den letzten Monaten an Bedeutung gewonnen haben. Zu diesen Varianten gehören besonders drei Virusvarianten die sich seit September 2020 im Südosten Großbritanniens (20I/501Y.V1, B.1.1.7), in Südafrika (20H/501Y.V2, B.1.351) und in Südamerika (20J/501Y.V3, P.1, B.1.1.28.1) ausbreiten. Diese VOC haben in bestimmten geographischen Regionen andere Virus-Varianten verdrängt und stehen in Verdacht, leichter übertragbar zu sein. Dafür sollen Mutationen im sogenannten Spike Protein (S-Protein) verantwortlich sein. Das Spike Protein ist für das Andocken der Viren an Atemwegszellen zuständig. Mutationen im S-Protein können ebenfalls für die Unterscheidung der VOCs genutzt werden. Durch die erhöhte Übertragbarkeit könnten die VOC potenziell die Epidemie wieder verstärken und zu einer dritten Welle führen. 

Eine genaue Analyse der Ausbreitung der verschiedenen Virusvarianten ist daher dringend erforderlich, auch um weitere Fragestellungen wie z.B. die Wirksamkeit von Impfstoffen gegenüber verschiedenen Virusvarianten oder grundsätzliche Fragen zur Pathogenese der COVID-19 Erkrankung zu analysieren. 

Aus diesem Grund wurden im Jahr 2020 mit Unterstützung des Bundesministeriums für Gesundheit in enger Zusammenarbeit von verschiedenen Forschungsgruppen am Forschungszentrum Borstel  alle notwendigen Komponenten - von der „Drive thru“ Corona-Ambulanz zur Probengewinnung, über eine schnelle PCR-Diagnostik bis zur Genomsequenzierung von SARS-CoV-2 mit verschiedenen „Next Generation Sequencing“ (NGS) Verfahren – aufgebaut und etabliert. Bei der NGS-Methode handelt es sich eine modernes Hochdurchsatzverfahren, das eine parallele und kostengünstige Sequenzierung des vollständigen Erbguts der Erreger ermöglicht.

In den Jahren 2020 und 2021 wurden in der „Drive-Thru“ Corona-Ambulanz der Medizinischen Klinik Borstel Proben von mehr als 8000 Patienten auf COVID-19 getestet und in der Diagnostik mehr als 5000 SARS-CoV-2 PCR Untersuchungen durchgeführt. Um eine prospektive, genombasierte SARS-CoV-2 Überwachung zu ermöglichen, wurde die Virus- Genomsequenzierung mit nachfolgender bioinformatischer Analyse, z.B. der Varianten-bestimmung, am FZB etabliert. Insgesamt wurden bisher 167 SARS-CoV-2 Genomsequenzierungen von Proben aus 2020 und 2021 durchgeführt. Die Viren wurden in die Haupttypen klassifiziert und Mutationen im S-Protein bestimmt. Hierbei zeigte sich, dass die SARS-CoV-2 Viren aus dem Jahr 2020 hauptsächlich den Linien A und B1, die Viren aus dem Jahr 2021 hingegen hauptsächlich aus der Linie 20A.EU1 (B.1.177) (76%) stammten. Aus den 63 aktuellen SARS-CoV-2 Proben aus Schleswig-Holstein, gehörten 3 Proben zu der britischen VOC Linie 20I/501Y.V1 (B.1.1.7).

„Das Vorkommen verschiedener Virusvarianten aus den Jahren 2020 und 2021 zeigt sehr große Unterschiede und deutet eine hohe Variabilität in der Viruspopulation an, deren Bedeutung weiter untersucht werden muss“ sagt Prof. Stefan Niemann, Leiter der COVID-19-SH NET Studie am Forschungszentrum Borstel und Vorstandsmitglied im Exzellenzcluster „Precision Medicine in Chronic Inflammation“ (PMI). „Die Übertragung von Viren der VOC Linie 20I/501Y.V1 (B.1.1.7) muss in Zukunft eng überwacht werden, um ihre weitere Ausbreitung besser kontrollieren zu können.“

Im Rahmen der durch das Ministerium für Bildung, Wissenschaft und Kultur des Landes Schleswig-Holstein geförderten COVID-19-SH NET Studie werden nun weitere SARS-CoV-2 Proben aus der „Drive Thru“ Ambulanz in Borstel und der Diagnostik am Universitätsklinikum Schleswig-Holstein sequenziert, um ein genaues Bild der Dynamik der Ausbreitung verschiedener SARS-CoV-2 Varianten in Zukunft zu ermöglichen. Übergeordnete Ziele von COVID-19-SH NET sind: 1) den SARS-CoV-2 Ausbruch auf genomischer Ebene weiter zu verfolgen und Mutationen im Virusgenom auf funktioneller Ebene zu untersuchen, 2) Risikofaktoren für Patient*innen mit schweren Verläufen besser zu definieren, 3) pathogenetische und immunologische Mechanismen, die die Schwere des Krankheitsverlaufs oder aber die Entwicklung von Schutzmechanismen beeinflussen, zu bestimmen.

Kontakt

Prof. Dr. Stefan Niemann
Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum
Tel.: 4537 188 7620
E-Mail: sniemann@fz-borstel.de

Prof. Dr. Andre Franke
Institut für Klinische Molekularbiologie
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), Universitätsklinikum Schleswig-Holstein (UKSH)
Tel.: 0431 500-15110,
E-Mail: Andre.Franke@uksh.de

Abbildung

Genomsequenzierung

Überblick über die unterschiedlichen SARS-CoV-2 Varianten in Schleswig-Holstein in den Jahren 2020 und 2021. Seit der 4. KW 2021 wurde in den Proben ebenfalls die SARS-CoV-2 „variant of concern“ 20I/501Y.V1 (B.1.1.7) gefunden.

Download

Weitere Informationen

Tagesaktuelle Daten der Drive-Thru Corona Ambulanz am FZB: https://fobo.elbe.services/report/de

Über das Forschungszentrum Borstel

borstel_logo

Das Forschungszentrum Borstel ist das Lungenforschungszentrum der Leibniz-Gemeinschaft. Im Fokus stehen chronisch-entzündliche Lungenerkrankungen wie Asthma und Allergien, chronisch-obstruktive Lungenerkrankung (COPD) sowie Tuberkulose und andere infektionsbedingte Entzündungen der Lunge. Das übergeordnete Ziel der interdisziplinären Forschungsaktivitäten ist, die Ursachen und Mechanismen chronisch-entzündlicher und degenerativer Erkrankungen der Lunge aufzuklären, um daraus neue innovative Konzepte zu deren Diagnostik, Prävention und Therapie abzuleiten.


Pressetext

Forschungszentrum Borstel
Britta Weller, Tel.: 04537 188-2870, bweller@fz-borstel.de
Internet: www.fz-borstel.de


Verantwortlich für diese Presseinformation:

Oliver Grieve, Pressesprecher des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein,
Mobil: 0173 4055 000, E-Mail: oliver.grieve@uksh.de

  • Campus Kiel, Arnold-Heller-Straße 3, 24105 Kiel,
    Tel.: 0431 500-10700, Fax: 0431 500-10704
  • Campus Lübeck, Ratzeburger Allee 160, 23538 Lübeck,
    Tel.: 0451 500-10700, Fax: 0451 500-10708