Fieberhaft wurde nach Methoden gesucht, Infektionen mit dem Corona-Virus schnell und zuverlässig nachzuweisen. Einige Forscher sind in den Untergrund gegangen: Sie suchten im Abwasser und in Kläranlagen nach Hinweisen auf die Krankheit, und das mit Erfolg.
Abwassermonitoring: Darin liegt die Zukunft
Wellen der Pandemie in Kläranlage früher erkennen / Kosten sinken extrem
Der Kampf gegen das Corona-Virus geht weiter, auch wenn nun allerorts die Maßnahmen gelockert werden oder zum Teil ganz wegfallen. Und während viele Experten über den aktuellen Stand der Verbreitung und die Maßnahmen kontrovers diskutieren, wird immer noch kräftig daran gearbeitet, Sars-Cov-2 in den Griff zu bekommen. Drei Forschungsprojekte zum nationalen Abwassermonitoring arbeiten daran, die Virenlast im Abwasser zu beobachten. Der Messgerätehersteller Endress + Hauser hat gemeinsam mit Analytik Jena ein Verfahren entwickelt, die Virenlast einfach zu bestimmen.
Fieberhaft wird nach Methoden gesucht, Infektionen mit dem Corona-Virus schnell und zuverlässig nachzuweisen. Einige Forscher sind in den Untergrund gegangen: Sie suchen im Abwasser und in Kläranlagen nach Hinweisen auf die Krankheit. Bei der Konferenz „Wastewater-based Epidemiology – Polio, Pest und Pandemie“ zur Epidemiologie anhand der Abwasseruntersuchung hat die Hessen Trade & Invest GmbH eine breite Informationsmöglichkeit über das Potenzial der Abwasserüberwachung geschaffen.
„Zahlreiche Praxisbeispiele aus Deutschland, Europa und den USA zeigen übereinstimmend, dass die Überwachung von Abwasser auf Sars-Cov-2 eine zuverlässige und kostengünstige Methode ist, Wellen der Pandemie und Verbreitung von Virusvarianten frühzeitig zu erkennen“, sagt Dr. Hendrik Pollmann.
Der Projektmanager Life Sciences und Bioökonomie bei Technologieland Hessen hat mit zwei Online-Konferenzen das Potenzial der Überwachung von Abwasser klar beschrieben. Der Hessen Trade & Invest organisierte jüngst zwei internationale Online-Konferenzen des „Technologieland Hessen“ und hat das Potenzial der Überwachung von Abwasser zusammengetragen. Zwei wichtige Informationen lassen sich den Analysen entnehmen. Etwa eine Woche früher als durch die klinische Teststrategie ist demnach ein Trend erkennbar, ob die Infektionszahlen zu- oder abnehmen. Inbegriffen in diesen Ergebnissen sind laut der Studie Hinweise auf das Vorkommen mutierter Virenvarianten.
Das Abwassermonitoring basiert auf den Ausscheidungen infizierter Personen beim Zähneputzen oder Toilettengang. Das Virenmaterial kann mit üblichen PCR-Tests und Genomanalysen nachgewiesen werden.
Eine Forschergruppe an der Technischen Universität Darmstadt, die zu den Pionieren des Sars-Cov-2-Abwassermonitorings zählt, arbeitet als Referenzlabor mit dem Forschungszentrum der Europäischen Kommission zusammen. Die Forscher entdeckten die hochansteckende Delta-Variante schon Mitte Mai im Wiesbadener Abwasser. In Frankfurter Proben dominierte diese Variante bereits im Juni zu 75 Prozent.
