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Auf den Spuren von SARS-CoV-2
Aus Puls vom 09.03.2020.
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Digitale Virenjäger Dem Coronavirus auf der Spur

Forscher der Uni Basel und der ETH Zürich verfolgen anhand von Gensequenzen den Weg des Virus rund um den Globus.

Hat sich jemand mit dem Coronavirus angesteckt, versucht man im Gespräch herauszufinden, wo und durch wen die Übertragung erfolgte. Je mehr Fälle auftauchen, desto schwieriger wird das aber – und ab einem gewissen Punkt machen Interviews keinen Sinn mehr.

Forscher in der Schweiz haben einen Weg gefunden, wie sie praktisch in Echtzeit Ansteckungsketten nachvollziehen können, ohne ein einziges Patientengespräch zu führen.

Gensequenzen verraten Gemeinsamkeiten und Unterschiede

Richard Neher und sein Team am Biozentrum der Universität Basel haben die ganze Welt im Blick. Genauer: Endlose Zeichenfolgen von Buchstaben und Zahlen, die über ihre Monitore flimmern – das Erbgut des neuen Coronavirus.

Eben erst ist eine neue Sequenz aus China eingetroffen. «Wir analysieren nun, wo sich diese Sequenz von anderen Sequenzen unterscheidet, die wir schon haben», erklärt der Biophysiker.

Das Erbgut von rund 170 Coronavirus-Proben aus aller Welt haben die Forscher bereits miteinander verglichen. Dabei interessieren sie sich für kleinste Abweichungen im Gencode. Denn je länger das Virus in der Bevölkerung zirkuliert, desto mehr Mutationen treten im Erbgut auf.

Mutationen: Kleine Fehler beim Vervielfältigen

Mutationen: Kleine Fehler beim Vervielfältigen

Nachdem das Virus in seine Wirtzelle eingedrungen ist, nutzt es den zelleigenen Kopiermechanismus, um sich vervielfältigen und neu zusammensetzen zu lassen.

Bei diesen Kopiervorgängen können kleinste Ungenauigkeiten auftreten – sogenannte Mutationen, die sich in der Gensequenz nachweisen lassen.

Die minimal veränderten neuen Viren verlassen schliesslich die Körperzelle und können dann auch auf andere Menschen überspringen.

Anhand solcher Mutationen gelingt es dem Forscherteam, eine Art Stammbaum der gerade zirkulierenden neuen Coronaviren zu erstellen. Coronavirus-Proben, die im Erbgut dieselben Mutationen aufweisen, liegen auf dem gleichen Ast des Stammbaums.

Die Virus-Genome ermöglichen Einblicke, die sich aus Fallzahlen alleine nicht ergeben. «Wir sehen zum Beispiel jetzt in Italien, dass wir es nicht mit einem Ausbruch zu tun haben, sondern mit mindestens zwei Ausbrüchen, die unabhängige Ursprünge haben», erklärt Richard Neher.

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«In Italien haben wir es mit mindestens zwei Ausbrüchen zu tun, die unabhängige Ursprünge haben.»
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Emma Hodcroft, Genomische Epidemiologin am Biozentrum der Uni Basel, ergänzt: «Dadurch erkennen wir Zusammenhänge, die wir sonst nicht sehen würden.»

So habe man beispielsweise im Januar eine Gensequenz von einem Patienten aus der Region Seattle erhalten und sie mit Proben aus der gleichen Region von Ende Februar verglichen. Ergebnis: Die Sequenzen waren sehr ähnlich, lagen also auf dem gleichen Ast des Stammbaums.

«Das legt nahe, dass das Coronavirus schon sechs Wochen lang unentdeckt in der Region Seattle zirkulierte.»

In Italien so ansteckend wie in Wuhan

Solche Daten nutzen auch Forscher wie Tanja Stadler. Die Biostatistikerin an der ETH Zürich kann daraus wichtige Kennzahlen errechnen. Unter anderem, an wie viele Personen ein erkrankter Mensch das Virus weitergibt.

Eine entscheidende Zahl.

Aktuell analysiert sie die Situation in Italien. Und kommt zu beunruhigenden Schlüssen: «In Wuhan, zu Beginn der Corona-Epidemie, lag die Ausbreitungsgeschwindigkeit zwischen zwei und drei.» Eine Person steckte im Schnitt also zwei bis drei zusätzliche Personen an. «Für Italien zeigen erste Resultate, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit nicht kleiner ist.»

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«Behördliche Massnahmen wie jetzt in der Schweiz sind von extremer Bedeutung, um die zukünftige Ausbreitung zu verlangsamen.»
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Seit dem Ausbruch in China hat sich das neue Coronavirus in immer mehr Länder ausgebreitet. Anhand der Daten aus den Gensequenzen können Neher und sein Team diese Ausbreitung quasi in Echtzeit nachvollziehen, selbst dann noch, wenn durch die grosse Anzahl der Fälle der Überblick verloren geht.

«Am Anfang eines Ausbruchs lassen sich die einzelnen Fälle noch zurückverfolgen, indem man die Reisehistorie und die Kontakte der infizierten Patienten nachzeichnet. Wenn aber immer mehr Fälle auftreten, ist das nicht mehr möglich», weiss Emma Hodcroft.

