Experten warnen davor, dass die Vereinigten Staaten ohne ein robustes System zur Identifizierung genetischer Variationen des Coronavirus schlecht gerüstet sind, um eine gefährliche neue Mutante aufzuspüren, und lassen die Gesundheitsbeamten blind, wenn sie versuchen, die schwerwiegende Bedrohung zu bekämpfen.
Die Variante, die jetzt in Großbritannien auf dem Vormarsch ist und die Krankenhäuser mit neuen Fällen belastet, ist in den USA derzeit selten. Aber es könnte in den nächsten Wochen explodieren und neuen Druck auf amerikanische Krankenhäuser ausüben, von denen einige bereits kurz vor dem Bruch stehen.
In den Vereinigten Staaten gibt es kein landesweites System zur Überprüfung des Coronavirus-Genoms auf neue Mutationen, einschließlich derjenigen, die von der neuen Variante getragen werden. Ungefähr 1,4 Millionen Menschen testen jede Woche positiv auf das Virus, aber Forscher führen nur eine Genomsequenzierung durch – eine Methode, mit der die neue Variante definitiv erkannt werden kann – an weniger als 3.000 dieser wöchentlichen Proben. Und diese Arbeit wird von einem Flickenteppich aus akademischen, staatlichen und kommerziellen Labors geleistet.
Wissenschaftler sagen, dass ein nationales Überwachungsprogramm in der Lage sein würde, festzustellen, wie weit verbreitet die neue Variante ist, und dabei zu helfen, aufkommende Krisenherde einzudämmen, was das entscheidende Zeitfenster verlängert, in dem schutzbedürftige Menschen im ganzen Land geimpft werden könnten. Das würde mehrere hundert Millionen Dollar oder mehr kosten. Während dies wie ein steiler Preis erscheinen mag, ist es ein winziger Bruchteil der 16 Billionen US-Dollar an wirtschaftlichen Verlusten, die die Vereinigten Staaten aufgrund von Covid-19 schätzungsweise erlitten haben.
“Wir brauchen eine Art Führung”, sagte Dr. Charles Chiu, ein Forscher an der University of California in San Francisco, dessen Team einige der ersten Fälle der neuen Variante in Kalifornien entdeckte. „Dies muss ein System sein, das auf nationaler Ebene implementiert wird. Ohne diese engagierte Unterstützung geht es einfach nicht. “
Mit einem solchen System könnten Gesundheitsbeamte die Öffentlichkeit in den betroffenen Gebieten warnen und neue Maßnahmen einleiten, um mit der Variante fertig zu werden – beispielsweise die Verwendung besserer Masken, Kontaktverfolgung, Schließung von Schulen oder vorübergehende Sperrungen – und dies frühzeitig tun, anstatt zu warten Eine neue Welle überflutete Krankenhäuser mit Kranken.
Die eingehende Biden-Administration ist möglicherweise offen für die Idee. “Der gewählte Präsident unterstützt ein nationales Testprogramm, das dazu beitragen kann, die Verbreitung von COVID-19 zu stoppen und Varianten zu finden”, sagte TJ Ducklo, ein Sprecher des Übergangs. „Das bedeutet mehr Tests, mehr Laborkapazität und Genomsequenzierung. Dies ist wichtig, um COVID-19 zu kontrollieren und die USA darauf vorzubereiten, zukünftige Krankheitsbedrohungen zu erkennen und zu stoppen. “
Experten verweisen auf Großbritannien als Vorbild dafür, was die USA tun könnten. Britische Forscher sequenzieren das Genom – das heißt das gesamte genetische Material in einem Coronavirus – aus bis zu 10 Prozent der neuen positiven Proben. Selbst wenn die USA nur ein Prozent der Genome aus dem ganzen Land oder etwa 2.000 neue Proben pro Tag sequenzieren würden, würde dies ein helles Licht auf die neue Variante sowie andere möglicherweise auftretende Varianten werfen.
Aber die USA verfehlen dieses Ziel jetzt weit. Im vergangenen Monat haben amerikanische Forscher laut GISAID, einer internationalen Datenbank, in der Forscher neue Genome von Coronaviren teilen, nur einige hundert Genome pro Tag sequenziert. Und nur wenige Staaten waren für den größten Teil der Bemühungen verantwortlich. Kalifornien liegt mit 8.896 Genomen an der Spitze. In North Dakota, wo bisher mehr als 93.500 Fälle aufgetreten sind, haben Forscher kein einziges Genom sequenziert.
