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Pandemie Spezial

Kaum Spielraum

Mutationen und Impfdebakel verschärfen die aktuelle Corona-Situation

In seiner Pressekonferenz am 5. Februar nahm der Präsident des Robert Koch-Instituts Prof. Lothar Wieler zum wiederholten Male zu den SARS-CoV-2-Mutanten Stellung. Wie üblich wählte er seine Worte mit Bedacht, blieb aber bei Kernfragen im Vagen: „B.1.1.7 dominiert das Infektionsgeschehen in Deutschland noch nicht. Es ist aber damit zu rechnen, dass sich die Mutante weiter ausbreitet, wie bereits in einigen Nachbarländern geschehen“, so der RKI-Präsident. Um dann darauf hinzuweisen, „dadurch wird die Pandemiebekämpfung erschwert“. Was das im Klartext bedeutet, ließ er offen, lässt aber Raum für Interpretationen, wie Prof. Hermann Feldmeier im folgenden Meinungsbeitrag erläutert.

Die Fakten sehen so aus: Die Virus-Varianten B.1.1.7, B.1.351 und P1, bestimmen bereits die Dynamik der Pandemie in Großbritannien, Irland, Portugal, Südafrika und Nordbrasilien. In Dänemark benötigte die Variante B.1.1.7 vier Wochen, um ihren Anteil an der Zahl der täglichen Neuinfektionen von 0,3 auf 13 Prozent zu steigern. In den Großstädten der Schweiz ist B.1.1.7 für 35 bis 70 Prozent aller Infektionen verantwortlich. In Deutschland wird der prozentuale Anteil auf sechs Prozent geschätzt. Exakte Zahlen zur Ausbreitung in der Fläche fehlen. Dazu müsste eine systematische Sequenzierung von PCR-positiven Proben erfolgen (siehe „Längst in Deutschland angekommen“ im Pandemie Spezial, DAZ 2021, Nr. 5, S. 24).

Die drei Virus-Mutanten können die Dynamik der Pandemie auf fünf Ebenen beeinflussen:

  • Erleichterte Übertragbarkeit [1, 2]
  • Häufigkeit schwere Krankheitsverläufe [2, 3]
  • Unterlaufen einer aus einer früheren Infektion resultierenden Immunität [4]
  • Geringere Schutzwirkung von Vakzinen [5, 6]
  • Verminderte Wirksamkeit von monoklonalen Antikörpern bei der Behandlung schwerer Verlaufsformen [7]

Unter der Annahme, dass die Infektiosität der Variante B.1.1.7 fünfzig Prozent höher ist als die des Wildtyps, verläuft der Verdrängungsprozess mit enormer Schnelligkeit, wie Dr. Viola Priesemann vom Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation vorrechnet. „Angenommen, derzeit wird ein Prozent der Corona-Infektionen durch die britische Variante verursacht. Eine Woche später sind es zwei Prozent, dann verdoppelt sich der Anteil in zeitgleichen Abständen auf vier, acht und 16 Prozent“, so die Physikerin. Die Auswirkungen der exponentiellen Zunahme ­dieser Mutante auf die Dynamik der Pandemie hat Prof. Thorsten Lehr von der Universität des Saarlandes in einem Simulationsmodell untersucht (DAZ 2021, Nr. 6, S. 19). Vorausgesetzt, die derzeit geltenden Maßnahmen zur Kontakteinschränkung bleiben wie sie sind, wird B.1.1.7 in wenigen Wochen das Infektionsgeschehen dominieren. Bereits bei einer mit 35 Prozent angenommenen höheren Infektiosität von B.1.1.7 gegenüber dem Wildtyp, würden nach der ­Modellrechnung die Fallzahlen ab Mitte März nicht weiter sinken, sondern vorübergehend stagnieren und dann erneut ansteigen. Die Spirale von zunehmenden Neuinfektionen, mehr stationär behandelten COVID-19-Erkrankungen und entsprechend vielen Todesfällen wird sich dann wieder in Drehung versetzen. Da B.1.1.7 auch deutlich häufiger schwere Krankheitsverläufe verursacht, könnte die prozentuale Anzahl von Todesfällen um bis zu ein Drittel zunehmen [2, 3].

Noch keine rasche Durchimpfung

Die von der Politik in fröhlichen Farben ausgemalte Vision, mit einer raschen Durchimpfung der Bevölkerung würde das Risiko einer nächsten Welle vernachlässigbar gering, hat sich innerhalb von sechs Wochen als Fata Morgana erwiesen. Aus einem holprigen Start des ambitionierten Impfprogramms wurde zwischenzeitlich ein Debakel – an allen Ecken und Enden fehlen Vakzine, und die Impfzentren sind weitgehend leer. Kaum kommuniziert, musste die Impf­strategie schon wieder verändert werden, wie die Altersbeschränkung des Astra-Zeneca-Impfstoffs auf Personen unter 65 Jahren zeigt. Dass bei einer Vakzine mit einer erwarteten durchschnittlichen Wirksamkeit von rund 70 Prozent – wie die des Impfstoffs von Astra Zeneca – der tatsächliche Impferfolg überprüft werden muss, liegt auf der Hand. Wie das in der Praxis gestaltet werden soll, bleibt nebulös.

