Wie ist der exakte Zeitverlauf einer Coronavirus-Infektion? Wie verändern sich Blutwerte im Lauf der Tage, wie die Viruslast in Rachen und Nase? Solche Fragen lassen sich am besten beantworten, wenn man den exakten Zeitpunkt der Infektion kennt und Patient oder Patientin die ganze Zeit beobachten kann. So genannte Human-Challenge-Studie leisten genau das: Bei ihnen werden die Teilnehmer absichtlich einem Erreger ausgesetzt. Die Ergebnisse der ersten solchen Studie zu Sars-CoV-2 wurden nun vorab auf einem Preprint-Server zur Verfügung gestellt.

Darin schildert die Gruppe um Christopher Chiu vom Imperial College London, wie sie 36 Freiwillige im Alter zwischen 18 und 29 Jahren mit dem Covid-19-Erreger infizierte. Die Männer und Frauen wurden während der anschließenden Quarantäne regelmäßig auf eine Infektion und ihre Ansteckungsfähigkeit untersucht sowie zu ihren Symptomen befragt.

Die Aussagekraft der Studie für den aktuellen Pandemieverlauf ist allerdings begrenzt, da Chiu und Kollegen für ihr Anfang 2021 durchgeführtes Experiment eine »Prä-Alpha«-Variante des Virus verwendeten, die noch weitgehend dem ursprünglichen Wildtyp des Virus entsprach. Infektionen mit Delta oder Omikron könnten einen anderen zeitlichen Verlauf nehmen und zu anderen Testergebnissen führen. »Aber im Grundsatz gehen wir davon aus, dass unsere Studie repräsentativ für diese Art von Infektion ist«, sagt Teamleiter Christopher Chiu in einer Pressemitteilung des Imperial College.

Sein Team verwendete für die Inokulation von Sars-CoV-2 bei den Teilnehmern die geringstmögliche Virusmenge, die anerkanntermaßen eine Ansteckung hervorrufen kann. Sie entspreche der Menge an Virus, die ein Erkrankter in der ansteckendsten Phase in einem einzigen Tröpfchen Nasensekret hat, schreiben die Wissenschaftler.

Steiler Anstieg der Viruslast

Diese standardisierte Virusmenge, die den Probandinnen und Probanden in die Nase geträufelt wurde, führte bei 18 von ihnen, also der Hälfte, zu einer Infektion. Schwere Verläufe traten bei den zumeist Anfang 20-Jährigen nicht auf, 16 berichteten von »milden bis moderaten« Symptomen, darunter die klassischen Erscheinungen einer leichten Covid-19-Erkrankung wie Erkältungssymptome, Fieber, Kopf- und Gliederschmerzen. Ein Geruchs- und Geschmacksverlust trat bei 13 Probanden auf.

Besonderes Augenmerk richteten die Fachleute auf den genauen zeitlichen Verlauf der Infektion. Sie stellten fest, dass bei den Infizierten im Schnitt schon 42 Stunden nach dem Kontakt mit dem Virus die ersten Viren im Rachen zu finden waren. Danach stieg die Virusmenge in Nase und Rachen stark an, um um den fünften Tag herum ein Maximum zu erreichen. Eine solche schnelle Inkubationszeit zeigte sich jüngst auch bei Studien zur Ausbreitung der Omikron-Variante. In Labortests wiesen Chiu und sein Team noch bis zu neun Tage nach der Inokulation und bei einigen sogar bis zu zwölf Tage danach infektiöse Viren nach. Wie stark ein Proband unter Symptomen litt, ließ keine Rückschlüsse auf das Ausmaß des Virus in den Atemwegen zu – auch symptomfreie Erkrankte können also ansteckend sein.

Umstrittenes Vorgehen

Ob man gesunde Freiwillige, selbst bei geringem Risiko, anstecken sollte, ist aus ethischer Sicht fragwürdig. Die Studie des Londoner Teams war darum im Vorfeld stark umstritten. Ähnliche Versuche hat man in der Vergangenheit beispielsweise bei Grippe oder Malaria durchgeführt. In der Regel bekommen die Teilnehmer dabei aber zuvor ein Medikament verabreicht, dessen Wirkung erprobt werden soll. Chiu und Kollegen hatten ursprünglich auch gehofft, mit ihrer Untersuchung die Entwicklung von Impfstoffen vorantreiben zu können; das erwies sich dann im Verlauf der Studienvorbereitung als nicht mehr notwendig.

Auf Twitter findet die Studie, die noch nicht von Fachkollegen offiziell begutachtet wurde, in den ersten Stunden nach der Publikation ein positives Echo. Vor allem die Ergebnisse zur Vermehrungsrate des Virus stoßen auf Interesse. Die Gruppe um Chiu erfasste zahlreiche weitere Parameter, etwa den zeitlichen Verlauf der Antwort des Immunsystems. Hier decken sich die Ergebnisse weitgehend mit den Erwartungen der Fachwelt.

Und schließlich unterzog sie noch kommerziell erhältliche Antigen-Schnelltests einer Bewährungsprobe. In Übereinstimmung mit den Erfahrungen, die die Öffentlichkeit gemacht hat, lieferten die Tests in der Anfangsphase der Infektion kein verlässliches Resultat. Erst rund zwei Tage nach der Infektion schlugen die Schnelltests mit steigender Viruslast in der Regel zuverlässig an.

Das Team, das im Verbund mit weiteren britischen Forschungseinrichtungen arbeitet, ist aktuell dabei, eine Challenge-Studie mit der Delta-Variante auf den Weg zu bringen. Auch sollen Folgeuntersuchungen klären, warum manche der Freiwilligen infiziert wurden, während bei anderen die verabreichte Dosis folgenlos blieb. Zudem sondiere man die Machbarkeit von Challenge-Studien zu Durchbruchinfektionen.