Vierzig Prozent der Menschen mit Coronavirus-Infektionen haben keine Symptome. Könnten sie der Schlüssel zur Beendigung der Pandemie sein?

Als die Forscherin Monica Gandhi begann, sich eingehender mit Ausbrüchen des neuartigen Coronavirus zu befassen, fiel ihr die außergewöhnlich hohe Zahl an Infizierten auf, die keine Symptome aufwiesen.

ZU Boston Obdachlosenheim hatten 147 infizierte Bewohner, aber 88 Prozent zeigten keine Symptome, obwohl sie ihren Wohnraum teilten. EIN Tyson Foods Geflügelfabrik in Springdale, Ark., hatte 481 Infektionen und 95 Prozent waren asymptomatisch. Gefängnisse in Arkansas, North Carolina, Ohio und Virginia wurden 3.277 Infizierte gezählt, 96 Prozent waren jedoch asymptomatisch.

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Während seines siebenmonatigen weltweiten Amoklaufs hat das Coronavirus mehr als 700.000 Menschenleben gefordert. Aber Gandhi begann zu denken, dass das größere Rätsel darin bestehen könnte, warum so viele weitere praktisch unversehrt geblieben sind.

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Was war es an diesen asymptomatischen Menschen, die so eng mit anderen zusammenlebten oder arbeiteten, die schwer erkrankten, fragte sie sich, was sie schützte? Hat die Dosis ihrer Virusbelastung einen Unterschied gemacht? War es Genetik? Oder könnten manche Menschen entgegen unserer anfänglichen Einsicht bereits teilweise Resistenzen gegen das Virus aufweisen?

Jugendliche und Covid-19: Mehrere Studien deuten darauf hin, dass die Pubertät einen Wendepunkt für die Auswirkungen des Virus auf Jugendliche und ihre Fähigkeit zur Verbreitung des Erregers darstellen könnte.

Die Bemühungen, die Vielfalt der Krankheit zu verstehen, zeigen endlich erste Ergebnisse und lassen hoffen, dass das Wissen dazu beitragen wird, die Entwicklung von Impfstoffen und Therapien zu beschleunigen – oder möglicherweise sogar neue Wege zur Herdenimmunität zu schaffen, bei der ein ausreichender Teil der Bevölkerung eine milde Version des Virus entwickelt dass sie die weitere Ausbreitung blockieren und die Pandemie endet.

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Eine hohe asymptomatische Infektionsrate sei eine gute Sache, sagte Gandhi, ein Spezialist für Infektionskrankheiten an der University of California in San Francisco. Das ist gut für den Einzelnen und gut für die Gesellschaft.

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Das Coronavirus hat zahlreiche Hinweise hinterlassen – die ungleichmäßige Übertragung in verschiedenen Teilen der Welt, die meist leichten Auswirkungen auf Kinder. Am verlockendsten ist vielleicht der ungewöhnlich hohe Anteil an Infizierten ohne Symptome. Die Centers for Disease Control and Prevention schätzten diese Rate im vergangenen Monat auf etwa 40 Prozent.

Diese Hinweise haben Wissenschaftler in verschiedene Richtungen geschickt: Einige untersuchen die Rolle der Rezeptorzellen, die das Virus verwendet, um den Körper zu infiltrieren, um die Rolle von Alter und Genetik besser zu verstehen. Andere beschäftigen sich mit Gesichtsmasken und ob sie gerade so viel des Virus filtern, dass die, die sie trugen, leichte Fälle oder überhaupt keine Symptome hatten.

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Die Theorie, die in den letzten Wochen am meisten für Aufregung gesorgt hat, ist, dass einige Menschen, die unter uns herumlaufen, möglicherweise bereits eine teilweise Immunität haben.

Als SARS-CoV-2 am 31. Dezember 2019 zum ersten Mal identifiziert wurde, hielten die Gesundheitsbehörden es für ein neuartiges Virus, da es zum ersten Mal bei Menschen beobachtet wurde, die vermutlich keinerlei Immunität dagegen hatten. Es gibt jetzt einige sehr frühe, vorläufige Beweise, die darauf hindeuten, dass die Annahme falsch gewesen sein könnte.