Im Hinblick auf die rasante Ausbreitung von B.1.351 und P.1 in Südafrika und Brasilien wird bereits über die Notwendigkeit einer dritten Impfdosis mit einer auch gegen die Mutanten wirksamen Vakzine nachgedacht [6]. Die Impfstoff-Hersteller weisen zwar darauf hin, dass eine Anpassung der existierenden Impfstoffe mit einer Vorlaufzeit von wenigen Wochen möglich sei. Gleichwohl fehlen die Kapazitäten für die Massenproduktion.

Zahlenspiele anstatt valider Analysen

Auch die Interpretation der Maßzahlen gestaltet sich schwierig. Fast drei Monate hat es gedauert, bis die 7-Tage-Inzidenz pro 100.000 Einwohner von 139 auf etwa 59 gesunken ist (Stand 16.02.2021). Damit war das Absinken der Fallzahlen deutlich langsamer als bei der ersten Welle im Frühjahr. Der ursprünglich angepeilte Grenzwert von 50 scheint jetzt zwar in greifbarer Nähe. Aber die Zielzahl von 50 ist nach Ansicht von Experten nicht evidenzbasiert, sondern entstammt einem „Kuhhandel“ zwischen dem Bund und den Ländern (siehe „Quo vadis? – Die Corona-Virus-Pandemie in Deutschland – ein Ausblick“ im Pandemie Spezial, DAZ 2020, Nr. 43, S. 38). Dem wurde in der Bund-Länder-Konferenz vom 10. Februar 2021 erstmals Rechnung getragen und als Zielwert eine 7-Tage-Inzidenz von 35 genannt.

Mathematik hilft

Eine kleine Beispielrechnung zeigt, wie sich die Dynamik der Pandemie entwickelt, wenn die Variante B.1.1.7 die „Regie“ übernimmt. Annahmen: Reproduktionsfaktor (R) 0,8; B.1.1.7 hat eine 50 Prozent höhere Infektiosität → R = 1,2; die Mutante ist für 1 Prozent aller Neuinfektionen verantwortlich; Reproduktionszeit sieben Tage; die Beispielrechnung erfolgt in 12-Tage-Schritten. Kontaktbeschränkungsmaßnahmen bleiben wie sie sind.

Die Gesamtzahl der Neuinfektionen sinkt über einen Zeitraum von sieben Wochen auf etwa 15 Prozent des Ausgangswerts. Sie steigt wieder an, sobald die Mutante B.1.1.7 für mehr als 46 Prozent aller Infektionen verantwortlich ist.

Zeitpunkt
Wildtyp (%)
Mutation (%)
Summe Wildtyp + Mutation
Tag 0
9900 (99,0)
100 (1,0)
10000
Tag 12
5069 (96,7)
172 (3,3)
5241
Tag 24
2595 (89,7)
299 (10,3)
2894
Tag 36
1329 (72,0)
516 (28,0)
1845
Tag 48
680 (43,3)
892 (46,7)
1572
Tag 60
348 (18,4)
1541 (71,2)
1889
Tag 72
178 (6,3)
2662 (93,7)
2840
Tag 84
91 (1,9)
4600 (98,1)
4691
Tag 96
43 (0,6)
7950 (99,4)
7999

Nach den Berechnungen von Prof. Lehr sind beide Zielwerte zu hoch, um Lockerungen in Erwägung zu ziehen. Seine Analyse zeigt, dass die sich im Spätsommer 2020 entwickelnde zweite Welle bei einer bundesweiten 7-Tage-Inzidenz von etwa 20 außer Kontrolle geraten ist. Selbst der seit Wochen bei etwa 0,9 liegende Reproduktionsfaktor R bietet derzeit keine zuverlässige Orientierung. Das vom RKI errechnete R ist de facto ein Mittelwert, der die Schnittmenge der Infektiosität aller zirkulierenden ­Virus-Varianten darstellt. Die dänischen Gesundheitsbehörden haben berechnet, dass B.1.1.7 für sich allein genommen einen Reproduktionsfaktor von 1,14 hat [8]. In dem Moment, in dem B.1.1.7 zur dominierenden Variante wird, ist ein erneuter Anstieg der Neuinfektionen programmiert.