Im März startete Großbritannien das, wonach sich viele amerikanische Experten sehnen: ein gut geführtes nationales Programm zur Verfolgung von Mutationen des neuen Coronavirus. Das Land investierte 20 Millionen Pfund – ungefähr 27 Millionen US-Dollar – in die Schaffung eines wissenschaftlichen Konsortiums, das Krankenhäuser im ganzen Land einbezog und ihnen Standardverfahren für den Versand von Proben an spezielle Labors gab, in denen ihre Viren sequenziert wurden. Mithilfe von Cloud Computing analysierten Experten die Mutationen und fanden heraus, wo jede Linie des Virus auf einen Evolutionsbaum passt.
“Was Großbritannien mit der Sequenzierung getan hat, ist für mich der Mondschuss der Pandemie”, sagte Emma Hodcroft, eine molekulare Epidemiologin an der Universität Bern in der Schweiz, die Nextstrain, ein in Seattle ansässiges Projekt zur Verfolgung von Krankheitserregern, mitgestaltet hat. “Sie haben beschlossen, Sequenzierung zu machen, und sie haben einfach ein absolut unglaubliches Programm von Grund auf neu erstellt.”
Das intensive Programm Großbritanniens zur Verfolgung der genetischen Entwicklung des Coronavirus ist wahrscheinlich der Grund, warum es im vergangenen Monat als erstes Land die neue Variante namens B.1.1.7 identifiziert hat. Großbritannien hat bisher 209.038 Coronavirus-Genome sequenziert – fast zwei Drittel aller weltweit sequenzierten. Die USA, ein fünfmal größeres Land, haben nur 58.560 Genome sequenziert.
In den USA hat eine Konstellation von Labors, hauptsächlich an Universitäten, seit dem Frühjahr Coronavirus-Genome analysiert. Viele von ihnen geben ihre eigenen bescheidenen Mittel aus, um die Arbeit zu erledigen. “Es kommt alles auf diese Basisbewegungen an, um es in Gang zu bringen”, sagte Kristian Andersen, Virologe am Scripps Research Institute in San Diego, dessen Labor an der Spitze dieser Bemühungen steht.
Aktualisiert
6. Januar 2021, 19:09 Uhr ET
Dr. Andersen und andere Wissenschaftler beleuchteten den Weg des Coronavirus, der sich über den Globus und die Vereinigten Staaten ausbreitete. Einige der frühen Fälle in den Vereinigten Staaten stammten aus China, dem Geburtsort des neuartigen Coronavirus, aber es waren Reisende aus Europa, die die meisten Fälle in viele amerikanische Städte brachten.
Nach diesen ersten Erfolgen wurde das Screening jedoch nur in geringem Umfang fortgesetzt. “Es hat sicherlich nicht zu einer Revolution in der genomischen Überwachung geführt”, sagte Dr. Andersen.
Im Mai haben die Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten Dutzende von Labors in den USA in einem Konsortium zusammengeführt. Es ist bekannt als SARS-CoV-2-Sequenzierung für das Notfallkonsortium für öffentliche Gesundheit, Epidemiologie und Überwachung oder SPHÄREN.
Wissenschaftler, die an SPHERES teilnehmen, sagen, dass dies ein guter Anfang war. “Es ist ein wirklich nützliches Netzwerk für Wissenschaftler, Akademiker und Forscher, um sich in den USA gegenseitig zu helfen”, sagte Dr. Hodcroft. Labore, die sich an der Sequenzierung von Coronavirus-Genomen beteiligen wollten, konnten sich von anderen Labors beraten lassen, anstatt das wissenschaftliche Rad neu zu erfinden.
Es handelt sich jedoch nicht um ein nationales Programm mit einem klaren Mandat und Ressourcen, um sicherzustellen, dass Mutationen in den USA sorgfältig überwacht werden. “Als Land brauchen wir eine genomische Überwachung”, sagte Dr. Andersen. “Es braucht ein Bundesmandat.”