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Eine überwältigende Hypothese – gestützt durch eine Flut neuer Studien – ist, dass ein Teil der Weltbevölkerung dank Gedächtnis-T-Zellen, dem Teil unseres Immunsystems, der darauf trainiert ist, bestimmte Eindringlinge zu erkennen, teilweise geschützt ist. Dies könnte auf einen Kreuzschutz zurückzuführen sein, der aus Standardimpfungen für Kinder stammt. Oder, wie ein am Dienstag in Science veröffentlichtes Papier vorschlug, es könnte auf frühere Begegnungen mit anderen Coronaviren zurückgeführt werden, beispielsweise denen, die eine Erkältung verursachen.

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Dies könnte möglicherweise erklären, warum einige Menschen das Virus abzuwehren scheinen und weniger anfällig für schwere Erkrankungen sind, bemerkte Francis Collins, Direktor der National Institutes of Health, in der vergangenen Woche in einem Blogbeitrag.

Auf Bevölkerungsebene könnten solche Ergebnisse, wenn sie validiert werden, weitreichend sein.

Forscher glauben, dass Tests auf Covid-19-Antikörper im Plasma zu möglichen Behandlungen für das Virus führen und dazu beitragen können, wann die Gesellschaft wieder geöffnet werden muss. (John Farrell, Jonathan Baran/Klinik)

Hans-Gustaf Ljunggren, ein Forscher am schwedischen Karolinska-Institut, und andere haben vorgeschlagen, dass die öffentliche Immunität gegen das Coronavirus deutlich höher sein könnte, als Serologiestudien nahelegen. In Gemeinden in Boston, Barcelona, ​​Wuhan und anderen Großstädten lag der Anteil der Menschen, die schätzungsweise Antikörper haben und daher vermutlich immun sind, meist im einstelligen Bereich. Aber wenn andere einen teilweisen Schutz vor T-Zellen hätten, würde dies die Immunität einer Gemeinschaft viel höher erhöhen.

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Dies, sagte Ljunggren, wäre aus Sicht der öffentlichen Gesundheit eine sehr gute Nachricht.

Gefragt und beantwortet: Was Leser zum Coronavirus wissen wollen

Einige Experten sind so weit gegangen, zu spekulieren, ob einige überraschende aktuelle Trends in der Epidemiologie des Coronavirus - der Rückgang der Infektionsraten in Schweden, wo es keine weit verbreiteten Sperren oder Maskenpflichten gab, oder die hohen Infektionsraten in den armen Gegenden von Mumbai, aber kleine schwere Krankheit – könnte auf eine bereits bestehende Immunität zurückzuführen sein.

Andere sagen, es sei viel zu früh, um solche Schlüsse zu ziehen. Anthony S. Fauci, der führende Experte für Infektionskrankheiten der Vereinigten Staaten, sagte in einem Interview, dass diese Ideen zwar intensiv untersucht werden, solche Theorien jedoch verfrüht sind. Er stimmte zu, dass zumindest eine teilweise bereits bestehende Immunität bei einigen Personen eine Möglichkeit scheint.

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Und er sagte, dass die Menge an Viren, denen jemand ausgesetzt ist – das sogenannte Inokulum – mit ziemlicher Sicherheit ein wichtiger und wahrscheinlicher Faktor ist, basierend auf dem, was wir über andere Viren wissen.

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Fauci warnte jedoch, dass es mehrere wahrscheinliche Gründe gibt – einschließlich Jugend und allgemeiner Gesundheitszustand – die bestimmen, ob eine bestimmte Person die Krankheit ablehnt oder daran stirbt. Er betonte auch, dass selbst Personen mit einer leichten Erkrankung anhaltende medizinische Probleme haben können.

Dies verstärkt seiner Ansicht nach die Notwendigkeit weiterer Wachsamkeit in Bezug auf soziale Distanzierung, Maskierung und andere Vorsichtsmaßnahmen.

Es gibt so viele andere unbekannte Faktoren, die möglicherweise bestimmen, warum jemand eine asymptomatische Infektion bekommt, sagte Fauci. Es ist ein sehr schwieriges Problem, eine Sache zu bestimmen.

Immune Gedächtnismaschine

In den Schlagzeilen wurde aufgrund von Bluttests die Idee angepriesen, dass 20 Prozent einiger New Yorker Gemeinden immun sein könnten, 7,3 Prozent in Stockholm, 7,1 Prozent in Barcelona. Diese Zahlen stammen aus der Untersuchung von Antikörpern im Blut von Menschen, die sich normalerweise entwickeln, nachdem sie einem Virus ausgesetzt waren. Wissenschaftler glauben jedoch, dass ein anderer Teil unseres Immunsystems – T-Zellen, eine Art weißer Blutkörperchen, die das gesamte Immunsystem steuern – im Kampf gegen das Coronavirus noch wichtiger sein könnte.