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«Die Analyse des Genoms liefert wertvolle Informationen, wenn sich die Fälle nicht mehr nachvollziehen lassen.»
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«Die Analyse des Genoms liefert uns dann wertvolle Informationen. Wir können Verbindungen herstellen, ohne zu wissen, wo sich die Betroffenen aufgehalten haben. Und wir können sehen, wenn sich die Virusgene von Patienten aus unterschiedlichen Ländern stark ähneln.»

Was ein Anzeichen wäre, dass sich die Personen am gleichen Ort angesteckt haben oder dass zumindest das Virus aus der gleichen Region stammt.

Ohne drastische Massnahmen nicht zu stoppen

Im Moment breitet sich das Virus ausserhalb von China immer weiter aus, und ein Ende ist nicht abzusehen.

Richard Neher hat eine klare Vorstellung, wie sich die Lage weiterentwickeln wird: «Wir wissen aus China, dass es möglich ist, die Virusausbreitung einzudämmen. Aber China hat wirklich ausserordentlich drakonische Massnahmen implementiert. Dort wurden 500 Millionen Menschen unter verschiedene Formen von Quarantäne gestellt – und ohne vergleichbare Massnahmen gehe ich davon aus, dass sich das Virus in Europa weiter ausbreiten wird.»

Wenige Tage nach dem Drehtermin des Gesundheitsmagazins «Puls» in Nehers Büro hat die italienische Regierung die Sperrungen und Einschränkungen der Bewegungsfreiheit wegen der Coronavirus-Krise auf das ganze Land ausgeweitet.

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Unternimmt der Bund genug gegen das Coronavirus? Studiogespräch mit Rudolf Hauri, Präsident Kantonsärztevereinigung Schweiz.
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Puls, 09.03.2020, 21:05 Uhr

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7 Kommentare

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  • Kommentar von Alex Kramer  (Kaspar)
    ein interessanterer Artikel als die ewig gleichlautenden News zum Thema. Die Frage nach der Herkunft des Virus wird nicht offen gestellt, man könnte jedoch bei eindeutig zu unterscheidenden Stämmen auch (abstrakt?) von verschiedenen Reagenzgläsern ausgehen.
    Im Oktober 19 fand eine diesbezügliche Simulation namens "Event 201 pandemic exercise" statt, in der der die John Hopkins Universität eine führende Rolle gehabt haben soll. Die Angaben zum Szenario und den Opferzahlen sprechen für sich.
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  • Kommentar von Roger Stahn  (jazz)
    31.12.2019, Wuhan Dutzende Fälle von Lungenentzündung unbekannter Ursache bestätigt. Ein paar Tage später neues Virus detektiert. 11.01., die ersten Toten. 20.01., die ersten bestätigten Infektionen ausserhalb des chinesischen Festlandes. 23.01., Abriegelung der 11 Millionen Stadt Wuhan. 30.01., Globaler Gesundheitsnotstand (WHO). 31.01., die Trump-Administration beschränkt Reisen aus China usw. Es ist logisch, dass ohne vergleichbare Massnahmen sich das Virus in Europa weiter ausbreiten wird...
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    1. Antwort von Verena Schär  (Nachdenklich)
      Ihr Beispiel mit den USA zeigt für mich klar auf, dass die Massnahmen, so wie es in der Schweiz gemacht wird richtig sind.

      Beispiel: am 01.2.20 hatten die USA 8 Menschen, am 03.02. 11 und am 13.02 Total 13. Am 22.02 waren es 35 Menschen und heute sind 1037 und 28 verstorbene.

      Ich finde ihre Auflistung mit den Daten sehr gut.

      Das Virus ist da und kann nicht verhindert werden. Ist unangenehm aber wir müssen in nächster Zeit damit leben.
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    2. Antwort von Andreas Müller  (Hugh Everett)
      Singapur macht es der Welt vor, wie man vorgehen kann Frau Schär https://www.nzz.ch/international/wie-singapur-das-virus-in-den-griff-kriegt-ld.1545140
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    3. Antwort von Roger Stahn  (jazz)
      Danke Frau Schär. Mittlerweile sind es 1'039 Menschen in den USA die sich infizierten und verteilen sich jedoch auf eine Bevölkerung von 327,2 Mio. Menschen und in der Schweiz sind es 613 infizierte Menschen, die sich auf eine Bevölkerung von 8,57 Mio. aufteilen. Die Massnahmen der US-Administration, frühzeitig Verbindungen aus Krisenregionen (China, Iran, Italien usf.) zu stoppen, könnte der Grund sein, warum die USA heute immens weniger Infizierte pro 1 Mio. Einwohner aufweist als die Schweiz.
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  • Kommentar von antigone kunz  (antigonekunz)
    Wenn die Verbreitung, wie es den Anschein hat nicht zu stoppen ist. Dann sollten wir doch statt auf Verhinderung auf Optimierung der Heilungsverläufe und des Schutzes von Risikogruppen uns fokussieren? Gesünder wird man zudem nicht ab all dem Plasitk, den eingemummten Gestalten, der Isolierung. Mir scheint, da machen Staaten um gemacht zu haben. Es führt vorallem zur generaliserter Erschöpfung von Ressourcen und Personal in bereits oft unterdotiertem Gesundheitswesen ....
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    1. Antwort von Verena Schär  (Nachdenklich)
      Ich bin vollkommen mit Ihnen. Beste Grüsse
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