SARS-CoV-2: Coronaviren im Abwasser zeigen Infektionsgrad der Bevölkerung

Coronaspuren im Abwasser als Frühwarnsystem

Es werden zwar regelmäßig Zahlen zu den registrierten Corona-Infizierten veröffentlicht, doch wie viele Menschen sich tatsächlich schon mit SARS-CoV-2 angesteckt haben, bleibt unklar. Proben aus dem Abwasser könnten Aufschluss darüber geben, wie stark sich das Coronavirus in der Bevölkerung wirklich verbreitet hat.

Im Stuhl von infizierten Personen wurden in einigen Fällen SARS-CoV-2 nachgewiesen. Diese Viren können über die Abwässer in die Kläranlage gelangen, erklärt das Umweltbundesamt auf seiner Webseite. Proben aus dem Abwasser könnten zur Covid-19 Überwachung und zur Abschätzung potenzieller Infektionsrisiken dienen.

Aufschluss über die Infektionszahlen

Wie in einer aktuellen Mitteilung der Goethe-Universität Frankfurt erklärt wird, arbeiten Forschungsgruppen seit Beginn der Corona-Pandemie an Methoden, den Nachweis von SARS-CoV-2 Viren im Abwasser für die Überwachung des COVID-19 Infektionsgrads der Bevölkerung zu verwenden.

Die Idee ist einfach: Da infizierte Personen SARS-CoV-2 Viren über die Fäkalien abgeben, könnten Abwasserproben Aufschluss über die Infektionszahlen aller an eine Kläranlage angeschlossener Einwohnerinnen und Einwohner liefern.

Solche Analysen könnten bei ausreichender Empfindlichkeit Behörden als Frühwarnsystem dienen, um lokal ansteigende Fallzahlen im Einzugsgebiet einer Kläranlage frühzeitig zu erkennen.

SARS-CoV-2 Genmaterial in Kläranlagen

Ein Konsortium aus Frankfurter und Aachener Forscherinnen und Forscher konnte jetzt erstmals für Deutschland zeigen, dass sich SARS-CoV-2 Genmaterial mit modernen molekularen Methoden in Kläranlagen nachweisen lässt.

Den Angaben zufolge ergaben Analysen in allen neun während der ersten Pandemiewelle im April 2020 beprobten Kläranlagen drei bis 20 Genkopien pro Milliliter Rohabwasser. Wie es in der Mitteilung heißt, ist dies ein Konzentrationsniveau, wie es auch in Studien in den Niederlanden und den USA gemessen wurde.

Erstaunt waren die Forschenden als ältere Rückstellproben aus den Jahren 2017 und 2018 vor dem Ausbruch der Pandemie ebenfalls Signale lieferten. Nach umfangreicher Methoden-Validierung war klar, dass die verwendeten Genprimer nicht nur das neuartige Coronavirus SARS- CoV-2, sondern fälschlicherweise auch andere nicht-krankheitsauslösende Coronaviren im Abwasser miterfassen. Die nun spezifisch für SARS-CoV-2 im Abwasser entwickelte Methodik wurde mit Gensequenzierung bestätigt.

Rückschlüsse auf die Anzahl der Infizierten

Laut den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern lässt sich das Verfahren nun in der sogenannten Abwasser-basierten Epidemiologie einsetzen: Die gemessene Virenfracht einer Kläranlage erlaubt Rückschlüsse auf die Anzahl der an COIVD-19 infizierten Menschen im Einzugsgebiet.

In der größten Kläranlage wurden bei einer Virenfracht von sechs Billionen (6 x 1012) Genäquivalenten pro Tag 1.037 akute Fälle in Einzugsgebiet abgeschätzt, in kleineren Kläranlagen bei zwei Größenordnungen geringerer Virenfracht dagegen 36 Fälle.

Die Sensitivität ist ausreichend, um als Frühwarnsystem anzuzeigen, ob der Maßnahmenwert von 50 Inzidenzen pro 100.000 Einwohnerinnen und Einwohnern überschritten wird. Frühere Hoffnungen, die Präzision würde ausreichen, die Dunkelziffer nicht-labordiagnostisch erfasster Infizierter zu bestimmen, haben sich bislang jedoch nicht erfüllt. Die Forschenden halten aber weitere Methodenverbesserungen für möglich.

Viren-Fragmente waren nicht infektiös

Den Angaben zufolge haben sich die im Abwasser nachgewiesenen SARS-CoV-2 Fragmente in Zelltests in vitro als nicht-infektiös dargestellt. Wegen der hohen Frachten und geringem Rückhaltevermögen konventioneller Kläranlagen ist das Verhalten von SARS-CoV-2 im Wasserkreislauf jedoch vertieft zu untersuchen.

Die Autorinnen und Autoren der in der Fachzeitschrift „Science of the Total Environment“ veröffentlichten Studie arbeiten daran, ihr Wissen für eine baldige Anwendung der Methodik bereitzustellen, dazu wird eine enge Zusammenarbeit mit Gesundheitsministerien, Umweltministerien, Kläranlagenbetreibern und Fachverbänden angestrebt. (ad)