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Jüngste Studien haben gezeigt, dass Antikörper des Coronavirus bei manchen Menschen nur zwei bis drei Monate lang bestehen bleiben. Während die Arbeit an T-Zellen und dem Coronavirus erst am Anfang steht – das Testen von T-Zellen ist viel mühsamer als das Testen von Antikörpern – haben frühere Untersuchungen gezeigt, dass T-Zellen im Allgemeinen dazu neigen, Jahre länger zu halten.

Eine der ersten Peer-Review-Studien zum Coronavirus und zu T-Zellen wurde Mitte Mai in der Fachzeitschrift veröffentlicht Zelle von Alessandro Sette, Shane Crotty und anderen am La Jolla Institute for Immunology in der Nähe von San Diego.

Die Gruppe untersuchte Blut von Menschen, die sich von einer Coronavirus-Infektion erholten, und wollte dies mit Proben von nicht infizierten Kontrollen vergleichen, die von 2015 bis 2018 Spender einer Blutbank waren alt Proben schienen die T-Zellen SARS-CoV-2 zu erkennen.

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Das Virus existierte damals noch nicht einmal, daher war es bemerkenswert, diese Immunantwort zu haben, sagte Sette.

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Forschungsteams von fünf anderen Standorten berichteten über ähnliche Ergebnisse. In einer Studie aus den Niederlanden reagierten T-Zellen in 20 Prozent der Proben auf das Virus. In Deutschland , 34 Prozent. In Singapur 50 Prozent.

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Die verschiedenen Teams vermuteten, dass dies auf eine frühere Exposition gegenüber ähnlichen Krankheitserregern zurückzuführen sein könnte. Vielleicht gehört SARS-CoV-2 zufällig zu einer großen Familie von Viren. Zwei von ihnen – SARS und MERS – sind tödlich und führten zu relativ kurzen und begrenzten Ausbrüchen. Vier weitere Coronavirus-Varianten, die die Erkältung verursachen, zirkulieren jedes Jahr weit, führen jedoch in der Regel nur zu leichten Symptomen. Sette nennt sie die weniger bösen Cousins ​​von SARS-CoV-2.

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Diese Woche berichteten Sette und andere aus dem Team über neue Forschungsergebnisse in Wissenschaft Der Nachweis, dass die T-Zell-Antworten teilweise aus der Erinnerung an Erkältungs-Coronaviren stammen könnten.

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Das Immunsystem sei im Grunde eine Gedächtnismaschine, sagte er. Es erinnert sich und wehrt sich stärker.

Interessanterweise stellten die Forscher in ihrem Papier fest, dass die stärkste Reaktion, die sie sahen, gegen die Spike-Proteine ​​war, die das Virus verwendet, um Zugang zu Zellen zu erhalten – was darauf hindeutet, dass weniger Viruskopien diese Abwehrkräfte überwinden.

Das aktuelle Modell geht davon aus, dass Sie entweder geschützt sind oder nicht – dass es eine Ja- oder Nein-Sache ist, fügte Sette hinzu. Aber wenn einige Menschen ein gewisses Maß an vorbestehender Immunität haben, kann dies darauf hindeuten, dass es sich nicht um einen Wechsel handelt, sondern um eine kontinuierlichere.

Impfungen für Kinder

Fast 2.000 Meilen entfernt, in der Mayo Clinic in Rochester, Minnesota, untersuchte Andrew Badley die möglichen Schutzwirkungen von Impfstoffen.

In Zusammenarbeit mit Datenexperten von nference, einem Unternehmen, das ihre klinischen Daten verwaltet, untersuchten er und andere Wissenschaftler die Aufzeichnungen von 137.037 Patienten, die im Gesundheitssystem behandelt wurden, um nach Zusammenhängen zwischen Impfungen und Coronavirus-Infektionen zu suchen.

Sie wussten, dass beispielsweise der Impfstoff gegen Pocken nachweislich vor Masern und Keuchhusten schützte. Heute wird eine Reihe von bestehenden Impfstoffen untersucht, um festzustellen, ob sie einen Kreuzschutz gegen SARS-CoV-2 bieten könnten.

