Tierische Quelle des Coronavirus entzieht sich weiterhin der Kenntnis der Wissenschaftler

Während eine wachsende Zahl von Ländern auf eine unabhängige Untersuchung des Ursprungs der COVID-19-Pandemie drängt, versuchen viele Wissenschaftler in der ganzen Welt bereits herauszufinden, wann, wo und wie das neue Coronavirus in den Menschen gelangt ist.

Die Quelle zu finden, ist wichtig, um weitere Reinfektionen zu verhindern, aber die Untersuchungen der Wissenschaftler – die Modellierung, Zellstudien und Tierversuche umfassen – zeigen, wie schwierig es sein könnte, die Quelle zu finden.

„Es ist gut möglich, dass wir sie nicht finden. Es wäre sogar außerordentliches Glück, wenn wir auf etwas stoßen“, sagt Lucy van Dorp, Genetikerin am University College London (UCL).

Es gibt deutliche Hinweise darauf, dass das Virus von Fledermäusen stammt. Das größte Rätsel bleibt, wie es von den Fledermäusen auf den Menschen gekommen ist. Die Forscher gehen überwiegend davon aus, dass es sich um ein Wildvirus handelt, das wahrscheinlich über eine Zwischenart auf den Menschen übertragen wurde. Allerdings wurde das Virus noch nicht in freier Wildbahn gefunden, so dass andere Erklärungen nicht völlig ausgeschlossen werden können.

US-Präsident Donald Trump hat Vermutungen genährt, dass das Virus aus einem Labor in Wuhan, wo der Ausbruch begann, ausgetreten sein könnte. Für diese Behauptung gibt es keine Beweise.

Auch andere Staats- und Regierungschefs haben Untersuchungen über den Ursprung des Ausbruchs gefordert. Die Europäische Union und Dutzende von Staaten unterstützen einen Vorschlagsentwurf, der der Weltgesundheitsversammlung, dem wichtigsten Entscheidungsgremium der Weltgesundheitsorganisation, vorgelegt wurde, die heute und morgen eine virtuelle Sitzung mit den Mitgliedstaaten abhält. In dem Vorschlag werden „wissenschaftliche und gemeinschaftliche Feldmissionen“ gefordert, um „die zoonotische Quelle des Virus und den Einschleppungsweg in die menschliche Bevölkerung zu ermitteln, einschließlich der möglichen Rolle von Zwischenwirten“.

Die einzige Möglichkeit, mit Sicherheit zu sagen, von welchem Tier das Virus stammt, besteht darin, es bei dieser Tierart in freier Wildbahn zu finden, sagt Arinjay Banerjee, ein Coronavirus-Forscher an der McMaster University in Hamilton, Ontario. „

Angesichts der Tatsache, dass sich das Virus so weit unter den Menschen verbreitet hat, bestätigt selbst der Nachweis des Virus bei Tieren nicht unbedingt ihre Rolle als Zwischenwirte, da sie auch von Menschen infiziert worden sein könnten, sagt Li Xingguang, der sich an der Wuhan University of Bioengineering mit der Evolution von Viren beschäftigt. „

Herkunft der Fledermaus

Die Forscher begannen zunächst, das Genom des Virus zu untersuchen, um herauszufinden, ob sie es mit Erregern anderer Tiere in Verbindung bringen konnten. Ende Januar, wenige Wochen nach der Sequenzierung des SARS-CoV-2-Genoms, stellten Wissenschaftler des Wuhan Institute of Virology die gesamte Sequenz eines Coronavirus online, das seit seiner Entdeckung bei Zwergfledermäusen (Rhinolophus affinis) in der Provinz Yunnan im Jahr 2013 in ihrem Labor gelagert worden war. Dieses Genom mit dem Namen RATG13 war zu 96 % identisch mit SARS-CoV-2, was es zum engsten bekannten Verwandten macht und stark darauf hindeutet, dass das neue Virus von Fledermäusen stammt.

Der Computerbiologe Francois Balloux und sein Team am UCL, zu dem auch Kollege van Dorp gehört, und andere Teams durchsuchen Genomdatenbanken von Tieren nach Coronaviren, die noch besser passen.

