SARS-CoV-2 wird mittels PCR analysiert, um eine Änderung der COVID-19-Fallzahlen frühzeitig zu erkennen und das Infektionsgeschehen in der Bevölkerung besser aufzuklären.
Bereits zu Beginn der COVID-19 Pandemie zeigten Studien bei COVID-19-Patienten, dass infizierte Patienten SARS-CoV-2-Biomarker mit dem Stuhl in relativ hohen Konzentrationen ausscheiden. Daher kann Abwasser für ein integrales Monitoring des Einzugsgebietes genutzt werden, um Änderung im Infektionsgeschehen frühzeitig zu erkennen (Frühwarnsystem), die Dunkelziffer von COVID-19-Fällen auf der Populationsskala besser aufzuklären und die Ausbreitung von SARS-CoV-2-Varianten zu erfassen. Insgesamt wurde gezeigt, dass SARS-CoV-2-Biomarker im Rahmen der abwasserbasierten Epidemiologie (WBE) zur Bewertung des Gesamtinfektionsmusters in einer Gemeinde, einschließlich der Wirksamkeit von Kontrollmaßnahmen, verwendet werden können.
Die Kernziele dieser Studie waren
a) die umfassende Überwachung des COVID-19-Infektionsgeschehens auf Bevölkerungsebene durch eine Abwasser-basierte Epidemiologie
b) die Entwicklung von Methoden zur quantitativen Bestimmung von SARS-CoV-2 und Varianten of Concern (VoC) im Rohabwasser
c) die Entwicklung und Prüfung von Strategien zur Identifikation von lokalen Infektions-Hot-Spots in einer Kommune
d) die genaue Trenderfassung von COVID-19-Infektionen in einer Kommune auf der Grundlage der PCR-Analytik in kommunalen Abwässern, sowie e) die Übertragbarkeit der entwickelten Methodik auf andere human-pathogene Viren. Ein weiteres Ziel war die Bereitstellung von Handlungsempfehlungen für adäquate Probenahmestrategien, Analytik und Befundbewertung für Gesundheitsbehörden und politische Entscheidungsträger auf der Basis der Abwasserepidemiologie.
Das Projekt Biomarker war eines der ersten Forschungsprojekte zum Nachweis von SARS-CoV-2 im Abwasser in Deutschland. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes konnten eine Vielzahl von wesentlichen wissenschaftlichen-technischen Ergebnissen in Bezug auf das Abwassermonitoring gewonnen werden. Insgesamt belegen die Ergebnisse aus dem Projekt, dass die Überwachung des Abwassers auf SARS-CoV-2 wertvolle Daten für die Gesundheitsbehörden liefert. Der Nachweis des Virus in Abwasserproben erlaubt Rückschlüsse über zu- und abnehmende Trends im Infektionsgeschehen und das Auftreten und die Verbreitung von SARS-CoV-2 Varianten und Sub-Varianten in der Bevölkerung ohne Individualtestungen durchführen zu müssen. Die Ergebnisse aus dem Forschungsvorhaben Biomarker haben wesentlich dazu beigetragen, dass das mikrobiologisches Abwassermonitoring Eingang in die Routine-Analytik gefunden hat. Inzwischen werden die Abwasserdaten in Zusammenschau mit anderen Indikatoren, wie z. B. Arztbesuche wegen Atemwegserkrankungen, Hospitalisierungsinzidienz oder Belegung der Intensivbetten, für die epidemiologische Lagebewertung genutzt.
Publikationen
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Ho, J.; Stange, C.; Suhrborg, R.; Wurzbacher, C.; Drewes, J.E.; Tiehm, A.: SARS-CoV-2 wastewater surveillance in Germany: Long-term RT-digital droplet PCR monitoring, suitability of primer/probe combinations and biomarker stability. Water research 210: 117977 (2022) DOI: 10.1016/j.watres.2021.117977 (PDF-Datei)
Mitranescu, A.; Uchaikina, A.; Kau, A.-S.; Stange, C.; Ho, J.; Tiehm, A.; Wurzbacher, C.; Drewes, J.E.: Wastewater-Based Epidemiology for SARS-CoV-2 Biomarkers: Evaluation of Normalization Methods in Small and Large Communities in Southern Germany. Environmental Science & Technology, ACS EST Water, 2, 12: 2460–2470 (2022) DOI: 10.1021/acsestwater.2c00306
Rossmann, K.; Clasen, R.; Münch, M.; Wurzbacher, C.; Tiehm, A.; Drewes, J.E.: SARS-CoV-2-Krisenmanagement mithilfe eines Abwasserfrühwarnsystems am Beispiel Berchtesgadener Land. Deutsches Ärzteblatt international 118, 27-28: 479–480 (2021) DOI: 10.3238/arztebl.m2021.0261
Roßmann, K.; Großmann, G.; Frangoulidis, D.; Clasen, R.; Münch, M.; Hasenknopf, M.; Wurzbacher, C.; Tiehm, A.; Stange, C.; Ho, J.; Woermann, M.; Drewes, J.E.: Innovatives SARS-CoV-2-Krisenmanagement im öffentlichen Gesundheitswesen. Corona-Dashboard und Abwasserfrühwarnsystem am Beispiel Berchtesgadener Land.
Bundesgesundheitsblatt, Gesundheitsforschung, Gesundheitsschutz (2021) DOI: 10.1007/s00103-021-03425-7
Stange C., Ho J., Tiehm A.: Nachweisverfahren und Relevanz von SARS-Coronavirus-2 in der Wasserwirtschaft. KA Korrespondenz Abwasser, Abfall 68, 1: 29–39 (2021)
Stange C., Ho J., Tiehm A.: SARS-CoV-2 im Kontext der Wasserversorgung. DVGW energie | wasser-praxis (EWP), 12/2020: 50–55 (2020)
Stange C., Ho J., Tiehm A.: SARS-CoV-2 im Kontext der Wasserversorgung. Veröffentlichungen aus dem Technologiezentrum Wasser, ISSN 1434-5765, TZW-Band 93 (2020)
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