Corona-Pandemie: Über Abwassertests zur tatsächlichen Virusverbreitung

Weltweit arbeiten mehrere Forschungsgruppen an Methoden, um im Abwasser den Gehalt von SARS-Cov-2-Viren zu bestimmen. Die Analyseergebnisse können Aufschluss über die Gesamtzahl von Menschen einer Stadt oder Gemeinde geben, die mit dem Corona-Virus infiziert sind.

Auf breiter Front angewendet, könnte die Technik künftig helfen, um über die Lockerung von Kontaktsperren fundiert entscheiden zu können. Auch könnte man sie prinzipiell nutzen, um zu beobachten, wie das Virus in der Bevölkerung zirkuliert, und als Frühwarnsystem verwenden, um verstärkte Neuinfektionen zu Beginn bevorstehender Winterperioden zu detektieren.

Die bisherigen Analyseerfahrungen sind vielversprechend. Beispielsweise hat eine Forschungsgruppe um Gertjan Medema Anfang März 2020 genetisches Material des Corona-Virus im Abwasser einer Stadt nachgewiesen. Medema und Kollegen schreiben in ihrer Vorveröffentlichung (bisher nicht peer-reviewed), dass sie erste Spuren des Virus schon ganze vier Tage vor dem ersten ärztlichen Befund nachweisen konnten. Die Analysen haben Medema und Kollegen bereits im Februar in sieben niederländischen Städten gestartet und zunächst für keine der Städte SARS-Cov-2-Spuren nachweisen können.

Massentests mit bisher üblichen Methoden über Speichelabstriche oder Blutuntersuchungen sind zwar wünschenswert, weil sie Auskunft darüber geben können, ob eine Person mit typischen Symptomen tatsächlich an der vom Corona-Virus ausgelösten Krankheit Covid-19 leidet. Aber weltweit wird nur ein Bruchteil der Infizierten getestet und viele haben nur schwache Symptome, sodass sie gar keinen Anlass für Tests sehen. Unterm Strich lässt sich bisher nur schätzen, wie groß der Anteil an Infizierten an der Gesamtbevölkerung einer Stadt oder eines Landes ist. Aber selbst wenn man die gesamte Bevölkerung auf einmal testen könnte, wären die Ergebnisse für eine kontinuierliche Einschätzung der Lage kaum von Nutzen, das sie ja nur punktuell für den jeweiligen Tag gelten.

Hingegen werden in Kläranlagen Ausscheidungen von Hunderttausenden bis Millionen Menschen eingetragen, die man täglich mit gleichbleibendem Aufwand untersuchen kann. Dabei kommt man auch Virenpartikeln von Menschen auf die Spur, die wegen milder Symptome keinen Anlass sehen, sich testen zu lassen oder bei denen die Krankheit noch nicht ausgebrochen ist. Medema und Kollegen verwenden vier Fragmente des Virus-Erbguts als Sonden, um dessen RNA mittels der gängigen RT-PCR-Methode im Abwasser nachzuweisen. Wie empfindlich die Nachweismethode ist, zeigt die Probenmenge, die in Niewegein analysiert wird: An den Eintrittstellen zu den Klärwerken werden 24 Stunden lang insgesamt nur 250 Milliliter je Kläranlage gesammelt.

Für die praktische Anwendbarkeit der Methode fehlen indes noch einige Kenntnisse. Unter anderem muss noch ermittelt werden, wie hoch die Menge an Viruspartikeln in Urin und Fäkalien typischerweise ist oder auch, wie lange sich das Erbgut im Abwasser hält. Dann lässt sich anhand der Konzentration von dessen Erbgut im Abwasser (Ribonukleinsäure, RNA) auf die Zahl der infizierten Individuen in der Bevölkerung rückschließen.

Die nun in Entwicklung befindliche Methode gründet auf Techniken, die Forscher bereits zuvor für den Nachweis diverser Viren und Mikroorganismen im Abwasser entwickelt haben (ein Beispiel vom vergangenen Jahr: Global phylogeography and ancient evolution of the widespread human gut virus crAssphage). Bisher haben mehrere Forschungsgruppen in den Niederlanden, den USA und Schweden das Abwasser untersucht und jeweils Corona-Viren nachweisen können. Die Forschungsergebnisse von Gertjan Medema vom KWR Water Research Institute in Nieuwegein finden Sie hier (PDF-Datei, Pre-Print).

Ebenfalls aus den Niederlanden stammt die Anfang April im Fachblatt The Lancet erschienene Forschungsarbeit von Willemijn Lodder und Ana Maria de Roda Husman (SARS-CoV-2 in wastewater: potential health risk, but also data source). Sie ziehen unter anderem den Schluss, dass Mitarbeiter von Kläranlagen einer Ansteckungsgefahr ausgesetzt sind. Die WHO hat technische Empfehlungen zum Schutz vor Infektionen herausgegeben.

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