Coronaviren im Abwasser: Aussagekräftiger als die Inzidenzzahlen der Gesundheitsämter?
Die Analyse von Abwasser soll das Infektionsgeschehen präziser und quasi in Echtzeit abbilden und damit künftig der pandemischen Lagebeurteilung eine neue Qualität geben. – Foto: AdobeStock/Avatar_023
Bis Covid-19-Symptome auftreten, Tests die Infektion bestätigen und die meldepflichtige Krankheit über die Meldungen der Gesundheitsämter in der amtlichen Statistik sichtbar wird, dauert es Tage. Die täglich aktualisierten amtlichen Inzidenzzahlen bilden deshalb letztlich ein Infektionsgeschehen ab, das längst Vergangenheit ist. Wenn ein Infizierter ohne Symptome den Toilettenknopf drückt, ist die Probe innerhalb von Minuten in den kommunalen Kläranlagen, wo sie auf Coronaviren hin untersucht werden kann. Als schnelle Alternative zur Pandemie-Bestimmung durch individuelle Tests arbeitet das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) deshalb an einem „abwasserbasierten Frühwarnsystem“ mit kollektiven Tests.
Fallzahlen schneller erheben, Infektionsgeschehen präziser abbilden
Bereits mehrere Tage bevor die ersten Krankheitssymptome auftreten, sind Coronaviren nach Angaben des KIT bereits im Abwasser nachweisbar. „Dies bietet die Möglichkeit, die Fallzahlen schneller erheben, das Infektionsgeschehen präziser abbilden sowie neue Covid-19-Varianten und deren Verbreitung früher erkennen zu können“, heißt es in einer Mitteilung des Karlsruher Instituts. Der dort koordinierte Projektverbund „Systematische Überwachung von SARS-CoV-2 im Abwasser“ will diese Potenziale erschließen und prüfen, ob und gegebenenfalls wie in Deutschland ein abwasserbasiertes Covid-19-Frühwarnsystem umgesetzt werden kann.
Abwassermonitoring zur Pandemie-Eindämmung nutzen
„Dieses ressortübergreifende Forschungsvorhaben bietet die Chance, das wissenschaftliche Know-how und bisherige Erfahrungen im Abwassermonitoring deutschlandweit zu bündeln und bei der Eindämmung der Covid-19-Pandemie systematisch zu nutzen“, sagt Verena Höckele, Projektkoordinatorin am KIT. Die Europäische Union fördert das Vorhaben mit rund 3,7 Millionen Euro.
PCR-Tests an Abwasserproben statt an Menschen
In das im Februar gestartete und ein Jahr laufende Pilotprojekt steigen sukzessive bundesweit 20 Standorte ein. An diesen werden zweimal pro Woche und über einen Zeitraum von jeweils 24 Stunden Mischwasserproben aus dem Zulauf der Kläranlagen entnommen, aufbereitet und mittels eines PCR-Tests analysiert. Anschließend sollen die Ergebnisse mit den Pandemiedaten der örtlichen Gesundheitsämter verknüpft werden und nach Möglichkeit in die pandemische Lagebeurteilung einfließen.
Dunkelziffer, Verbreitung und Mutationen schneller erkennbar
„Das Verfahren, die Häufigkeit und Dynamik von Sars-CoV-2 Viren über das kommunale Abwasser zu bestimmen, wurde in Deutschland bereits im Zuge einzelner Forschungsprojekte erfolgreich erprobt“, so Harald Horn, Leiter des Bereichs Wasserchemie und Wassertechnologie am Engler-Bunte-Institut des KIT. Es könne nicht nur dazu beitragen, die Dunkelziffer von Infizierten besser abzuschätzen, sondern auch die Verbreitung von Varianten und Mutationen schneller zu erkennen als es durch die Testung einzelner Personen möglich sei, ist Horn überzeugt.
20 Städte am Projekt beteiligt, darunter auch Berlin
Für das Pilotprojekt wurden unter 119 Bewerbern 20 Städte ausgesucht, darunter Hamburg, Bremen, Potsdam, Stuttgart, Tübingen, Köln, Bonn und Dresden. Auch die kommunalen Berliner Wasserbetriebe sind an dem Projekt beteiligt.
Omikron schwerer nachweisbar als Delta
Im Projekt wollen die Forschenden nun auf der Basis vergleichbarer Ergebnisse analysieren, welche Methoden sich für ein flächendeckendes Monitoring eignen könnten und welche Daten hierfür erhoben werden müssen, um Coronaviren im komplex zusammengesetzten Abwasser nachweisen zu können. Dies zeigt sich aktuell bei der Erfassung der Omikron-Variante, deren Virenfragmente vorwiegend über die oberen Atemwege ausgeschieden werden und im Vergleich zur Delta-Variante nur zu einem Drittel ins Abwasser gelangen. Eine besondere Herausforderung für die Wissenschaftler ist es deswegen, die Qualität der Probenentnahme, der Laboranalyse und der Datenauswertung weiter zu verbessern.
Frühwarnsystem könnte sich auch für andere Krankheiten eignen
Am Ende der Pilotphase steht die Entscheidung, ob für Deutschland ein flächendeckendes Abwassermonitoring oder eher ein repräsentatives Monitoring empfohlen werden soll. Ein solches flächendeckendes Frühwarnsystem gegen Covid-19, das sich perspektivisch auch für andere Krankheitserreger wie zum Beispiel Polio oder Grippeviren eignen würde, ist bereits in den Niederlanden, Kanada und Australien im Einsatz.
