SARS-CoV-2-Viren im Abwasser: COVID-19 Überwachung und Abschätzung potenzieller Infektionsrisiken

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The great god Pan / Der große Gott Pan

The Great God Pan is a horror and fantasy novel by the Welsh writer Arthur Machen. Machen was inspired to write about the Great God Pan through his experiences in the ruins of a pagan temple in Wales. The novel begins with an experiment that allows a woman named Mary to see the supernatural world. This is followed by a report of a series of mysterious events and deaths over many years. But who or what is behind them?
Stephen King described the story as „perhaps the best [horror story] in the English language“.

Der Große Gott Pan ist eine Horror- und Fantasienovelle des walisischen Schriftstellers Arthur Machen. Machen wurde durch seine Erlebnisse in den Ruinen eines heidnischen Tempels in Wales zum Schreiben des Großen Gottes Pan inspiriert. Die Novelle beginnt mit einem Experiment, das einer Frau namens Maria erlaubt, die übernatürliche Welt zu sehen. Es folgt ein Bericht über eine Reihe von mysteriösen Ereignissen und Todesfällen über viele Jahre hinweg. Aber wer oder was steckt dahinter?
Stephen King beschrieb die Geschichte als „vielleicht die beste [Horrorgeschichte] in der englischen Sprache“.

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24.08.2020 11:30

SARS-CoV-2-Viren im Abwasser: COVID-19 Überwachung und Abschätzung potenzieller Infektionsrisiken

FRANKFURT/AACHEN. Seit Beginn der Pandemie arbeiten Forschergruppen 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 Einwohner liefern. Bei ausreichender Empfindlichkeit könnten solche Analysen Behörden als Frühwarnsystem dienen, um lokal ansteigende Fallzahlen im Einzugsgebiet einer Kläranlage frühzeitig zu erkennen.

Ein Konsortium aus Frankfurter Virologen, Ökotoxikologen und Evolutionsforschern und Aachener Wasserforschern konnte jetzt erstmals für Deutschland zeigen, dass sich SARS-CoV-2 Genmaterial mit modernen molekularen Methoden in Kläranlagen nachweisen lässt. Analysen ergaben in allen neun während der ersten Pandemiewelle im April 2020 beprobten Kläranlagen 3 bis 20 Genkopien pro Milliliter Rohabwasser. Dies ist ein Konzentrationsniveau, wie es auch in Studien in den Niederlanden und den USA gemessen wurde.

Erstaunt waren die Forscher, 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 SARS- CoV-2, sondern fälschlicherweise auch andere nicht-krankheitsauslösende Coronaviren im Abwasser miterfassen. Die jetzt spezifisch für SARS-CoV-2 im Abwasser entwickelte Methodik wurde mit Gensequenzierung bestätigt.

Das Verfahren lässt sich nun in der so genannten Abwasser-basierten Epidemiologie einsetzen: Die gemessene Virenfracht einer Kläranlage erlaubt Rückschlüsse auf die Anzahl der an COIVD-19 infizierten Personen im Einzugsgebiet. In der größten Kläranlage wurden bei einer Virenfracht von 6 Billionen (6 x 1012) Genäquivalenten pro Tag 1037 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 Einwohnern überschritten wird. Frühere Hoffnungen, die Präzision würde ausreichen, die Dunkelziffer nicht-labordiagnostisch erfasster Infizierter zu bestimmen, haben sich bislang nicht erfüllt. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler halten aber weitere Methodenverbesserungen für möglich.

Die im Abwasser nachgewiesenen SARS-CoV-2 Fragmente haben sich 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 aber vertieft zu untersuchen. Die Autoren der Studie arbeiten daran, ihr Wissen für eine baldige Anwendung der Methodik bereitzustellen, dazu wird eine enge Zusammenarbeit mit Gesundheitsministerien, Umweltministerien, Kläranlagenbetreibern und Fachverbänden angestrebt.

Das Forscherteam wurde in Eigeninitiative vom gemeinnützigen Forschungsinstitut für Wasser- und Abfallwirtschaft an der RWTH Aachen e. V. (FiW), dem Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen (ISA), dem Institut für Medizinische Virologie des Universitätsklinikums Frankfurt (KGU) und der Abteilung Evolutionsökologie und Umwelttoxikologie am Institut für Ökologie, Evolution und Diversität der Goethe-Universität Frankfurt ins Leben gerufen und von sechs Wasserverbänden in Nordrhein-Westfalen, dem LOEWE-Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik (TBG) und der University of Saskatoon in Kanada unterstützt.


Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Universitätsklinikum Frankfurt
Institut für Medizinische Virologie
Prof. Dr. Sandra Ciesek über
Pressestelle Universitätsklinikum Frankfurt
Tel. +49 069 6301 86442
kommunikation@kgu.de

Goethe-Universität Frankfurt, Institut für Ökologie, Evolution und Diversität, und LOEWE Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik (TBG)
Prof. Dr. rer. nat. Henner Hollert
hollert@bio.uni-frankfurt.de

Forschungsinstitut für Wasser- und Abfallwirtschaft an der RWTH Aachen e. V. (FiW)
Dr. sc. Frank-Andreas Weber
weber@fiw.rwth-aachen.de

RWTH Aachen University, Institut für Siedlungswasserwirtschaft (ISA)
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Wintgens
wintgens@isa.rwth-aachen.de


Originalpublikation:

Sandra Westhaus, Frank-Andreas Weber, Sabrina Schiwy, Volker Linnemann, Markus Brinkmann, Marek Widera, Carola Greve, Axel Janke, Henner Hollert, Thomas Wintgens, Sandra Ciesek. Detection of SARS-CoV-2 in raw and treated wastewater in Germany – suitability for COVID-19 surveillance and potential transmission risks. Science of the Total Environment. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141750, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720352797


Weitere Informationen:

http://www.uni-frankfurt.de/91245167 „Grafisches Abstract“: deutsche Übersetzung des Untersuchungsschemas aus der Publikation Westhaus et. al. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720352797


Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Lehrer/Schüler, Studierende, Wirtschaftsvertreter, Wissenschaftler
Ernährung / Gesundheit / Pflege, Medizin, Umwelt / Ökologie
überregional
Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch


Quelle: IDW