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Corona in Hessen: Wissenschaftler sind Omikron im Abwasser auf der Spur

Susanne Lackner im Darmstädter Labor, das Referenzlabor für EU-weite Projekte ist.
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Susanne Lackner im Darmstädter Labor, das Referenzlabor für EU-weite Projekte ist.

Darmstädter Forschende finden frühzeitig Hinweise auf Omikron im Abwasser. Die Kläranlagen in Hessen könnten als Frühwarnsystem dienen.

Darmstadt – Verlässliche Hinweise zur Entwicklung der Corona-Pandemie haben zuletzt nicht die Ämter, wohl aber die Abwässer geliefert. Was auch immer Menschen konsumieren, woran auch immer sie leiden: Häufig finden sich Spuren davon im Abwasser. Seit September nehmen Wissenschaftler:innen um Professorin Susanne Lackner von der Technischen Universität (TU) Darmstadt deshalb Proben aus 18 Kläranlagen – großen und kleinen – in Hessen. Beprobt wird so das Abwasser von 40 Prozent der Einwohnerinnen und Einwohner, verteilt über die Landesfläche und die des Flughafens Frankfurt.

Das Monitoring kann als Frühwarnsystem dienen. Weil es dauert, bis ein Erkrankter Symptome entwickelt, getestet wird, Ergebnisse vorliegen und weitergeleitet werden, liefert das Abwasser Hinweise bis zu 14 Tage früher. Zwar lässt sich nicht ermitteln, wie viele Menschen erkrankt sind, aber ein Trend ist erkennbar. Nimmt die Virenlast zu, ist das ein Hinweis auf ein höheres Infektionsgeschehen. Die Abwasserproben können helfen, es einzuordnen. Sie werden weder von Testkapazitäten, noch von Teststrategien oder asymptomatischen Verläufen beeinflusst.

Corona in Hessen: Forscher wollen Mutationen im Abwasser erkennen

Susanne Lackner und ihr Team interessiert aber noch etwas anderes: Bei dem hessenweiten Forschungsvorhaben gehe es darum, mit Hilfe von Sequenzierungen noch nicht klinisch nachgewiesene Mutationen und lokale Mutationscluster zu erkennen. Das sei eine etwas andere Zielstellung als die Trendentwicklung, erklärt die Wissenschaftlerin, die am Institut IWAR der TU Darmstadt das Fachgebiet Wasser und Umweltbiotechnologie leitet.

Eine dieser Mutationen wurde bereits am 22. November in einer Abwasserprobe vom Flughafen gefunden. Vier Tage später bekam sie den Namen Omikron. Zum Zeitpunkt der Probenentnahme in Frankfurt wusste die Welt noch nichts von einer neuen Coronavirus-Variante. Erst am 25. November informierte Südafrika offiziell über deren Auftreten. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) stufte den Erreger einen Tag später als „besorgniserregend“ ein und gab ihm den Namen Omikron.

Corona in Hessen: Omikron noch vor dem ersten Infektions-Nachweis im Abwasser

Dass es die Wissenschaftler:innen bei der Probe vom Flughafen mit Omikron zu tun hatten, konnten sie erst später nachvollziehen. „Wir haben die Proben beziehungsweise die Sequenzierdaten rückwirkend ausgewertet“, erzählt Susanne Lackner. „Solange wir eine Variante nicht kennen und es keine Referenz-Sequenzen gibt, finden wir sie auch nicht bei der Auswertung. Wenn die Variante dann charakterisiert ist, können wir die Daten aber erneut auswerten und so kamen wir dann auf die Omikron-Nachweise.“ Bis sich Omikron in Hessen begann zu verbreiten, vergingen noch einige Tage. In Wiesbaden wurde die Variante erstmals am 13. Dezember im Abwasser nachgewiesen. Zu diesen Zeitpunkt gab es beispielsweise in Kassel oder Fulda noch keine Hinweise.

Das Projekt:

Die Forschungsvorhaben von Susanne Lackner von der Technischen Universität Darmstadt zur hessenweiten Überwachung der Abwässer auf SARS-CoV-2-Viren werden vom Land Hessen mit rund 1,5 Millionen Euro gefördert. Mehrere Ministerien sind eingebunden.