 

Keine Mitigation, sondern ein Ende der Pandemie

Mit der Perspektive, dass über kurz oder lang Virus-Mutanten mit einer höheren Infektiosität und stärkeren krankmachenden Eigenschaften die Regie der Pandemie übernehmen und wir von einer optimalen Impfstrategie weit entfernt sind, stellt sich bei Fachleuten wie Laien die Frage nach einem Strategiewechsel. Unter dem sperrigen Titel „Eine neue proaktive Zielsetzung für Deutschland zur Bekämpfung von SARS-CoV-2“ hat eine interdisziplinäre Gruppe von Wissenschaftlern – Virologen, Infektiologen, Gesundheits- und Politikwissenschaftlern, Soziologen, Pädagogen, Ökonomen und Juristen – ein Dokument vorgelegt, über das es sich lohnt nachzudenken [9]. Ausgangspunkt der „No-Covid-Strategie“ sind die bekannten und allgemein akzeptierten Fakten:

  • Die bisherige Strategie beschränkt sich auf Abmilderung der Pandemie und ihrer gesundheitlichen, sozialen und ökonomischen Folgen. Von Eliminierung war nie die Rede.
  • Das Konzept, besonders vulnerable Gruppen zu schützen, ist fehlgeschlagen, wie die 53.000 Toten zwischen Anfang November und Mitte Februar zeigen.

Das zentrale Element der No-Covid-Strategie ist eine rasche Absenkung der Neuinfektionen auf eine 7-Tage-Inzidenz unter 10 auf lokaler Ebene. Beim Unterschreiten des Grenzwerts wird die Stadt/der Landkreis zu einer „grünen Zone“ auf Probe. Erst wenn zwei Wochen lang keine Neuinfektionen mehr aufgetreten sind, deren Ursprung unklar ist, bekommt die Flächeneinheit einen definitiven „Grüne-Zone-Status“. In einer grünen Zone werden nach einem vorab festgelegten Plan peu à peu alle Einschränkungen aufgehoben. Mit der Zeit werden aus einzelnen grünen Zonen größere zusammenhängende Bereiche, in denen sich die Menschen frei bewegen können. Ein Wiedereintrag von Infektionen wird durch Mobilitäts-Kontrollen an den Grenzen der grünen Zone verhindert. Kommt es trotzdem zu einzelnen Neuinfektionen, erfolgt ein „rigoroses Ausbruchsmanagement“ [9]. Angeordnete Quarantäne wird konsequent überprüft. Der öffentliche Gesundheitsdienst wird personell und in Bezug auf digitale Infrastruktur gestärkt und kann das Infektionsgeschehen effektiv kontrollieren. Die Autoren nennen das „Test + Trace + Isolation“-Strategie.

Mutationen sind zwangsläufig

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Mutationen sind Kopierfehler, die mit einer statistischen Häufigkeit auftreten. Daraus folgt: mit Anzahl der Kopien nimmt auch die Zahl der Mutanten zu. Die meisten Mutationen werden erst gar nicht bemerkt. Sie sind entweder fatal für das Virus oder beinhalten eine geringere Wettbewerbsfähigkeit. In beiden Fällen verschwinden diese Mutanten von selbst. Je schneller sich SARS-CoV-2 in einer Bevölkerung ausbreitet – zum Beispiel gemessen an der 7-Tage-Inzidenz – umso größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass auch Mutanten entstehen, die für das Virus von Vorteil sind. Eine verbesserte Übertragbarkeit ist ein solcher Vorteil. Wird ein zunehmender Anteil der Bevölkerung immun – sei es aufgrund einer durchgemachten Infektion oder einer Impfung – beinhalten die sogenannten Fluchtmutationen (engl. escape mutations) den Vorteil, das Immunsystem „auszutricksen“ (Immunevasion).

Dass mehrere Viruslinien innerhalb kürzester Zeit ein ganzes Spektrum von Mutationen entwickeln, ist ungewöhnlich. Es sei denn, man geht davon aus, dass alle Mutationen in einer einzigen Person entstanden sind, in der sich SARS-CoV-2 über mehrere Wochen vermehren konnte, beispielsweise in einem Patienten mit einem geschwächten Immunsystem. Für B.1.1.7 ist dieses Phänomen bereits nachgewiesen.

Systematisches Testen in Pflegeeinrichtungen, Schulen und Institutionen mit Publikumsverkehr vervollständigen die No-Covid-Strategie. Einer allgemein verständlichen Kommunikation der Strategie wird eine zentrale Bedeutung zugemessen. Die Bevölkerung einer Stadt oder eines Landkreises soll überzeugt sein, dass sie Teil eines gemeinsamen Ziels ist und gleichzeitig Akteur für die Erreichung des Ziels. Zu einer „grünen Zone“ zu gehören, soll sich lohnen, so der pädagogische Ansatz des Konzepts.

