Coronavirus kann im Abwasser nachgewiesen werden

| 25. April 2020, 8:51

TEMPE, ARIZONA, 24. April (WNM/ASU) - Eine der zentralen Herausforderungen für die Gesundheitsbehörden besteht darin, SARS-CoV-2 in ausreichend umfassendem Umfang zu testen. Ein neuer Ansatz zur Überwachung des neuartigen Coronavirus wird gerade entwickelt und verfeinert: Mit einer als abwasserbasierte Epidemiologie (wastewater-based epidemiology - WBE) bekannten Methode werden Abwasserproben nach wichtigen Hinweisen auf die menschliche Gesundheit untersucht. Es kann potenziell das Ausmaß einer Coronavirus-Infektion sowohl auf lokaler als auch auf globaler Ebene identifizieren. 

Letztendlich verspricht WBE eine Überwachung von Krankheitsausbrüchen, resistenten Mikroben, Drogenkonsum oder Gesundheitsindikatoren für Diabetes, Fettleibigkeit und andere Krankheiten beinahe in Echtzeit. 

In einer neuen Studie (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720323925?via%3Dihub) analysieren die Forscher der Arizona State University (ASU), Rolf Halden und Olga Hart, was gemessen werden kann und was nicht, wenn SARS-CoV-2 im Abwasser nachverfolgt wird. Sie betonen die wirtschaftlichen Vorteile des neuen Ansatzes gegenüber konventionellen und epidemiologischen Krankheitstests: 

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass das ausschließliche Testen von Personen angesichts unserer derzeitigen Testkapazität zu langsam, unerschwinglich und an den meisten Orten unpraktisch ist“, sagt Halden. „Wenn jedoch eine bevölkerungsweite Abwasseruntersuchung durchgeführt wird, wird die Aufgabe überschaubarer.“ 

Ihre Forschungsergebnisse erscheinen in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Science of the Total Environment. 

Die auf Abwasser basierende Epidemiologie birgt das Potenzial, die Knappheit der Coronavirus-Tests in vielen Industrienationen wie den USA zu überwinden, könnte aber auch ein unschätzbares Instrument für die Erfassung von Gesundheitsdaten in ärmeren Regionen sein, die wahrscheinlich die Hauptlast der Pandemie tragen.

Derzeit verfügen die USA über das größte nationale und internationale WBE-Netzwerk und Probenlager, das als Human Health Observatory (HHO) an der ASU bekannt ist. Vor kurzem wurde SARS-CoV-2 zu einer Reihe von Gesundheitsindikatoren hinzugefügt, die seit Mai 2008 von der HHO kontinuierlich verfolgt werden. 

Die Technik von Halden zeichnet sich durch eine hohe Empfindlichkeit aus und kann die Merkmale einer einzelnen infizierten Person von 100 bis zu zwei Millionen Personen erkennen. Um dies zu erreichen, werden Abwasserproben auf das Vorhandensein von Nukleinsäurefragmenten des SARS-CoV-2-Virus untersucht. Die RNA-Genome werden durch einen Prozess amplifiziert, der als quantitative PCR mit reverser Transkriptase (RT qPCR) bekannt ist. 

„Wir können auf einmal eine ganze Bevölkerung auf das Vorhandensein des neuen Coronavirus überwachen", sagte Hart. „Es gibt jedoch Kompromisse. Um die besten Ergebnisse zu erzielen und Informationsverlust zu vermeiden, möchten wir in der Nähe von Virus-Hotspots messen und die Abwassertemperatur und -verdünnung bei der Schätzung der Anzahl infizierter Fälle berücksichtigen.“ 

In der aktuellen Studie modellierten Forscher Abwasserproben in Tempe, Arizona, auf das Vorhandensein des SARS-CoV-2-Virus. Ihre Arbeit stützt sich auf computergestützte Analysen und Modellierungen sowie Projektionen vergangener, gegenwärtiger und zukünftiger epidemischer Hotspots. 

Die Forschung zeigt, dass eine sorgfältige Kalibrierung durchgeführt werden muss, um die Genauigkeit der Daten sicherzustellen, die akut empfindlich auf Schlüsselvariablen wie saisonale Temperatur, durchschnittliche Reisezeit im Abwasserkanal, Abbauraten von Biomarkern, demografische Daten der Gemeinde und Wasserverbrauch pro Person reagieren. 

Schätzungen, die auf europäischen und nordamerikanischen Daten basieren, legen nahe, dass jede mit SARS-CoV-2 infizierte Person täglich Millionen, wenn nicht Milliarden viraler Genome in das Abwasser ausscheidet. Dies entspricht zwischen 0,15 und 141,5 Millionen viralen Genomen pro Liter erzeugtem Abwasser.