Wieviele Viren könnten den Menschen befallen?

Ich habe jetzt schon öfter bezüglich der SARS-CoV-2-Pandemie im Fernsehen gehört, dass es weltweit zwischen 200.000 bis 600.000 Viren gibt, die wir noch garnicht kennen. Was bedeutet das genau? Leider werden solche Aussagen zu wenig erklärt und schüren eher Ängste als aufzuklären. Ich verstehe es so: Es gibt eine hohe Anzahl unentdeckter Viren von denen einige das Potential haben eine Epidemie und/oder Pandemie zu verursachen, weil sie von anderen Tieren auf den Menschen überspringen könnten. Man beachte den Konjunktiv. Das ist jetzt nichts was mich verwundert, aber was ist da genau dran?

Fangen wir erstmal vorne an. Viren sind klassisch biologisch gesehen keine “echte” Lebewesen. Es handelt sich vielmehr um eine Ansammlung komplexer Protein-Partikel, die sowohl in vielzelligen Lebewesen (dazu zähle ich auch Pflanzen) als auch in Einzellern in Form von Phagen vorkommen und somit zum Vermehren einen Wirt brauchen. Sie besitzen keinen eigenen Stoffwechsel. Ohne Wirt kann sich ein Virus also nicht vermehren und wird auf Zeit gesehen früher oder später inaktiviert und zerstört und ist somit nicht mehr infektiös. Wir hören beispielsweise immer wieder, dass sich Viren auf Türklinken und anderen Oberflächen nicht für immer im infektiösen Zustand halten können. Das ist richtig. Man muss sich aber auch vor Augen führen: Mehrere Millionen Viren tummeln sich in einem Teelöffel Meerwasser. Das ist etwas ganz normales.

Viren gibt es viel länger als uns Menschen und sie sind daher evolutionstechnisch gesehen schon wesentlich länger dabei ihren Fußabdruck auf diesen Planeten zu hinterlassen und sich der Umwelt anzupassen. Sie sind so natürlich und organisch wie wir und lassen sich aufgrund der Struktur ihres Erbguts in verschiedene Klassen einteilen. Die sogenannte “Baltimore classification” beschreibt, wie Viren sich aufgrund ihres Erbguts vermehren. Man kann Viren aber auch aufgrund ihrer Form, wie man sie beispielsweise durch Elektronenmikroskopie beschreiben kann, verschiedenen Gruppen zuordnen. Das jetzige SARS-CoV-2 hat beispielsweise ein (+)ssRNA-Genom und ist kugelrund mit Noppen auf der Oberflächen, den sogenannten Kronen. Es kann anhand dieses Genoms infizierte Wirtszellen sofort dazu veranlassen neue Virus-Partikel herzustellen – ganz ohne Umwege. Dies steht im Gegensatz zu Viren mit einem (−)ssRNA-Genom, wie beispielsweise Influenzaviren, die einen Umweg gehen müssen. Die Art des Erbguts kann Hinweise darauf geben, wie potentielle neue Medikamente wirken müssten, um die Virusreplikation nicht mehr zuzulassen.

Fig. 1: Die sogenannte “Baltimore Klassifikation” teilt Viren anhand ihres genetischen Materials in verschiedenen Gruppen ein. Bildquelle: ViralZone/SIB Swiss Institute of Bioinformatics.

Viren sind verdammt verflixte Viecher. Sie sind so divers, dass es fast schon wieder faszinierend ist. Man führe sich nur mal folgendes vor Augen:

  • Viren sind hoch infektiös und/oder krankmachend…oder auch nicht.
  • Viren können relativ schnell mutieren und so ihre Verhaltensweisen ändern…oder auch nicht.
  • Viren können sich in das Erbgut des Wirtes einschleusen und dort für immer bleiben…oder auch nicht.
  • Viren können zwischen verschiedenen Lebewesen hin- und herspringen…oder auch nicht.
  • Viren können andere Viren infizieren…oder auch nicht.
  • Viren können zur Entstehung anderer Krankheiten, wie beispielsweise Krebs, beitragen…oder auch nicht.

Man kann die Liste endlos weiterführen. Es hört sich wie ein guter Blockbuster an.

Es gibt Viren, die Tiere befallen (dazu gehören auch wir Menschen), Pflanzen oder Bakterien. Hier muss jetzt unterschieden werden, denn die Zahlen von denen im Fernsehen häufiger die Rede ist, beziehen sich wohl auf Viren die potentiell den Menschen befallen und daher von anderen Säugetieren und Vögeln auf uns überspringen könnten. In dieser Klasse sind bisher rund 130 verschiedene Viren mal besser und mal schlechter charakterisiert und beschrieben.

Fig. 2: Menschliche Viren können verschiedene Morphologien und Größen aufweisen. Bildquelle: ViralZone/SIB Swiss Institute of Bioinformatics.