„No Covid“ beinhaltet einen fundamentalen Strategiewechsel, nämlich weg vom Prinzip der Mitigation hin zum Ziel einer Beendigung der Pandemie und ihrer Folgen. „Die Zonenregelung hat den Charme, dass Erfolg und Misserfolg in der Pandemiebekämpfung schnell sichtbar werden“, sagt Bary Pradelsky, Professor für Volkswirtschaftslehre vom Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) in Grenoble, in einem Interview mit der Süddeutschen Zeitung. „Kleine Zonen können schnell grün werden“, sagt Pradelski, das schaffe Motivation bei den Einzelnen, ihren Anteil zum Erfolg beizutragen. Auch auf europäischer Ebene ist eine „Grüne-Zone-Regelung“ adäquat [10]. Um zu belegen, dass „No Covid“ kein theoretisches Gedankenkonstrukt ist, sondern ein bereits erprobter Lösungsansatz, verweisen die Autoren auf Neuseeland, Australien und Taiwan als Musterschüler. Es ist zwar richtig, dass in diesen Ländern zumindest zeitweise „No Covid“ erreicht wurde, aber sie lassen sich in Bezug auf wichtige Randbedingungen nicht mit Deutschland vergleichen. Australien und Neuseeland sind dünn besiedelte Inseln mit leicht zu kontrollierenden Eintrittspforten. In Taiwan kam es gar nicht zu einer ersten Welle: nach den ersten direkt aus Wuhan eingeschleppten Fällen wurde ein – nach der SARS-Epidemie entwickelter – Masterplan Punkt für Punkt abgearbeitet. Bislang gab es gerade einmal 776 Fälle, und acht Monate lang keine einzige Infektion.

Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation haben die No-Covid-Strategie in einem mathematischen Modell überprüft [11]. Sinkt die 7-Tage-Inzidenz unter einen Wert von 10, wird ein Zustand erreicht, den die Modellierer als „stabiles Equilibrium“ bezeichnen. Es treten zwar vereinzelt Infektionen auf lokalem Niveau auf, die Situation bleibt aber stabil, da die Gesundheitsämter in der Lage sind, jede einzelne Infektionskette nachzuverfolgen. Bleibt die Maßzahl über dem Wert von 10, wird – ­früher oder später – ein Kipp-Punkt erreicht, von dem aus sich das Wachstum von selbst beschleunigt. Übertragen auf die Politik bedeuten die Erkenntnisse aus der mathematischen Modellrechnung, dass zu frühe Lockerungsmaßnahmen die bekannte Oszillation der Pandemiedynamik wieder in Gang setzen. |

Literatur

 [1] Davies et al., Estimated transmissibility and severity of novel SARS-CoV-2 Variant of Concern 202012/01 in England; https://doi.org/10.1101/2020.12.24.20248822

 [2] Volz et al. Evaluating the Effects of SARS-CoV-2 Spike Mutation D614G on Transmissibility and Pathogenicity; https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.11.020

 [3] Horby et al, NERVTAG note on B117 severity. SAGE meeting date 21 January; https://bit.ly/3o93gYP

 [4] Sabino et al.; Resurgence of COVID-19 in Manaus, Brazil, despite high seroprevalence; https://doi.org/10.1016/S0140-6736(21)00183-5

 [5] Emary et al., Efficacy of ChAdOx1 nCoV-19 (AZD1222) Vaccine Against SARS-CoV-2 VOC 202012/01 (B.1.1.7); https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=3779160

 [6] Madhi et al.; Oxford Covid-19 vaccine trial results; https://www.wits.ac.za/covid19/covid19-news/latest/oxford-covid-19-vaccine-trial-results.html

 [7] Wibmer et al., SARS-CoV-2 501Y.V2 escapes neutralization by South African COVID-19 donor plasma; https://doi.org/10.1101/2021.01.18.427166

 [8] SSI 20210204. Kontakttal for virusvariant B.1.1.7. Statens Serum Institut 2021; https://www.ssi.dk/aktuelt/nyheder/2021/kontakttal-for-virusvariant-b117

 [9] No-COVID Strategiepapier; https://www.ifo.de/publikationen/2021/monographie-autorenschaft/proaktive-zielsetzung-bekaempfung-sars-cov-2-handlungsoptionen

[10] Priesemann et al., An action plan for pan-European defence against new SARS-CoV-2 variants; https://doi.org/10.1016/S0140-6736(21)00150-1

[11] Contreras et al., Low case numbers enable long-term stable pandemic control without lockdowns; https://doi.org/10.1101/2020.12.10.20247023

Autor

Prof. Dr. med. Hermann Feldmeier, Arzt für Mikro­biologie, Infektions­epidemiologie und Tropenmedizin;Mitglied internationaler Fachgremien, die sich mit vernachlässigten Tropenkrankheiten beschäftigen; lehrt und forscht an der Charité Universitäts­medizin Berlin

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