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Welche Rolle spielt die kreuzreaktive Immunität bei der Verbreitung einer neuartigen SARS-CoV-2-Variante?

In einer kürzlich veröffentlichten Studie medRxiv* Preprint-Server nutzten die Forscher mathematische Modelle, um die Wirkung der kreuzreaktiven Immunität von früheren Infektionen auf eine neu auftretende Variante des Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) mit schwerem akutem respiratorischem Syndrom zu untersuchen, und untersuchten die Wahrscheinlichkeit, dass die neue Variante eine weit verbreitete Infektion oder ein Abklingen verursacht .

Studie: Der Einfluss kreuzreaktiver Immunität auf die Entstehung von SARS-CoV-2-Varianten. Bildnachweis: Lightspring/Shutterstock
Lernen: Der Einfluss der kreuzreaktiven Immunität auf die Entstehung von SARS-CoV-2-Varianten. Bildnachweis: Lightspring/Shutterstock

Hintergrund

Zwei Faktoren bestimmen, ob eine aufkommende SARS-CoV-2-Variante eine weit verbreitete Infektion in einer Bevölkerung verursachen kann – Einschleppung und Invasion. Eine De-novo-Mutation oder eine Ausbreitung aus einem anderen Gebiet führt die Variante in die Wirtspopulation ein. Die Variante muss dann viele Individuen infizieren, um sich in einer Population zu etablieren, was als Invasion bezeichnet wird.

Abgesehen von der erhöhten Übertragbarkeit ist einer der Faktoren, die das Invasionsrisiko einer neuen Variante beeinflussen, das Niveau der Hintergrundimmunität, die durch Infektionen mit früheren Varianten erzeugt wird. Mathematische Modelle wurden während der Pandemie der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) verwendet, um die Übertragbarkeit und Infektiosität neu auftretender Varianten wie Alpha, Beta und Gamma abzuschätzen und den Verlauf des Ausbruchs neuer, hochgradig übertragbarer Varianten zu projizieren.

Jüngste Studien haben gezeigt, dass eine humorale Immunität, die sich aus einer Kombination von Impfstoffen und früheren Infektionen ergibt, erfolgreicher beim Schutz vor neu auftretenden SARS-CoV-2-Varianten ist. Es gab auch widersprüchliche Ergebnisse aus anderen Studien, die zeigen, dass die Immunität von früheren Infektionen mit einem erhöhten Schweregrad während nachfolgender Infektionen verbunden ist.

Über das Studium

In der vorliegenden Studie verwendeten die Forscher mathematische Modelle, um die Auswirkungen früherer SARS-CoV-2-Infektionen auf das Risiko einer Invasion neuer SARS-CoV-2-Varianten in die Bevölkerung zu verstehen. In der Studie wurden zwei Viren berücksichtigt – eine neuartige SARS-CoV-2-Variante und eine Variante, die zuvor die Bevölkerung infiziert hat und mit der neuartigen Variante antigenisch verwandt war.

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Die Studie berücksichtigte Szenarien, in denen die Immunität der vorherigen Infektion teilweise oder vollständig gegen die neuartige Variante schützte oder während der Infektion durch die neuartige Variante schädlich war. Die Forscher untersuchten auch die Rolle des Einführungswegs bei der Wahrscheinlichkeit einer Invasion durch die neuartige Variante.

In dieser Studie wurde ein einfaches mathematisches Modell verwendet, bei dem die virale Infektionsperiode einer Exponentialverteilung folgt. Es wurde auch angenommen, dass kreuzreaktive Immunitätsniveaus für zuvor infizierte Personen festgelegt wurden. Die Autoren glauben, dass epidemiologische Perioden in Wirklichkeit einer Gamma-Verteilung folgen und die kreuzreaktive Immunität in einer Population heterogen ist. Sie wollen diese Faktoren in einer zukünftigen Studie in ein komplexeres mathematisches Modell integrieren.

Ergebnisse

Die Ergebnisse zeigen, dass, wenn die humorale Immunität von einer früheren Infektion vollständig ist, die neue Variante infektiöser sein muss als die vorherige Variante, um in die Wirtspopulation einzudringen. Eine schwache oder teilweise Immunität gegenüber früheren Infektionen verhindert nicht die Etablierung einer neuen Variante in einer Population. Eine partielle kreuzreaktive Immunität bietet einen großen Pool an empfänglichen Personen für die Infektion mit der neuen Variante.

Andererseits können auch neuartige Varianten mit geringer Übertragbarkeit in eine Population eindringen, wenn vorangegangene Infektionen Folgeinfektionen begünstigen. Die Autoren erwähnen einige experimentelle Studien, die diese nachteiligen Auswirkungen früherer Infektionen belegen.

Darüber hinaus beeinflusst auch der Einschleppungsweg der neuartigen Variante die Invasionswahrscheinlichkeit. Wenn sich die neuartige Variante von einem anderen Ort verbreitet hat, ist die Wahrscheinlichkeit gering, dass der Reisende, der diese Variante trägt, zuvor eine Infektion mit einer antigenisch verwandten Variante hatte. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die neuartige Variante in die Wirtspopulation eindringt. Wenn umgekehrt die neue Variante aus einer De-novo-Mutation resultiert, bestimmt der Immunstatus der ersten Person, die mit dieser Variante infiziert ist, ihre Invasion in die Bevölkerung.

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Schlussfolgerungen

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in der Studie mathematische Modelle verwendet wurden, um die Auswirkungen einer kreuzreaktiven Immunität, die von einer Infektion mit einer früheren antigenisch verwandten Variante herrührt, auf die Invasion der Wirtspopulation durch eine neue SARS-CoV-2-Variante zu verstehen.

Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass eine vollständige kreuzreaktive Immunität Schutz vor einer Infektion gewährt und eine Invasion durch die neue Variante verhindert. Eine teilweise Immunität macht einen großen Teil der Bevölkerung anfällig für eine Infektion durch die neue Variante, was die Wahrscheinlichkeit einer Invasion erhöht. Wenn hingegen frühere Infektionen die Bevölkerung anfälliger für neue Varianten machen, können sich auch Varianten mit geringer Übertragbarkeit in der Wirtspopulation etablieren.

Die Studie unterstreicht die Bedeutung der Bewertung der kreuzreaktiven Immunität, um sicherzustellen, dass die aufkommenden SARS-CoV-2-Varianten keine weit verbreiteten und schweren Ausbrüche von COVID-19 verursachen.

*Wichtiger Hinweis

medRxiv veröffentlicht vorläufige wissenschaftliche Berichte, die nicht von Fachleuten begutachtet wurden und daher nicht als schlüssig angesehen werden sollten, klinische Praxis/gesundheitsbezogenes Verhalten leiten oder als etablierte Informationen behandelt werden sollten.

Referenz:

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