Überwachung von SARS-CoV-2 in Gemeindeabwässern

• Daten können nicht unabhängig voneinander interpretiert werden: die Untersuchungsergebnisse einer Probenentnahme werden mit den Ergebnissen der vorangegangenen und nachfolgenden Proben verglichen (Kurvenverlauf), da die Probe von zahlreichen Variablen beeinflusst werden kann.
• Mittels Abwasseruntersuchung kann man nicht feststellen, ob das genetische Material von Neuinfizierten oder aber von genesenen Personen stammt, die die kritische Phase zwar bereits überstanden haben, aber noch Viren ausscheiden.
• Die Analyse von Abwasser kann als Frühwarnung für die Überwachung von SARS-COV-2 eingesetzt werden, oder als mögliches Instrument zur Kontrolle der Verbreitung des Virus in der Bevölkerung.
• Die Analyse von Abwässern kann nützlich sein, um die Ausbreitung des Virus in einem bestimmten Einzugsgebiet zu überwachen, und bietet mehrere Vorteile gegenüber dem Nachweis von Viren bei Einzelpersonen (geringere Kosten, schnellere Reaktion und nichtinvasive Methode).
• Die Kurve der SARS-CoV-2-RNS-Konzentration ⁽¹⁾ im Abwasser nimmt die Ausbreitung des Virus bei den an die Kläranlage angeschlossenen Gemeinden um mehrere Tage vorweg.

Note 1: RNS ist das Erbgut von SARS CoV-2, das alle Informationen für die Vermehrung des Virus in den Wirtszellen enthält.

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Abwasser enthält große Mengen an Bakterien und Viren, die im menschlichen Darm vorkommen und mit dem Stuhl ausgeschieden werden. Die Abwasserprobe wird zuvor reduziert, um anschließend das darin enthaltene genetische Material extrahieren zu können. Aus einer Abwasserprobe von 50 ml (entspricht dem Volumen eines großen Reagenzglases) erhält man etwa 0,1 ml (entspricht einem Tropfen) Flüssigkeit. Darin sind unterschiedliche DNS und RNS bakteriellen, viralen und menschlichen Ursprungs enthalten. In dieser Lösung sucht man mittels Real-time RT-PCR ⁽¹⁾ nach genetischen RNS ⁽²⁾ -Sequenzen bestimmter Eiweißstoffe die dem Coronavirus SARS-Cov2 zugwiesen werden können. Die vom Gerät gemessene Signalstärke hängt von der Konzentration der untersuchten RNS-Sequenzen in der Abwasserprobe ab und liefert somit eine Information über die Verbreitung des Virus in der Bevölkerung.

Note 1: Die Analysemethode Real-time RT-PCR erlaubt einen DNS-Doppelstrang zu synthetisieren, ausgehend von RNS (Reverse Transkription, RT). Der DNS-Strang wird mithilfe des Enzyms Polymerase aufgebaut. Es folgen mehrere Synthesezyklen aufeinander. Bei jedem Zyklus verdoppelt sich die DNS und wird in der Folge für das Analysengerät „sichtbar“ und somit quantifizierbar. Da SARS-CoV-2 einen RNS-Strang besitzt, ist es nötig die sogenannte Retrotranskription als Zwischenschritt einzubauen.

Note 2: RNS ist das Erbgut von SARS CoV-2, das alle Informationen für die Vermehrung des Virus in den Wirtszellen enthält.

• Entnahme der Probe und Transport in Kühltaschen ins Labor
• Um die Wirksamkeit der Extraktion des genetischen Materials überwachen zu können, wird den Abwasserproben vor Untersuchungsbeginn ein Kontrollvirus zugesetzt
• Konzentration der Abwasserprobe von 50 ml auf 0,1 ml
• Extraktion des genetischen Materials (RNS) ⁽¹⁾
• Vermehrung (Amplifikation) mittels RT-qPCR ⁽²⁾ des ORF-1ab (nsp14)-Gens des SARS-CoV-2-Virus
• Um die Wirksamkeit der erfolgten Extraktion zu berechnen, werden auch bestimmte Gensequenzen des Kontrollvirus vermehrt
• Untersuchungsergebnis der Abwasserprobe: ausgedrückt als „Präsenz oder Abwesenheit von SARS-Cov-2“, sowie deren quantitativen Auswertung und Festhaltung der relativen Signalstärke
• Die Datenverarbeitung erfolgt innerhalb von 48 Stunden nach der Probenannahme

Note 1: RNS ist das Erbgut von SARS CoV-2, das alle Informationen für die Vermehrung des Virus in den Wirtszellen enthält.

Note 2: Die Analysemethode Real-time RT-PCR erlaubt einen DNS-Doppelstrang zu synthetisieren, ausgehend von RNS (Reverse Transkription, RT). Der DNS-Strang wird mithilfe des Enzyms Polymerase aufgebaut. Es folgen mehrere Synthesezyklen aufeinander. Bei jedem Zyklus verdoppelt sich die DNS und wird in der Folge für das Analysengerät „sichtbar“ und somit quantifizierbar. Da SARS-CoV-2 einen RNS-Strang besitzt, ist es nötig die sogenannte Retrotranskription als Zwischenschritt einzubauen.

Meist wenden sich Personen mit Beschwerden an den Sanitätsbetrieb, um einen Test zum Nachweis von SARS-CoV-2 durchführen zu lassen. All diese Tests werden registriert. Personen mit leichten oder fehlenden Beschwerden fallen jedoch durch dieses Erhebungsraster. Jeder benutzt jedoch die Toilette. Somit gelangt jede Virusausscheidung ins Abwasser und über die Kanalisation in die Kläranalgen. Die Untersuchung des Abwassers am Kläranalgen-Einlauf erlaubt Rückschlüsse auf die Verbreitung des Virus in der Bevölkerung.