Mit dem Geld soll unter anderem die Anschaffung eines mobilen Labors finanziert werden.

Das Projekt, das im September begann, ist zunächst auf acht Monate angelegt. In dieser Zeit werden mehr als 200 Proben aus 18 hessischen Kläranlagen unterschiedlicher Größenklassen untersucht.

Beprobt wird das Abwasser von 40 Prozent der Einwohnerinnen und Einwohner, verteilt über die Landesfläche, sowie des Flughafens Frankfurt.

Die Ergebnisse werden vom Hessischen Landesprüfungs- und Untersuchungsamt im Gesundheitswesen (HLPUG) epidemiologisch bewertet und mit den Gesundheitsämtern geteilt, um ein standardisiertes Bewertungsverfahren zu entwickeln. (diu)

Das Verfahren ermöglicht, Veränderungen des Virus zu erkennen, festzustellen, dass bestimmte Mutationen präsenter werden. Deren Bedeutung oder Gefährlichkeit können die Darmstädter Forschenden aus dem IWAR-Institut indes nicht einschätzen. Dazu wird die Expertise von Virologen benötigt.

Omikron in Hessen: Wissenschaftler wollen Infos an Gesundheitsämter weiterleiten

Die Sequenzierung ist ein komplizierter Prozess, mit dem das Genom des Virus entschlüsselt werden kann. Rund 30 000 Basenpaare umfasst das Sars-Cov-2-Genom. Aus nur einem Bruchteil dieser Basenpaare kann das Team um Professorin Lackner mit seiner Methode genaue Ergebnisse liefern. „Wir haben eine sehr gute Datenqualität.“

In der nun anstehenden zweiten Projekthälfte sollen unter anderem Wege des Wissenstransfers an die Gesundheitsämter ermittelt werden. „Wir wollen ihnen Informationen zukommen lassen ohne ihnen zusätzlich Arbeit zu bereiten“, sagt Susanne Lackner. Die Informationen aus dem Abwasser könnten die aus den Meldesystemen der Ämter ergänzen. Und sie könnten helfen, Phasen zu überbrücken, in denen, so wie in den vergangenen Wochen, Daten fehlen.

Corona: Noch keine flächendeckende Überwachung des Abwassers

Das Projekt verfolgt noch ein weiteres Ziel: die Entwicklung eines standardisierten Verfahrens, das als Referenz für eine bundesweite Anwendung dienen kann. Die EU-Kommission hatte die Mitgliedsstaaten aufgefordert, schnellstmöglich effektive Abwasser-Überwachungssysteme einzurichten. Ein solches System lasse sich innerhalb von maximal sechs Monaten auf die Beine stellen, hatte EU-Umweltkommissar Virginijus Sinkevicius Anfang Mai gesagt.

Acht Monate später ist Deutschland von einer flächendeckenden Abwasserüberwachung noch weit entfernt. Bislang gibt es bundesweit nur einige Projekte. „Wir sind auf dem Weg dorthin, aber das wird eine zähe Sache“, prophezeit Susanne Lackner. Jetzt säßen immerhin erstmals alle wichtigen Akteure an einem Tisch. Das Bundesgesundheitsministerium habe Interesse an einem flächendeckenden Abwassermonitoring, das Robert Koch-Institut an der Beantwortung der Frage, ob anhand des Abwassers die Evolution des Virus nachvollzogen werden kann.

Das Abwasser-Monitoring hat auch postpandemisch Potenzial. Beispielsweise könnten frühzeitig Ausbrüche festgestellt und lokalisiert werden, um gezielt gegenzusteuern. Auch andere Krankheitserreger – Tuberkulosebakterien etwa oder Influenzaviren – sind im Abwasser nachweisbar, genauso wie Drogen oder antibiotikaresistente Keime. „Das Abwasser ist gewissermaßen ein Abbild der Gesellschaft.“ (Diana Unkart)

Durch die Ausbreitung von Omikron in der Region um Offenbach, Hanau und Darmstadt haben die Corona-Infektionen zuletzt deutlich zugenommen.

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