Wie sich in Deutschland ein abwasserbasiertes COVID-19-Frühwarnsystem umsetzen lässt, wollen Forschende jetzt in einem bundesweiten Projekt prüfen. Ein solches Abwassermonitoring könnte dazu beitragen, die Verbreitung von Virusvarianten und Mutationen schneller zu erkennen.
Bereits mehrere Tage vor dem Auftreten der ersten Krankheitssymptome lassen sich Coronaviren bereits im Abwasser nachweisen. Dies bietet die Möglichkeit, die Fallzahlen schneller erheben und das das Infektionsgeschehen präziser abbilden. Zudem lassen sich auf diese Weise neue COVID-19-Varianten und deren Verbreitung früher erkennen. Der am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordinierte Projektverbund „Systematische Überwachung von SARS-CoV-2 im Abwasser“ untersucht jetzt, ob und gegebenenfalls wie ein abwasserbasiertes COVID-19-Frühwarnsystem bundesweit umgesetzt werden kann. Die Europäische Union fördert das Vorhaben mit rund 3,7 Millionen Euro.
Ausweitung auf 20 Standorte
In das im Februar gestartete Pilotprojekt läuft ein Jahr. Geplant ist die sukzessive Ausweitung auf bundesweit 20 Standorte. Dort entnehmen die Forschenden zweimal pro Woche und über einen Zeitraum von jeweils 24 Stunden Mischwasserproben aus dem Zulauf der Kläranlagen. Die Proben werden aufbereitet und mittels eines PCR-Tests analysiert. Anschließend wollen die Wissenschaftler die Ergebnisse mit den Pandemiedaten der örtlichen Gesundheitsämter verknüpfen, um sie nach Möglichkeit in die pandemische Lagebeurteilung einfließen zu lassen.
Virusvarianten frühzeitig erkennen
„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“, sagt Professor Harald Horn, Leiter des Bereichs Wasserchemie und Wassertechnologie am Engler-Bunte-Institut des KIT. Horn ist davon überzeugt, dass das Verfahren dazu beitragen beitragen kann, die Dunkelziffer von Infizierten besser abzuschätzen. Zudem ließe sich die Verbreitung von Varianten und Mutationen schneller erkennen, als es durch die Testung einzelner Personen möglich sei.
Im Projekt wollen die Forschenden nun auf der Basis vergleichbarer Ergebnisse analysieren, welche Methoden sich für ein flächendeckendes Monitoring eignen könnten. Außerdem wollen sie testen, welche Daten erhoben werden müssen, um Coronaviren im komplex zusammengesetzten Abwasser nachweisen zu können. Als Beispiel nennen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Erfassung der Omikron-Variante. Ihre Virenfragmente werden vorwiegend über die oberen Atemwege ausgeschieden und gelangen im Vergleich zur Delta-Variante nur zu einem Drittel ins Abwasser. Deshalb ist es für die Forschenden eine Herausforderung, die Qualität der Probenentnahme, der Laboranalyse und der Datenauswertung weiter zu verbessern.
Flächendeckendes Frühwarnsystem auch für andere Krankheitserreger
Am Ende der Pilotphase wollen die Projektpartner entscheiden, ob für Deutschland ein flächendeckendes Abwassermonitoring oder eher ein repräsentatives Monitoring empfehlenswert ist. Ein solches flächendeckendes Frühwarnsystem gegen COVID-19 würde sich auch für andere Krankheitserreger wie zum Beispiel Polio oder Grippeviren eignen. In den Niederlanden Kanada und Australien kommt es bereits zum Einsatz.