Die Omikron-Variante B.1.1.529 breitet sich weltweit rasch aus. Neue Reisebeschränkungen und wachsende Ängste sind die Folge dieser stark mutierten Version des Coronavirus, die inzwischen in mehr als 80 Ländern gemeldet wurde. In Südafrika, wo die etwa 50 Mutationen von Omikron zuerst identifiziert wurden, hat die Variante gezeigt, dass sie Menschen, die sich bereits mit früheren Versionen des Sars-CoV-2-Virus angesteckt und überlebt haben, sowie Menschen, die dagegen geimpft wurden, erneut infizieren kann.

Das Robert Koch-Institut (RKI) hat seine Risikobewertung am 21. Dezember 2021 verschärft. Die Gefahr einer Ansteckung sei auch für zweifach Geimpfte und Genesene hoch, teilte das RKI auf Twitter mit. Für Ungeimpfte sei das Risiko sehr hoch. Als moderat stufte die Behörde das Infektionsrisiko für dreifach Geimpfte ein. Man befürchte eine »schlagartige Erhöhung der Infektionsfälle« und in der Folge eine Überlastung des Gesundheitssystems in Deutschland.

Um die weltweite Bedrohung genauer einzuschätzen, versuchen Forschende derzeit, den globalen Verlauf von Omikron zu modellieren. Er hängt von zwei Faktoren ab: Der eine ist die angeborene Ansteckungsfähigkeit der Variante, also die Übertragbarkeit. Der zweite ist ihre Fähigkeit, das menschliche Immunsystem zu umgehen.

Zu lernen, inwieweit die Übertragbarkeit und die Fähigkeit, das Immunsystem zu umgehen, zur Ausbreitung der Variante beitragen, »wird es uns ermöglichen, vorherzusagen, wie viele Menschen Omikron infizieren könnte und wie schnell«, sagt Marc Lipsitch, Epidemiologe an der Harvard T.H. Chan School of Public Health in Boston.

Die Übertragbarkeit spiegelt die Fähigkeit des Virus wider, sich in menschlichen Zellen zu replizieren und von Mensch zu Mensch zu wandern. »Sie hängt von allen möglichen biologischen Prozessen ab«, erklärt Jeffrey Shaman, ein Modellierer von Infektionskrankheiten an der Mailman School of Public Health der Columbia University. »Bindet es sich leichter an Rezeptoren in der Lunge von Menschen? Schüttet man es effizienter aus und spuckt mehr davon aus, so dass man mehr Menschen infizieren kann?« Die Umgehung des Immunsystems hingegen ist die Fähigkeit des Virus, Antikörper zu umgehen, die es andernfalls für die Zerstörung durch den Körper markieren würden, sowie die Fähigkeit, verschiedenen Zellen des Immunsystems auszuweichen.

»R_t kann sich je nach den realen Bedingungen von Minute zu Minute ändern«Marc Lipsitch, Epidemiologe

Erste Schätzungen zur Reproduktionszahl von Omikron liegen vor

Ein wichtiger Schritt bei der Einschätzung der Ausbreitung eines Virus besteht darin, von einer infizierten Person auszugehen und abzuschätzen, wie viele andere Menschen das Virus von dieser Person bekommen werden. Bei einer laufenden Pandemie versuchen Wissenschaftler, diese Schätzung mit einem Wert zu erfassen, der als effektive Reproduktionszahl oder R_t bezeichnet wird.

Die Variable »t« steht für die Anzahl der Sekundärinfektionen und hängt von den Auswirkungen der Immunität anderer Menschen, von saisonalen Wettermustern, Maßnahmen des öffentlichen Gesundheitswesens und weiteren Einschränkungen der Virusübertragung ab. R_t »kann sich je nach den realen Bedingungen von Minute zu Minute ändern«, sagt Lipsitch. »Wir verwenden diese Maßzahl, um festzustellen, wie schnell ein Ausbruch wächst oder schrumpft.« Ein Wert von R₂ bedeutet zum Beispiel, dass eine Person zwei andere infiziert, ein Wert von R₅, dass die Person das Virus auf fünf Personen überträgt, wodurch die Zahl der Infizierten viel schneller steigt.

Inzwischen gibt es auch R_t-Schätzungen für Omikron. Am 9. Dezember 2021 meldete das Nationale Institut für übertragbare Krankheiten (NICD) in Südafrika, dass sich der R_t-Wert in diesem Land bis Anfang November bei Werten unter eins stabilisiert hatte. Demzufolge ging die Zahl der Fälle in einer Zeit, in der Delta die vorherrschende Variante war und auf eine weit verbreitete Immunität in der Bevölkerung stieß, tatsächlich zurück. Doch dann schoss R_t Mitte November plötzlich in die Höhe. Er liegt nun im größten Teil des Landes über zwei und übersteigt in der dicht besiedelten Provinz Gauteng sowie in den Provinzen KwaZulu-Natal und Mpumalanga den Wert 2,5.