Es gibt allerdings wohl sehr viel mehr Virustypen, unabhänhig davon in welchem Organismus sie jetzt vorkommen. Sich den Ursprung von Viren anzuschauen ist sehr spannend und hilft dabei ihr Verhalten zu verstehen und nachvollziehen zu können. Trotz sehr viel Forschung im Bereich der Virologie, kann man dennoch nicht sagen, was jetzt zuerst da war: Das Virus oder die Zelle. Ähnlich der Ei-Huhn-Debatte, ist die wissenschaftliche Erforschung des Ursprungs von Viren etwas, was man wohl niemals endgültig klären kann. Es ist aber faszinierend, was es alles an Theorien gibt. Ich fühle mich da immer wieder an die “Ursuppe” erinnert aus der vor ca. 4 Milliarden Jahren erste Zellen entstanden seien sollen, die sich über Jahrmillionen und Milliarden Jahren hin zu mehrzelligen Lebewesen entwickelt haben. Evolution at its finest. Es lässt sich also nicht sagen, ob Viren vor oder nach der Evolution von Zellen entstanden sind oder wohlmöglich sogar gleichzeitig.

Kommen wir jetzt zur ursprünglichen Frage zurück. Woher stammen nun die oben angesprochenen Schätzungen? Ich konnte dazu zwei Publikationen finden, es gibt aber sicherlich noch mehr:

  1. A Strategy To Estimate Unknown Viral Diversity in Mammals
    Simon J. Anthony et al.
    mBio Sep 2013, 4 (5) e00598-13
    DOI: 10.1128/mBio.00598-13
  2. The Global Virome Project
    Dennis Carroll et al.
    Science 23 Feb 2018 : 872-874
    DOI: 10.1126/science.aap7463 (Leider hinter einer Paywall.)

In beiden Publikationen geht es darum zu ergründen wieviele Viren es in Säugetieren geben könnte. Es geht dabei nicht um die absolute Anzahl, sondern um die Anzahl von verschiedenen Virustypen.

In der ersten Publikation aus dem Jahr 2013 hat man Gewebeproben von indischen Riesenflughunden (=Fledermäuse) aus Bangladesh mithilfe von Sequenzierungsmethoden untersucht, um so das Vorkommen von verschiedenen Virus-Familien zu analysieren. Wieso Riesenflughunde? Weil diese Tiere dafür bekannt sind sogenannte zoonotische Pathogene in sich zu tragen. Dazu gehören neben Bakterien auch Viren, die auf Menschen überspringen und allerlei Erkrankungen auslösen können. Man fand in den Flughunden 55 Viren aus 9 verschiedenen Virus-Familien. Statistische Hochrechnungen ergaben dann, dass auf alle Säugetier-Arten auf dieser Welt ca. 320000 Viren kommen, die in Säugetieren stecken können. All diese Viren haben theoretisch das Potential auf den Menschen überzuspringen. Was ich von dieser Studie garnicht erwartet habe: Die Zahl von 6.3 Milliarden $. So viel Geld muss angeblich in die Hand genommen werden, um alle Säugetier-Viren aufzudecken. Dies ist eine weitere Schätzung, die abgegeben wird.

Die zweite Publikation aus dem Jahr 2018 bezieht sich auf Zahlen, die auf einer Studie basiert, die seit dem Jahr 2009 von der U.S. Agency for International Development (USAID) in über 35 Ländern erhoben wurde. Hier wurden neue Viren anhand moderner Sequenzierungsmethoden aufgedeckt (wie auch in der ersten Studie zuvor) und es wurde ebenfalls eine ungefähre Schätzung abgegeben. Die Studie nennt sich das “global virome project” und fasst einiges zusammen und kommt zu folgendem Schluss:

  • Historisch gesehen wurden bisher 111 Virus-Familien entdeckt.
  • Davon werden/wurden durch das globale Virome-Projekt 25 Virus-Familien detaillierter untersucht.
  • In diesen 25 Virus-Familien gibt es ca. 1.65 Millionen unentdeckte Viren, die das Potential haben Säugetiere und Vögel zu befallen.
  • Von diesen 1.65 Millionen Viren können ca. 63100 bis 827000 den Menschen infizieren.

Denkt man jetzt auch noch an die verbleibenden 86 Virus-Familien, steigt die Anzahl an unentdeckten Viren wohl noch weiter nach oben. Die Studie gibt zudem an, um eine allumfassende Einschätzung abgeben zu können wieviele Säugetier-Viren es weltweit gibt, müsste man ca. 7 Milliarden $ mobilisieren. Wie auch in der ersten Publikationen eine spannende Zahl, die wohl deutlich niedriger liegt als der durch das SARS-CoV-2 verursachte wirtschaftliche Schaden in 2020. Ich finde diese Geldschätzung spannend.