Die CDC lehnte es ab, die Wissenschaftler, die SPHERES betreiben, für ein Interview zur Verfügung zu stellen. “CDC arbeitet mit staatlichen Laboratorien für öffentliche Gesundheit, Wissenschaft und Handel zusammen, um die Kapazität zur Überwachung häuslicher Stämme zu erhöhen und wöchentlich Tausende von Proben zu sequenzieren”, schrieb Brian Katzowitz, ein Sprecher der Agentur, in einer Erklärung.
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Wissenswertes zum Testen
Verwirrt von den Bedingungen zum Testen von Coronaviren? Lasst uns helfen:
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- Antikörper: Ein vom Immunsystem produziertes Protein, das bestimmte Arten von Viren, Bakterien oder anderen Eindringlingen erkennen und genau daran binden kann.
- Antikörpertest / Serologietest: Ein Test, der für das Coronavirus spezifische Antikörper nachweist. Ungefähr eine Woche, nachdem das Coronavirus den Körper infiziert hat, beginnen Antikörper im Blut zu erscheinen. Da die Entwicklung von Antikörpern so lange dauert, kann ein Antikörpertest eine laufende Infektion nicht zuverlässig diagnostizieren. Es kann jedoch Personen identifizieren, die in der Vergangenheit dem Coronavirus ausgesetzt waren.
- Antigen-Test: Dieser Test erkennt Teile von Coronavirus-Proteinen, die als Antigene bezeichnet werden. Antigen-Tests sind schnell und dauern nur fünf Minuten. Sie sind jedoch weniger genau als Tests, bei denen genetisches Material aus dem Virus nachgewiesen wird.
- Coronavirus: Jedes Virus, das zur Familie der Orthocoronavirinae-Viren gehört. Das Coronavirus, das Covid-19 verursacht, ist als SARS-CoV-2 bekannt.
- Covid19: Die durch das neue Coronavirus verursachte Krankheit. Der Name steht für Coronavirus Disease 2019.
- Isolierung und Quarantäne: Isolation ist die Trennung von Menschen, die wissen, dass sie an einer ansteckenden Krankheit leiden, von denen, die nicht krank sind. Quarantäne bezieht sich auf die Einschränkung der Bewegung von Personen, die einem Virus ausgesetzt waren.
- Nasopharyngealabstrich: Ein langer, flexibler Stab mit einem weichen Tupfer, der tief in die Nase eingeführt wird, um Proben aus dem Raum zu entnehmen, in dem die Nasenhöhle auf den Hals trifft. Proben für Coronavirus-Tests können auch mit Tupfern entnommen werden, die nicht so tief in die Nase reichen – manchmal auch als Nasentupfer bezeichnet – oder mit Mund- oder Rachenabstrichen.
- Polymerasekettenreaktion (PCR): Wissenschaftler verwenden PCR, um Millionen Kopien von genetischem Material in einer Probe zu erstellen. Mithilfe von PCR-Tests können Forscher das Coronavirus auch dann nachweisen, wenn es knapp ist.
- Viruslast: Die Menge an Viren im Körper einer Person. Bei Menschen, die mit dem Coronavirus infiziert sind, kann die Viruslast ihren Höhepunkt erreichen, bevor sie Symptome zeigen, wenn überhaupt Symptome auftreten.
Am Mittwoch kündigten die Gensequenzierungsunternehmen Helix und Illumina eine Zusammenarbeit an, um die Entstehung von B.1.1.7 mit Unterstützung der CDC zu verfolgen. Die Unternehmen sequenzieren bis zu 1.000 Genome pro Woche. Karen Birmingham, eine Sprecherin von Illumina, wies jedoch schnell darauf hin, dass das Pilotprogramm weit entfernt von einer nationalen Anstrengung sei. “Wir begrüßen die genomische Überwachung in den USA viel umfassender und koordinierter”, sagte sie.
Dank des robusten britischen Systems zur genetischen Überwachung konnten Wissenschaftler besser verstehen, wie gefährlich die neue Variante ist. Eine ernüchternde Studie, die am Montag von Forschern des britischen Sequenzierungskonsortiums veröffentlicht wurde, ergab, dass die Sperrung des Landes im November die Übertragung gewöhnlicher Varianten des Coronavirus gut beschleunigte, die Verbreitung von B.1.1.7 jedoch nicht aufhielt.