Obwohl die 4 % Unterschied zwischen den Genomen von SARS-CoV-2 und RATG13 immer noch etwa 50 Jahre seit dem letzten gemeinsamen Vorfahren ausmachen, sagt van Dorp. Die Divergenz ist ein weiteres Indiz dafür, dass SARS-CoV-2 über eine Zwischenart auf den Menschen übergegangen sein könnte.

Zwischenwirt

Schuppentiere gehörten zu den ersten Tieren, die als Zwischenwirt in Frage kamen. Zwei Teams in China berichteten, dass sie Ähnlichkeiten zwischen SARS-CoV-2 und Coronaviren gefunden hatten, die aus dem Gewebe von beschlagnahmten malaysischen Schuppentieren (Manis javanica) isoliert worden waren. Der Handel mit Schuppentieren ist in China illegal.

Die Schuppentier-Coronaviren erwiesen sich als zu weit entfernt, um direkte Vorfahren von SARS-CoV-2 zu sein, aber die Tatsache, dass sie neben Fledermäusen die einzigen wilden Säugetiere sind, von denen bisher bekannt ist, dass sie mit Coronaviren leben, die SARS-CoV-2 ähnlich sind, lässt vermuten, dass sie als Zwischenwirt nicht ausgeschlossen werden können.

Wissenschaftler suchen auch bei anderen Tieren nach ähnlichen Coronaviren. Der Vorfahre von SARS-CoV-2 könnte in Gewebeproben lauern, die in einem Labor gelagert werden, sagt Aaron Irving, ein Forscher für Infektionskrankheiten an der Duke-NUS Medical School in Singapur. „Irving plant eine Zusammenarbeit mit Forschern des Xishuangbanna Tropical Botanical Garden der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) in Yunnan, um Gewebeproben von wilden Säugetieren, die im Rahmen von Überwachungsprogrammen für Wildtiere gesammelt wurden, auf Coronaviren zu untersuchen, die möglicherweise eng mit SARS-CoV-2 verwandt sind. Außerdem wird er demnächst ein neues Labor am Institut der Universität Zhejiang und der Universität Edinburgh in Haining eröffnen und plant, Fledermäuse, Spitzhörnchen, Zibetkatzen und andere Säugetiere auf Coronaviren zu untersuchen, sofern dies erlaubt ist. Doch im Februar wurde in China ein Verbot von Wildtierfarmen verhängt, und viele haben Mühe, ihre Zibetkatzen am Leben zu erhalten, sagt er. „Wenn ich vor Ort bin, könnte es schon zu spät sein“, sagt Irving.

Hinweise zum Genom

Die Untersuchung des SARS-CoV-2-Genoms könnte auch Hinweise auf mögliche Zwischenwirte liefern. Mit der Zeit beginnen Viren oft, ihre Proteine mit ähnlichen Nukleotidmustern zu kodieren wie die ihres Wirts, was dem Virus hilft, sich an seine neue Umgebung anzupassen. Forscher am UCL setzen maschinelles Lernen ein, um Muster im genetischen Code von SARS-CoV-2 zu entschlüsseln, die vorhersagen könnten, an welche Tiere es sich angepasst haben könnte.

Aber andere Forscher mahnen zur Vorsicht bei diesem Ansatz. In den ersten Tagen der Pandemie stellten Wissenschaftler des Peking University Health Science Center Ähnlichkeiten zwischen den Protein-Codierungsmustern von SARS-CoV-2 und denen von zwei Schlangenarten fest. Die Theorie, dass eine Schlange ein Zwischenwirt sein könnte, wurde schnell von anderen Forschern widerlegt, die meinten, dass die geringe Stichprobengröße und die begrenzten Daten bedeuteten, dass die beobachteten Muster wahrscheinlich dem Zufall geschuldet waren.

Das Virus in tierischen Zellen zu züchten, ist eine Möglichkeit zu testen, ob sich der Erreger an einen neuen Wirt angepasst hat. Shi Yi, ein Mikrobiologe am CAS-Institut für Mikrobiologie in Peking, plant, eine inaktivierte Version von RATG13 in verschiedene Tiere wie Fledermäuse, Katzen, Affen und Schweine einzuschleusen und zu sehen, ob das Virus im Laufe der Zeit ein ähnliches Mutationsmuster wie SARS-CoV-2 entwickelt. Wenn sich Ähnlichkeiten zeigen, könnte dies Aufschluss darüber geben, an welche Tiere sich das Virus angepasst hat, bevor es auf den Menschen übergesprungen ist.

