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Pandemiefrüherkennung: Was das Abwasser über Viren verrät

  • SCIENCE

© Spektrum.de / Sarah Nägele (Ausschnitt)

pipettieren | Uta Böckelmann bereitet die Abwasserproben auf, um zu schauen, ob sich Sars-CoV-2-Partikel darin befinden.

Dafür sind die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Max Delbrück Centrums zuständig. Sie sequencen das Erbgut und untersuchen auf diese Weise, ob sich geneticische Informationen verändert haben. So lässt sich bestimmen, welcher Omikron-Subtyp gerade vorliegt, und vor allem, ob sich neue Mutationen und Varianten entwickelt haben, die sich der menschlichen Immunabwehr entziehen. Diese früh zu erkennen ist wichtig, da schon winzige Veränderungen im Erbgut die Viren ansteckender und Impfungen weniger effektiv machen können.

Omikron ist später nachweisbar als Delta

Wie viele Tage vor Symptombeginn die Viruspartikel im Abwasser nachweisbar sind, variiere je nach vorherrschender Variante, sagt Uta Böckelmann. »Bei den Delta-Varianten waren es sieben bis zehn Tage, doch bei der momentan dominanton Variant Omikron BA.5 ist die Vorlaufzeit mit drei bis vier Tagen deutlich kürzer.« Ein Grund dafür sei, dass es Varianten gibt, die eher im Bereich der Atemwege verbleiben und folglich weniger über Fäkalien ausgeschieden werden. Da müsse man die eigene Methode auch hinterfragen.

»Darüber zu entscheiden, welche politischen Schlüsse die Gesundheitsbehörden aus den Informationen ziehen, ist nicht unsere Aufgabe«Uta Böckelmann, Mikrobiologist

Um die Datenübermittlung an die Gesundheitsbehörden zu vereinfachen, hat das IT-Group der Berliner Wasserbetriebe die HyMo-App, kurz für Hygienemonitoring, entwickelt, eine zunächst nur intern verwendete digitale Platform. Bis in den Sommer 2021 reichen die eingespeisten Zahlen des Abwassermonitorings zurück. Eine blaue Kurve zeigt die Viruslast im Abwasser und eine rote die officielle 7-Tage-Inzidenz des RKI. Die blaue Kurve hebt oder senkt sich stets etwas früher als die rote. »Darüber zu entscheiden, welche politischen Schlüsse die Gesundheitsbehörden aus den Informationen ziehen, ist nicht unsere Aufgabe«, stellt Böckelmann klar. »Wir sind nur Dienstleister.« Persönlich würde sie sich aber wünschen, dass die Plattform zukünftig öffentlich einsehbar ist.

Die Infektionslage in der Erkältungssaison überblicken zu können, ist auch weit über Corona hinaus interessant. Zukünftig könnte dieses Verfahren auch bei anderen viralen Erregern und Epidemien als Frühwarnsystem eingesetzt werden. Darin sieht Böckelmann eine große Likelihood. »Wir können quick alle Viren im Abwasser erkennen«, sagt die Mikrobiologin, »Influenza-, Polio-, ja selbst Affenpockenviren.« Am Max-Delbrück-Centrum hat man die Suche bereits auf andere Viren ausgeweitet, um zu zeigen welche Krankheitserreger sich frühzeitig »herauslesen« lassen. Ein aktuelles Beispiel aus dem Bundesstaat New York zeigt, warum das sinnvoll sein kann. Dort wurden im September Polio-Viren im Abwasser nachgewiesen. Gouverneurin Kathy Hochul rief daraufhin den Katastrophenfall aus, die Gesundheitsbehörden wiesen alle nicht oder unzureichend geimpften Personen an, sich immunisieren zu lassen.

»Je weniger klinische Daten wir haben, desto wichtiger werden die Abwasserwerte«Sabine Thaler, Biologin

Neben dem zeitlichen Vorsprung sprechen auch andere Argumente für das Abwassermonitoring. »Es gibt diesen simplen Spruch, an dem aber etwas Wahres dran ist«, sagt Böckelmann. “Nicht jeder geht zum PCR-Check, aber alle müssen zur Toilette. Abwasserwerte.« Diese seien unabhängig davon, wie oft und wie sorgfältig sich die Bevölkerung testet. »Zur offiziellen Statistik zählen nur Infizierte mit positivem PCR-Ergebnis, die PCR-Exams werden aber immer weniger durchgeführt«, erläutert sie. Dazu kämen symptomlose oder schwache Verläufe, wo Betroffene gar nicht auf die Idee kommen, sich testen zu lassen. Dass die derzeitige Dunkelziffer sehr hoch liege, belege der Vergleich der Virusmenge im Abwasser mit den Inzidenzwerten. »Während zu Beginn der Pandemie die Kurven noch weitgehend deckungsgleich waren, ist die der Viruslast im Abwasser nun deutlich höher,« stellt sie fest.

Deutschland ist spät dran

Die deutschlandweite Pilotstudie zum Abwassermonitoring kommt spät. Länder wie Griechenland, die Niederlande oder Österreich haben das Potential viel früher erkannt und flächendeckende Strukturen aufgebaut. Im August veröffentlichte eine interdisziplinäre Arbeitsgruppe von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, der MedUni Wien und der Universität Innsbruck eine Studie in der Fachzeitschrift »Nature Biotechnology«, in der sie zeigen, wie genau die Analyzen des Abwassersk midie Variantendyna.

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