Epidemiologen messen die Ausbreitungsrate eines Virus mit der sogenannten Reproduktionszahl. Wenn die Fortpflanzungszahl 1 ist, bedeutet dies, dass jede infizierte Person sie im Durchschnitt an eine andere Person weitergibt. Eine wachsende Epidemie hat eine Fortpflanzungszahl von mehr als 1, während eine schwindende Zahl weniger als 1 beträgt. Die britischen Forscher schätzten, dass andere Coronaviren als B.1.1.7 während der Sperrung eine Fortpflanzungszahl von 0,95 hatten, während B.1.1.7 dies getan hatte eine Reproduktionszahl von 1,45.
Die Geschwindigkeit, mit der B.1.1.7 häufiger geworden ist, deutet darauf hin, dass es einige biologische Merkmale aufweist, die eine bessere Ausbreitung von einem Wirt zum anderen ermöglichen. Laborexperimente haben gezeigt, dass einige seiner Mutationen es dem Virus ermöglichen können, sich erfolgreicher an Zellen in den Atemwegen zu binden.
Am Montag gab die britische Regierung bekannt, dass das Land in eine noch strengere nationale Sperrung geraten werde als im November. “Sie dürfen nicht gehen oder außerhalb Ihres Hauses sein, außer wenn dies erforderlich ist”, sagte die Regierung in einem Gutachten.
Es ist noch zu früh, um zu wissen, wie sich B.1.1.7 auf die amerikanische Pandemie auswirken wird – und vor allem, ob es die US-Krankenhäuser wie die in Großbritannien überwältigen wird. Die meisten Menschen, die sich infizieren, geben das Virus nicht an andere weiter. Ein kleiner Teil der Menschen ist für einen Großteil seiner Übertragung in sogenannten Super-Spreading-Ereignissen verantwortlich. Sie landen zur richtigen Zeit am richtigen Ort, um viele Menschen gleichzeitig zu infizieren.
Wenn die neue Variante jedoch dieselbe Flugbahn wie in Großbritannien einschlägt, wird sie in den kommenden Wochen die gängigeren, weniger ansteckenden Varianten übertreffen. “Es könnte in den nächsten Monaten das dominierende Virus werden”, sagte Nathan Grubaugh, Virologe an der Yale University.
Eines ist jedoch sicher. Mitarbeiter des öffentlichen Gesundheitswesens können die Variante nur stoppen, wenn sie sie sehen können. Dr. Grubaugh und andere Wissenschaftler erstellen benutzerdefinierte Tests für B.1.1.7. die PCR verwenden, eine schnelle und kostengünstige Technologie, mit der auf jede Variante des Coronavirus getestet werden kann.
Dr. Grubaugh sagte jedoch, dass es weitaus besser wäre, wenn die Forscher nicht lange nach der Ankunft einer gefährlichen neuen Variante in den USA um diese Tests kämpfen müssten. “Es ist insgesamt nur ein Pflaster für unseren Mangel an genomischer Überwachung”, sagte er.
Ein landesweites Überwachungsprogramm Die Entwicklung des Coronavirus zu verfolgen, würde es Forschern nicht nur ermöglichen, die Ausbreitung von B.1.1.7. zu beobachten, sondern auch andere, möglicherweise noch gefährlichere neue Mutationen, die in seiner Linie auftreten. Neue Varianten könnten menschliche Zellen noch effizienter infizieren oder, schlimmer noch, Impfstoffen oder antiviralen Medikamenten ausweichen.
“Nur weil wir es nicht eingerichtet haben, heißt das nicht, dass wir es nicht tun können”, sagte Dr. Hodcroft. “Wir müssen nur wirklich entscheiden, dass dies etwas ist, was wir wollen.”
Sie betonte, dass der einzige Weg, diese gefährlichen neuen Fehler zu finden, darin bestehe, ständig nach ihnen zu suchen. “Sie tauchen nicht am ersten Tag auf und stellen sich vor und sagen: ‘Hey, schau mir zu!'”, Sagte sie. „Wir brauchen eine Weile, um das herauszufinden. Und wir brauchen länger, wenn wir nicht suchen. “