Liste der Verdächtigen

Die Bestimmung, welche Tiere SARS-CoV-2 infizieren kann, ist eine weitere Möglichkeit, die möglichen Zwischenquellen einzugrenzen. „Kenntnisse über die Anfälligkeit verschiedener Tierarten und mögliche Übertragungswege zwischen Tieren könnten uns Hinweise auf den wahrscheinlichen Kandidatenwirt oder Zwischenwirt in China geben“, sagt Bart Haagmans, Virologe am Erasmus MC in Rotterdam.

Die bisherigen Forschungen deuten darauf hin, dass viele Arten infiziert werden können. In Laborexperimenten hat sich gezeigt, dass Katzen, Flughunde (Rousettus aegyptiacus), Frettchen, Rhesusaffen und Hamster für SARS-CoV-2 empfänglich sind. Außerhalb des Labors haben sich auch Tiere wie Hauskatzen und -hunde, Tiger und Löwen in Zoos sowie Zuchtnerze mit dem Virus infiziert – wahrscheinlich von Menschen.

Forscher nutzen auch Computermodelle und Zellbiologie, um die Anfälligkeit von Tieren zu untersuchen. SARS-CoV-2 dringt normalerweise über ein Rezeptorprotein namens ACE2 in die Zellen ein. Eine nicht überprüfte Studie1 unter der Leitung von Christine Orengo, einer Bioinformatikerin am UCL, modellierte die Struktur von ACE2 bei mehr als 215 Wirbeltieren und fand heraus, dass der Rezeptor bei vielen Säugetieren, darunter Schafe, Schimpansen und Gorillas, gut mit dem Spike-Protein auf der Oberfläche des Virus zusammenarbeitet, was darauf hindeutet, dass diese Tiere für eine Infektion empfänglich sein könnten.

Aber die Modellierung stimmt nicht immer mit den experimentellen Beweisen überein. Orengos Modellierung legt beispielsweise nahe, dass Hufeisenfledermäuse ein geringes Infektionsrisiko haben, obwohl im Labor nachgewiesen wurde, dass sie infiziert werden können. Eine andere Gruppe unter der Leitung von Yuen Kwok-yung, einem Mikrobiologen an der Universität von Hongkong, hat herausgefunden2, dass sich das Virus in winzigen Organoiden, die aus Darmstammzellen chinesischer Hufeisennasenfledermäuse (R. sinicus) gezüchtet wurden, gut repliziert.

Es ist nützlich zu wissen, welche Tiere anfällig sind, um das Risiko einzudämmen, dass sie zu Virusreservoiren und möglichen Infektionsquellen für Menschen werden könnten, sagt Michelle Baker, vergleichende Immunologin bei der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation in Geelong, Australien. Um den Übeltäter einzugrenzen, sei es jedoch sinnvoll, sich auf die Tiere zu konzentrieren, die in engem Kontakt mit Fledermäusen stehen.

Tiere auf Wildtierfarmen in China sind eine der ersten Anlaufstellen, sagt Peter Daszak, Präsident der gemeinnützigen EcoHealth Alliance in New York City. Die Farmen halten viele in Gefangenschaft gezüchtete Tiere, von Zibetkatzen bis hin zu Waschbärhunden und Coypu, einem großen Nagetier, das oft in der Nähe von Nutztieren wie Schweinen, Hühnern und Enten lebt. „Diese Farmen sind in der Regel weit offen für Fledermäuse, die nachts über den Ställen fressen und zum Teil auch in den Gebäuden übernachten. Sie sind in der Regel auch mit den Häusern der Menschen verbunden, so dass ganze Familien potenziell gefährdet sind“, sagt Daszak, der in den vergangenen 15 Jahren viele Dörfer, Wildmärkte, Fledermaushöhlen und Farmen in Südchina besucht hat.

„Die Möglichkeit, dass sich diese Viren über eine sehr aktive Schnittstelle zwischen Wildtieren, Vieh und Menschen verbreiten, ist klar und offensichtlich“, sagt er.