Die Ergebnisse waren faszinierend: Sieben Arten von Impfstoffen, die in der Vergangenheit ein, zwei oder fünf Jahre verabreicht wurden, waren mit einer geringeren Infektionsrate mit dem neuen Coronavirus verbunden. Insbesondere zwei Impfstoffe schienen stärkere Verbindungen aufzuzeigen: Menschen, die in der jüngsten Vergangenheit einen Impfstoff gegen Lungenentzündung erhielten, schienen eine 28-prozentige Reduzierung des Coronavirus-Risikos zu haben. Diejenigen, die Polio-Impfstoffe erhielten, hatten eine 43-prozentige Reduzierung des Risikos .

Venky Soundararajan, Chief Scientific Officer von nference, erinnert sich, als er zum ersten Mal sah, wie groß die Reduzierung zu sein schien, nahm er sofort sein Telefon und rief Badley an: Ich sagte: „Ist das überhaupt möglich?“

Das Team untersuchte Dutzende anderer möglicher Erklärungen für den Unterschied. Sie korrigierten die geografische Inzidenz des Coronavirus, Demografie, Komorbiditäten, sogar ob Personen eine Mammographie oder Koloskopie hatten, unter der Annahme, dass Personen, die eine Präventivbehandlung erhielten, möglicherweise eher zu sozialer Distanzierung neigen. Aber die Risikominderung blieb immer noch groß.

Das hat uns völlig überrascht, erinnerte sich Soundararajan. Als wir reinkamen, haben wir nichts oder vielleicht ein oder zwei Impfstoffe erwartet, die ein bescheidenes Schutzniveau zeigen.

Die Studie dient nur der Beobachtung und kann keinen kausalen Zusammenhang nach dem Design zeigen, aber Mayo-Forscher suchen nach einer Möglichkeit, die Aktivität dieser Impfstoffe gegen das Coronavirus zu quantifizieren, um als Benchmark für die neuen Impfstoffe zu dienen, die von Unternehmen wie Moderna entwickelt werden. Wenn bestehende Impfstoffe genauso schützend erscheinen wie neue, die sich in der Entwicklung befinden, könnten sie die gesamte Impfstoffstrategie der Welt verändern.

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Genetik und Biologie

Das neuartige Coronavirus verwendet eine Reihe von Werkzeugen, um unsere Zellen zu infizieren und sich zu vermehren. Was wir von SARS und MERS gelernt haben, kann helfen, Covid-19 zu bekämpfen. (Klinik)

In der NIH-Zentrale in Bethesda, Maryland, konzentriert sich Alkis Togias unterdessen auf eine Gruppe der leicht Betroffenen: Kinder. Er fragte sich, ob es etwas mit dem als ACE2 bekannten Rezeptor zu tun haben könnte, über den das Virus per Anhalter in den Körper gelangt.

Bei gesunden Menschen erfüllen die ACE2-Rezeptoren die wichtige Funktion, den Blutdruck stabil zu halten. Das neuartige Coronavirus klinkt sich an ACE2 ein, wo es sich repliziert. Pharmaunternehmen versuchen herauszufinden, wie sie die Rezeptoren minimieren oder das Virus dazu bringen können, sich an ein Medikament zu binden, damit es sich nicht repliziert und durch den Körper wandert.

War es möglich, fragte Togias, dass Kinder den Rezeptor auf natürliche Weise so exprimierten, dass sie weniger anfällig für Infektionen sind?

Er sagte, dass jüngste Veröffentlichungen widersprüchliche Ergebnisse über eine Untergruppe von Kindern hervorgebracht haben – diejenigen mit vielen Allergien und Asthma. Die ACE2-Rezeptoren dieser Kinder waren vermindert, und wenn sie einem Allergen wie Katzenhaaren ausgesetzt waren, wurden die Rezeptoren weiter reduziert. Diese Ergebnisse, kombiniert mit Daten aus Krankenhäusern, die zeigen, dass Asthma kein Risikofaktor für das Atemwegsvirus zu sein schien, haben die Forscher fasziniert.

Wir denken, dass allergische Reaktionen Sie schützen können, indem sie den Rezeptor herunterregulieren, sagte er. Es ist natürlich nur eine Theorie.

Togias, die beim National Institute of Allergy and Infectious Diseases für die Biologie der Atemwege zuständig ist, untersucht im Rahmen einer Studie mit 2.000 US-amerikanischen Familien, wie diese Rezeptoren mit zunehmendem Alter unterschiedlich exprimiert werden. Durch den Vergleich dieser Unterschiede und Immunreaktionen innerhalb von Familien hoffen sie, die Rolle der Rezeptoren besser verstehen zu können.

