Aus dem Abwasser lesen

Thüringens Wirtschaftsminister Tiefensee informiert sich über SARS-CoV-2-Nachweislösungen

Wie hoch ist die Virenlast in der Bevölkerung tatsächlich, mit welchen regionalen Unterschieden? Analytik Jena hat ein Testverfahren entwickelt, das zur Beantwortung dieser Frage beiträgt – und zwar in der Kläranlage. Abwasseruntersuchungen liefern Daten, die indirekten Massentests gleichkommen. „Virenreste, die ausgeschieden werden, sind nicht mehr infektiös. Dennoch sind sie ab einer gewissen Konzentration im Abwasser nachweisbar“, erklärt Projektleiter Dr. Robert Möller. 

Entwickelt hat die Analytik Jena GmbH das Verfahren gemeinsam mit dem Schweizer Mutterunternehmen Endress+Hauser, und sie beherrscht die Prozesskette von der Probennahme über die Probenanreicherung und Nukleinsäureextraktion bis hin zum PCR-Nachweis. „Das verspricht ein zielgerichteteres Vorgehen in der Pandemiebekämpfung, das weder in Grundrechte noch in den Datenschutz eingreift. Wir können also dazu beitragen, neue Wege aus der Pandemie zu finden“, so Produktmanagerin Dr. Christine Gräfe.

Am Montag hat sich der Thüringer Wirtschaftsminister Wolfgang Tiefensee gemeinsam mit Andreas Krey, Vorsitzender des Beirats der Analytik Jena, am Unternehmenssitz in Jena über die regionalen und weltweiten Einsatzmöglichkeiten der Technologie informiert. „Spitzentechnologie aus Thüringen kann einen wichtigen Beitrag dazu leisten, die Ausbreitung des Corona-Virus besser zu verstehen und damit die Pandemie in den Griff zu bekommen“, sagte der Minister. Er hoffe darauf und werbe dafür, dass das Verfahren der Abwasseranalyse bundesweit möglichst schnell zum Einsatz kommen werde.

„Natürlich sind Abwasseruntersuchungen kein Allheilmittel“, betont Dr. Robert Möller, „aber das Verfahren ist ein Puzzlestein in der Pandemiebekämpfung. Daten aus der Abwasseranalyse ergeben zusammen mit den klinischen Tests ein genaueres Bild des tatsächlichen Infektionsgeschehens, besonders auch darüber, welche Variante des Virus gerade vorherrscht und wie gefährlich sie ist. Wenn beispielsweise die Virenlast im Abwasser höher ist, als klinische Tests erwarten lassen, muss man die Vorkehrungen zum Schutz der Bevölkerung intensivieren.“

2020 gelang in Japan mit dem Verfahren von Analytik Jena der Nachweis von SARS-CoV-2 in Abwasser. Nach diesem Pilotprojekt hat Analytik Jena die Methode weiterentwickelt, gemeinsam mit der Emschergenossenschaft/Lippeveband (EGLV) im Ruhrgebiet, dem größten Wasserwirtschaftsverband Deutschlands. EGLV erprobt das Verfahren auf eine ihrer Kläranlagen.

Die Technologie weist neue Wege, die weit über die Bekämpfung der Corona-Pandemie hinausweisen: „Wir arbeiten an Verfahren, um dem Abwasser weitere gesundheitsrelevante Daten abzugewinnen, beispielsweise zu antibiotikaresistenten Keimen und ihrer Verbreitung in der Bevölkerung. Und fest steht schon jetzt, dass solche Lösungen bei künftigen Pandemien dazu beitragen werden, dass wir besser vorbereitet sind und Hotspots frühzeitig erkennen“, erklärt Manuela Beil-Peter, die den Produktbereich als Director Global Business das Geschäftsfeld Liquid Handling & Automation verantwortet.

Die Verfahren beruhen auf der Polymerase-Kettenreaktion (PCR): Das Enzym Polymerase regt DNA und RNA an, sich zu vervielfältigen. Dazu wählt man DNA- oder RNA-Abschnitte aus, um sie zu kopieren. Die Prozesse laufen vollautomatisch ab, und zwar von der Probenentnahme an. Den Anfang macht ein Probennehmer, den Endress+Hauser beisteuert. Für die folgenden Schritte steht der CyBio FeliX von Analytik Jena bereit: „Das ist ein Pipettierroboter, mit dem wir Proben vollautomatisch vorbereiten können“, erklärt Manuela Beil-Peter, „kleine Volumina werden in hochdichten Formaten präzise transferiert und auf Mikroplatten angeordnet, und das in hohen Durchsatzmengen.“

Um das Erbgut zu entschlüsseln, kommen Kits zum Einsatz, die alles enthalten, was biochemisch benötigt wird, um das Erbgut nachzuweisen: Das Enzym Polymerase, die sequenzspezifischen Primer, um eine typische Buchstabenfolge in der Probe ausfindig zu machen, und Reagenzien.

Die Polymerase Kettenreaktion folgt bestimmten Temperaturzyklen. „Die laufen im qTOWER³ von Analytik Jena automatisiert und präzise ab“, erläutert Melanie Kelm, Head of Product Management. Im qPCR-Prozess werde der gesuchte Abschnitt fluoreszierend markiert. Je häufiger die fragliche Buchstabenfolge auftauche, desto stärker sei das Leuchten, desto eindeutiger lasse sich entziffern, wie hoch die Virenlast wirklich ist.

„Natürlich“, erläutert Dr. Robert Möller, „muss nun nicht jede Kläranlage in den kompletten Gerätefuhrpark investieren. Es genügt, wenn die Expertise und die Ausstattung in regional gut erreichbaren Auftragslaboren zur Verfügung steht.“

Für ein solches Vorgehen, das in den Niederlanden bereits flächendeckend umgesetzt ist, spricht sich inzwischen auch die EU aus, die der Pandemie die koordinierte Initiative Re-Open EU entgegensetzt: Vom 17. März 2021 datiert eine Empfehlung, wonach die Mitgliedsländer Kläranlagen mit mehr als 150.000 Einleitern regelmäßig auf die Virenlast überwachen sollten.

Analytik Jena verzeichnet mit automatisierten Lösungen für die Erbgutanalyse, die den gesamten Workflow abbilden, seit Pandemiebeginn erhebliche Zuwachsraten. „Hier werden wir weiter investieren“, erklärt CEO Ulrich Krauss, „um der anhaltend hohen Nachfrage mit innovativen Lösungen und nachhaltig stabilen Kapazitäten gerecht werden zu können.“

Weitere Informationen zum Nachweis von SARS-CoV-2 im Abwasser erhalten Sie hier.