Die NICD-Wissenschaftler berechneten den Wert anhand von im Labor bestätigten Fällen und Daten über Krankenhauseinweisungen. Der R_t-Wert umfasst in diesem Fall neben Omikron auch andere Varianten, aber der plötzliche Anstieg deutet darauf hin, dass die neue Variante in der Mischung enthalten ist und viele neue Infektionen verursacht, sagt Carl Pearson, ein mathematischer Modellierer an der London School of Hygiene and Tropical Medicine, der eng mit den südafrikanischen Forschern zusammenarbeitet.

Wissenschaftler der britischen Gesundheitsbehörde haben inzwischen für Omikron selbst einen R_t-Wert von 3,7 ermittelt. Diese beunruhigend hohe Zahl, die in einem am 10. Dezember 2021 veröffentlichten technischen Briefing vorgestellt wurde, basiert zum Teil auf Daten, die zeigen, dass sich die Omikron-Infektionen im Vereinigten Königreich alle drei Tage verdoppeln. Bei diesem Tempo stellt Omikron in Bezug auf die Zahl der Fälle eine viel größere Bedrohung dar als Delta, schrieb Trevor Bedford, ein Modellierer für Infektionskrankheiten am Fred Hutchinson Cancer Center in Seattle, in einer ausführlichen Reihe von Kommentaren auf Twitter.

»Bei der Immunflucht geht es um viel mehr als neutralisierende Antikörper«Sarah Cobey, Epidemiologin

Wie Bedford betonte, ist noch unbekannt, inwieweit der rasche Anstieg von Omikron auf die inhärente Übertragbarkeit des Virus zurückzuführen ist und nicht auf seine Fähigkeit, die Immunabwehr zu umgehen. Wenn eine bestimmte Population weitgehend immun gegen andere Varianten ist, so seine Theorie, dann wird sich Omikron schnell ausbreiten, auch wenn es keine inhärent überlegene Übertragungsfähigkeit hat, weil das Immunsystem der Menschen konkurrierende Varianten unterdrückt.

Was in Südafrika mit Omikron passiert, muss nicht weltweit gelten

Die Beweise dafür, dass Omikron sich der menschlichen Immunantwort entzieht, stammen aus verschiedenen Quellen. Ein Anzeichen ist, dass es Menschen, die bereits mit dem Virus infiziert sind, erneut infiziert. Wie ein Team unter der Leitung von Juliet Pulliam, einer Epidemiologin, die das DST-NRF Center of Excellence in Epidemiological Modelling and Analysis an der University of Stellenbosch in der Nähe von Kapstadt, Südafrika, leitet, am 2. Dezember 2021 berichtete, sind in diesem Land mehr als 35 000 Sars-CoV-2-Reinfektionen bei 2,8 Millionen Menschen aufgetreten, die innerhalb der letzten drei Monate positiv auf Sars-CoV-2 getestet wurden. Eine andere Studie eines Teams unter der Leitung von Alex Sigal, einem Virologen am Africa Health Research Institute in Durban, Südafrika, ergab, dass neutralisierende Antikörper in Blutproben von Personen, die mit dem Impfstoff von Pfizer-BioNTech geimpft worden waren, etwa 40-mal weniger stark gegen Omikron waren als gegen andere Varianten.

Ob Sigals Laborexperimente einen verminderten Impfschutz im wirklichen Leben vorhersagen, ist jedoch noch ungewiss, sagt Sarah Cobey, Epidemiologin und Evolutionsbiologin an der University of Chicago, denn »bei der Immunflucht geht es um viel mehr als um neutralisierende Antikörper«. Impfstoffe aktivieren zudem spezialisierte Immunzellen, die infizierte Zellen zerstören, also müsste Omikron auch ihnen ausweichen. »Die Immunflucht kann im Labor nicht definitiv gemessen werden«, sagt Cobey.

In den kommenden Wochen werden die Wissenschaftler prüfen, wie die R_t-Werte von Omikron an Orten mit unterschiedlichen Infektionsgeschichten und Impfraten aussehen. Laut Shaman ist nicht klar, wie viel von dem, was in Südafrika beobachtet wurde, auf andere Orte übertragbar ist. Beispielsweise gab es in den Vereinigten Staaten nie eine Infektionswelle, die durch die Beta-Variante ausgelöst wurde, während dies in Südafrika der Fall war, und die Exposition gegenüber verschiedenen Varianten könnte die Immunreaktionen der US-Bevölkerung verändern. »Wir sind direkt von der ursprünglichen Alpha-Variante zu Delta übergegangen«, sagt er. »Und diese Dinge könnten den Anteil der Bevölkerung verändern, der für die neue Omikron-Variante empfänglich ist. Wir müssen einfach abwarten, wie sich das im Lauf der Zeit einpendelt.«