Unabhängig davon zeigen eine Reihe genetischer Studien Variationen in den Genen, die mit ACE2 in Verbindung stehen, wobei Menschen aus bestimmten geografischen Gebieten wie Italien und Teilen Asiens unterschiedliche Mutationen aufweisen. Niemand weiß, welche Bedeutung diese Unterschiede, wenn überhaupt, für die Infektion haben, aber es ist ein aktives Diskussionsgebiet in der wissenschaftlichen Gemeinschaft.

Masken

Vor der Pandemie hatte sich Gandhi, der Forscher der University of California, auf HIV spezialisiert. Aber wie andere Experten für Infektionskrankheiten in diesen Tagen hat sie viele ihrer wachen Stunden damit verbracht, über das Coronavirus nachzudenken. Und als sie eines Tages die Daten zu Ausbrüchen untersuchte, bemerkte sie, was ein Muster sein könnte: In den Einstellungen mit dem höchsten Prozentsatz an asymptomatischen Fällen trugen die Menschen Masken.

Besonders auffällig waren die Zahlen auf zwei Kreuzfahrtschiffen. In der Diamond Princess, in der keine Masken verwendet wurden und das Virus wahrscheinlich frei herumgelaufen ist, waren 47 Prozent der getesteten Personen asymptomatisch. Aber auf dem antarktischen argentinischen Kreuzfahrtschiff, auf dem Mitte März ein Ausbruch stattfand und allen Passagieren chirurgische Masken und der Besatzung N95-Masken gegeben wurden, waren 81 Prozent asymptomatisch.

Ähnlich hohe Raten asymptomatischer Infektionen wurden in einer Kinderdialysestation in Indiana, einer Fischfabrik in Oregon und einem Friseursalon in Missouri dokumentiert, die alle Masken verwendeten. Gandhi war auch fasziniert von Ländern wie Singapur, Vietnam und der Tschechischen Republik, die eine Maskierung auf Bevölkerungsebene hatten.

Sie stellten fest, dass es Fälle gab, aber weniger Tote.

Die wissenschaftliche Literatur zur Virusdosis reicht bis ins Jahr 1938 zurück, als Wissenschaftler begannen, Beweise dafür zu finden, dass die Exposition gegenüber einer Kopie eines Virus leichter zu überwinden ist als eine Exposition gegenüber einer Milliarde Kopien. Forscher bezeichnen die infektiöse Dosis als ID50 – oder die Dosis, bei der sich 50 Prozent der Bevölkerung infizieren würden.

Obwohl wir nicht wissen, wie hoch dieser Wert für das Coronavirus sein könnte (es wäre unethisch, Menschen auf diese Weise zu entlarven), zeigten frühere Arbeiten an anderen nicht-tödlichen Viren, dass Menschen mit niedrigeren Dosen weniger krank und mit höheren Dosen mehr krank werden . EIN lernen Die Ende Mai veröffentlichte Studie mit Hamstern, Masken und SARS-CoV-2 ergab, dass diejenigen, die eine Abdeckung erhielten, mildere Fälle hatten als diejenigen, die sie nicht bekamen.

In einem Artikel, der diesen Monat in der Zeitschrift für Allgemeine Innere Medizin , stellte Gandhi fest, dass bei einigen Ausbrüchen zu Beginn der Pandemie, bei denen die meisten Menschen keine Masken trugen, 15 Prozent der Infizierten asymptomatisch waren. Aber später, als die Menschen anfingen, Masken zu tragen, lag die Rate der asymptomatischen Menschen bei 40 bis 45 Prozent.

Sie sagte, die Beweise deuten darauf hin, dass Masken nicht nur andere schützen – wie US-Gesundheitsbeamte betonen –, sondern auch den Träger. Gandhi argumentiert, dass wir zwar meistens über asymptomatische Infektionen als erschreckend gesprochen haben, weil Menschen das Virus unwissentlich verbreiten können, es aber am Ende eine gute Sache sein könnte.

Es ist eine faszinierende Hypothese, dass eine asymptomatische Infektion, die eine Immunität auslöst, dazu führen kann, dass wir mehr Immunität auf Bevölkerungsebene erhalten, sagte Gandhi. Das allein wird die Verbreitung begrenzen.

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