Die ersten 21 SARS-CoV-2-Genome in Österreich wurden im Rahmen des kürzlich von CeMM gestarteten Projekts „Mutationsdynamik von SARS-CoV-2“ sequenziert und veröffentlicht.

Dieses Projekt am CeMM wird in enger Zusammenarbeit mit der Medizinischen Universität Wien und weiteren Partnern durchgeführt. Insgesamt sollen 1.000 virale Genome von Patienten aus Österreich analysiert werden, um die molekularen Grundlagen des Virus und der COVID-19 Pandemie besser zu verstehen. Diese SARS-CoV-2-Genome werden in globalen Datenbanken unmittelbar veröffentlicht und stellen einen wichtigen Beitrag für die internationale Forschung im Kampf gegen COVID-19 dar.

Evolution des Virus

Die COVID-19 Krankheit wird vom Coronavirus SARS-CoV-2 verursacht und wurde am 12. März 2020 von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) zur Pandemie erklärt. Es wird angenommen, dass der Virus im November 2019 in der chinesischen Provinz Hubei von Wildtieren auf Menschen übertragen wurde und sich von dort aus über die Welt verbreitet hat. Mehr als 180 Länder sind betroffen, und COVID-19 verursachte bereits Zehntausende Todesfälle.

Um die Evolution des Virus in der menschlichen Bevölkerung zu verstehen, werden die Genome von zirkulierenden SARS-CoV-2 Viren in vielen Teilen der Welt sequenziert und in frei zugänglichen Datenbanken veröffentlicht. Bisher fehlten Virusgenome aus Österreich, was eine erhebliche Lücke in der Analyse der globalen Übertragungswege und der Evolution dieses Virus darstellte. Ein Kooperationsprojekt des CeMM unter der Leitung seiner Forschungsgruppenleiter Andreas Bergthaler und Christoph Bock hat nun erstmals SARS-CoV-2 Proben von Patienten aus Österreich mit innovativer Next Generation Sequencing Technologie und anspruchsvollen Computeranalysen untersucht.

„Gemeinsam mit dem Zentrum für Virologie der Medizinischen Universität Wien haben wir eine Strategie entwickelt, um SARS-CoV-2 Virus-Genome rasch und effektiv zu sequenzieren. Unsere Analysen adressieren wichtige Themen, wie die Verfolgung von Infektionsketten, sowie ein besseres molekulares Verständnis über die Entstehung von Virus-Mutationen und deren möglichen Einfluss auf den Verlauf der Pandemie und der akuten Atemwegserkrankung, die durch SARS-CoV-2 verursacht wird“, sagt Andreas Bergthaler, Projektkoordinator und Forschungsgruppenleiter am CeMM.

Veränderungen zum Referenzgenom

Die Genom-Analysen der ersten SARS-CoV-2-Genome aus Österreich enthüllten durchschnittlich 6 Veränderungen im Vergleich zum Referenzgenom des Virus, das am 26. Dezember 2019 in Wuhan (China) isoliert wurde. Dies entspricht ähnlichen Beobachtungen, die in anderen Ländern gemacht wurden. Die identifizierten Mutationen führen zu Änderungen der viralen Eiweißstoffe und geben einen Einblick in Selektionsmechanismen und die laufende Evolution des Virus in der humanen Population. Weitere molekularen Untersuchungen werden Aufschluss über die Effekte dieser Mutationen auf den viralen Lebenszyklus und die Interaktionen mit dem Mensch und dessen Immunsystem geben. Darüber hinaus konzentrieren sich laufende genetische Analysen auf häufig mutierte Regionen im Virusgenom sowie die Diversität und die Verbreitung von SARS-CoV-2 in Österreich und anderen Ländern.

Das Projekt profitiert von bestehenden Forschungsprojekten am CeMM im Bereich der viralen Evolution, weshalb das Team beste Voraussetzungen und Kompetenzen für die Untersuchung des Mutationsverlauf von SARS-CoV-2 mitbringt. Zur Unterstützung des Forschungsvorhabens hat der Wiener Wissenschafts-, Forschungs- und Technologiefonds (WWTF) einen Projektantrag im Rahmen der WWTF COVID-19 Rapid Response Förder-Initiative mit 50.000 € bewilligt.

Der erste Meilenstein des Projekts wurde durch die Veröffentlichung der ersten 21 SARS-CoV-2-Genome in den frei zugänglichen Datenbanken GISAID und nextstrain.org erreicht. Das Projekt umfasst ein interdisziplinäres Netzwerk mit zahlreichen nationalen Partnern, darunter Elisabeth Puchhammer-Stöckl und ihr Team vom Zentrum für Virologie der Medizinischen Universität Wien, außerdem die Österreichische Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit (AGES) und mehrere Universitäten aus ganz Österreich. In enger Zusammenarbeit mit diesen Partnern wird das CeMM-Team seine Anstrengungen fortsetzen, um die Sequenzierung und Analyse von 1.000 viralen Genomen zu ermöglichen.

„Die Genom-Information von 1.000 Coronavirus-Proben wird ein klares Bild der Virus-Evolution in Österreich liefern und vergleichende Analysen im globalen Kontext ermöglichen. Dadurch wird dieses Projekt die laufenden epidemiologischen und klinischen Untersuchungen unterstützen und wichtige Informationen für die Bekämpfung der COVID-19 Pandemie liefern“, sagt Christoph Bock, Leiter der Biomedical Sequencing Facility des CeMM und der MedUni Wien, sowie Forschungsgruppenleiter am CeMM.

Link zu SARS-CoV-2 Genomdaten:

Die Sequenzierungsdaten und weitere Informationen sind unter https://nextstrain.org/ (Real-time tracking of pathogen evolution) und https://www.gisaid.org/ (Global Initiative on Sharing All Influenza Data) verfügbar.