Wir halten fest, beide Publikationen können nur eine ungefähre Schätzung abgeben und so schwanken wohl die Zahlen von Viren, die in Säugetieren und Vögel schlummern und potentiell den Menschen befallen könnten zwischen 320000 und 827000. Das ist eine ganze Menge!
 Die Anzahl von unentdeckten Virus-Typen kann man nur grob abschätzen, was allerdings legitim ist, weil dem solide Erhebungen zugrunde liegen. Natürlich kann man jetzt nur schwer Aussagen darüber treffen, inwiefern solche Viren uns krankmachen könnten und ob überhaupt, daher macht es keinen Sinn sich verrückt zu machen. Was mich persönlich aufhorchen lässt: Beide Studien geben eine Geldsumme von rund 7 Milliarden $ an um alle Viren, die potentiell den Menschen befallen könnten, zu finden und zu charakterisieren. Die Summe erscheint relativ klein wenn man bedenkt welchen Schäden man am Menschen evtl. abwenden könnte. Trotzdem ist es natürlich sehr viel Geld. Wenn man das allerdings gegen die entstandenen wirtschaftlichen Schäden gegenzeichnet, die durch die jetzige SARS-CoV-2-Pandemie entstehen, ist das wohl eher ein Tropfen auf dem heißen Stein.

Eines ist sicher und darin sind sich alle Virologen einig: Dies wird nicht die letzte Pandemie gewesen sein. Die nächste kommt bestimmt. Vielleicht ist es jetzt an der Zeit mehr Geld in Forschung zu stecken, um mehr Säugetier-Viren auf die Schliche zu kommen und so dann Epidemien und Pandemien zuvorzukommen. Natürlich gehört in Zukunft auch ein ordentlicher und ernst genommener Epidemie- und Pandemie-Notfallplan dazu, so wie er vor einigen Jahren schon erhoben wurde. Man hätte sich besser vorbereiten können, hat es aber leider nicht getan. Wir werden daraus lernen.

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Sebastian Reusch

Veröffentlicht von

Sebastian Reusch ist Naturwissenschaftler und studierte Biologie mit den Schwerpunkten Zell- und Entwicklungsbiologie, Genetik und Biotechnologie an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg. Danach arbeitete er am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin an molekularbiologischen Prozessen des Immunsystems. Derzeit promoviert er am IRI Life Sciences der Humboldt-Universität zu Berlin an grundlegenden Fragen der Zellbiologie und Biochemie des Tubulin-Zytoskeletts in Stammzellen. Seine Schwerpunktthemen hier im Blog sind Molekularbiologie und Biomedizin. Twitter: @MrEnkapsis

4 Kommentare

  1. Die Sequenzierung und Kategorisierung aller potentiell auf den Menschen übertragbaren Viren wäre aber nur ein erster Schritt um sich auf eine zukünftige Pandemie vorzubereiten.

    Ein weiterer Schritt wäre die Entwicklung von Nachweistests, die etwa mittels Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction (RT-PCR) arbeiten.
    Schliesslich müssten diese Nachweistests noch massentauglich und schnell (Nachweis in 15 Minuten) gemacht werden.
    Tatsächlich gibt es heute schon RT-PCR-Maschinen, die pro Tag viele tausende Tests durchführen können und mithilfe von Fluoreszenz gelingt es den Nachweis in 15 Minuten oder weniger zu erbringen.

    Ich kann mir durchaus vorstellen, dass man in 10 Jahren regelmässig vor jedem internationalen Flug auf eine Virusinfektion getestet wird, was dann einen Flug vielleicht 10 Euro teurer macht und bedeutet, dass man mindestens 15 Minuten vor Abflug eine Probenentnahme über sich ergehen lassen muss.

  2. auf Türklingen

    Joi, Infektion via Schall^^
    Türklingeln oder Türklinken?
    Werden noch Wetten angenommen?
    Und da Vieh eher singulär ist, dürfte dem ‘Vieher’ ein zentrales ‘c’ fehlen.

    Doch davon völlig unbenommen: Ein schöner Über- und Ausblick.
    Wird direkt mal weiter verschickt.

  3. Cepheid’s GeneXpert: A machine for detecting any virus of interest in 45 Minutes
    1 ml einer Nasenprobe In eine Patrone geben, die die Chemikalien für die Detektion von COVID-19 enthält, geben, 45 Minuten warten und schon ist das Resultat da. Und das mit einer PCR- Maschine, die es schon 20 Jahre lang gibt und die in 5000-facher Ausführung in US-Spitälern steht.
    Mit heutiger Technologie kann die Wartezeit auf unter 20 Minuten und sogar auf 5 Minuten heruntergedrückt werden. Mit heutigerTechnologie könnte der Durchsatz solch einer Maschine auch um ein Vielfaches gesteigert werden.
    Ich bin überzeugt: Superschnelle PCR-Maschinen mit hohem Durchsatz werden in 10 Jahren überall bereit stehen.

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