Letztlich sprechen auch die geringen Kosten – pro Einwohner gerechnet – für diese Methode. Dänemarks Vorgehen gegen die Pandemie ist durch eine massive Teststrategie gekennzeichnet. Trotz der bereits hohen Impfquote „ist davon auszugehen, dass Sars-Cov-2 auf geringem Level weiterhin in der Bevölkerung zirkulieren wird“, sagte Sofie Midgley, Leiterin des dänischen WHO-Referenzlabors für Polioviren in Kopenhagen. Die Kosten für 300.000 Antigen-Tests bezifferte sie auf umgerechnet vier Millionen Euro. Hingegen koste die Untersuchung einer Abwasserprobe etwa 650 bis 1300 Euro, und damit werden ebenso 300.000 Personen erfasst.
Während in den USA der Blick ins Abwasser dabei half, eine Opioid-Epidemie zu bekämpfen, kommt aus deutscher Sicht auch der Kampf gegen antibiotikaresistente Keime in Betracht. Einige Fachleute sprechen bereits von einer „stillen Pandemie“. Das Potenzial der Abwasserüberwachung reicht weit über die aktuelle Pandemie hinaus. Krankheitserreger wie Rota- und Noroviren oder Cholera-Bakterien lassen sich im Abwasser nachweisen.
Abwasser-Monitoring anstelle aufwändiger Tests: Etwa eine Woche früher als durch die klinische Teststrategie ist laut der Studie ein Trend erkennbar, ob die Infektionszahlen zu- oder abnehmen werden. Inbegriffen in diesen Ergebnissen sind Hinweise auf das Vorkommen mutierter Virenvarianten.
In der Praxis erprobt
Ein Nachweisverfahren hat Analytik Jena, das Tochterunternehmen von Endress + Hauser, entwickelt, das schnell und direkt zur Sars-Cov-2-Analyse eingesetzt werden kann. „Infizierte scheiden Viruspartikel aus, die sich mit der PCR-Technologie immer noch nachweisen lassen, aber im Abwasser nicht mehr infektiös sind“, sagt Dr. Robert Möller, Projektmanager bei Analytik Jena. Die Untersuchung von Abwasser kann Daten liefern, die anonymen Massentests gleichkommen.
Das neu entwickelte Verfahren entspricht einer Echtzeitüberwachung der öffentlichen Gesundheit. Die Virenlast im Abwasser kann direkt auf den Kläranlagen selbst bestimmt werden. Die Ergebnisse liegen bereits drei Stunden später vor. Dafür sind die einzelnen Schritte von der Probenahme bis zur Extraktion teilautomatisiert worden. Die Geräte können „in regional gut erreichbaren Auftragslaboren zur Verfügung stehen“, ergänzt Möller. Endress + Hauser und Analytik Jena haben das Verfahren gemeinsam mit der Emschergenossenschaft und Lippeverband (EGLV), dem größten Abwasserentsorger Deutschlands, entwickelt und auf einer der Kläranlagen des Verbandes erprobt.
Luftaufnahme der Mannheimer Kläranlage: Die EU-Kommission hat nachdrücklich gefordert, in Großstädten mit mehr als 150.000 Einwohnern ein Abwassermonitoring als Corona-Frühwarnsystem einzuführen, da lange und unterbrochene Meldeketten die Sicht verschleiern. Mannheim mit über 300.000 Einwohnern fällt hierbei unter diese Regelung.
Modellprojekte starten
Die EU-Kommission hat zudem nachdrücklich aufgefordert, in Großstädten mit mehr als 150.000 Einwohnern ein Abwassermonitoring als Corona-Frühwarnsystem einzuführen, da lange und unterbrochene Meldeketten die Sicht verschleiern. Zur Unterstützung erhält Deutschland 3,6 Millionen Euro. In einem von den Bundesministerien für Gesundheit, Umwelt und Forschung eingerichteten Projekt untersuchen der Verband kommunaler Unternehmen zusammen mit dem Deutschen Städtetag und dem Robert-Koch-Institut die Vereinheitlichung der Methoden zur Probenahme und Analyse sowie die modellhafte Erprobung des Abwassermonitorings. [ dlu ]
Weitere Informationen zum Abwasser-Monitoring:
