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PCR: Referenztechnologie für die Abwasser-Analytik

09.09.2022

Die abwasserbasierte Epidemiologie ist auf dem Vormarsch. Analytik Jena punktet mit einer Komplettlösung, die sich für den Nachweis von SARS-CoV 2 im Abwasser bewährt hat – und deren Potenzial noch längst nicht ausgeschöpft ist.

Derzeit erleben wir, wie sich die wastewater-based epidemiology (WBE) auf Basis von PCR-Tests durchsetzt, die abwasserbasierte Epidemiologie, deren Potenzial erst in Ansätzen erkennbar ist. Das Corona-Monitoring in Kläranalagen hat dieser Entwicklung Schub verliehen

"Die Erfahrung lehrt: Wo immer die PCR einmal Einzug gehalten hat, ist sie nicht mehr wegzudenken."

Dr. Christoph Heddergott, Projektmanager, Analytik Jena

Analytik Jena hat hierfür eine Komplettlösung entwickelt, die von der Probennahme über die Probenvorbereitung bis zum PCR-Resultat binnen drei bis vier Stunden für Gewissheit sorgt und nur weniger händischer Schritte bedarf, die ansonsten automatisiert ist und sich selbst fachfremden Anwendern erschließt.

Handhabung für die Routine

Dr. Christina Meinert-Berning ist als Gruppenleiterin Mikrobiologie beim Kooperationslabor von EGLV und Ruhrverband Anwenderin der ersten Stunde: "Die Handhabung ist einfach. Das ist aus Sicht des Routinelabors entscheidend." Ähnliches weiß Jens Olk zu berichten, Betriebs- und Projektleiter bei der CUA Emden GmbH: "Es ist uns in kürzester Zeit gelungen, uns das neue Verfahren zu erschließen und zu aussagekräftigen, belastbaren Ergebnissen zu gelangen. Der Prozess hat nicht nur Potenzial, er macht einfach Spaß."

Für Dr. Benno Schneider, Geschäftsführer Eurofins Umwelt Ost GmbH Jena, ist gerade die Probenvorbereitung interessant, "weil sie hochgradig automatisiert ist. Kein Vergleich zur Ultrazentrifugation, die zig händische Schritte erfordert, mit schwerem Gerät auch bauliche Ansprüche stellt und mit ihren hohen Drehzahlen nicht ungefährlich ist."

"Es ist uns in kürzester Zeit gelungen, uns das neue Verfahren zu erschließen und zu aussagekräftigen, belastbaren Ergebnissen zu gelangen. Der Prozess hat nicht nur Potenzial, er macht einfach Spaß."

Jens Olk, Betriebs- und Projektleiter CUA Emden GmbH

Pionierarbeit fürs Abwassermonitoring

Vom 17. März 2021 datiert eine EU-Empfehlung, wonach die Mitgliedsländer Kläranlagen mit mehr als 150.000 Einleitern regelmäßig auf die SARS-CoV-2-Virenlast überwachen sollen. Analytik Jena war der Politik voraus: Bereits im November 2020 stand ein funktionierender und getesteter Workflow zur Verfügung, der diese Anforderungen vollends erfüllt. Die Methode haben wir gemeinsam mit dem Emschergenossenschaft/Lippeverband (EGLV) im Ruhrgebiet auf den Weg gebracht, dem größten Wasserwirtschaftsverband Deutschlands. Dr. Jens Schoth war federführend in dem Modellprojekt und ist "zuversichtlich, damit gemeinsam die Basis für ein abwasserbasiertes Monitoringsystem bilden zu können."

Und das endet nicht mit der Corona-Pandemie. Dr. Robert Möller, Programmmanager bei Analytik Jena: "Mit derselben Gerätekonstellation kann man der Verbreitung anderer Pathogene in der Bevölkerung auf die Spur kommen.“ Frühwarn- und Monitoringsysteme seien beispielsweise für diverse Viren (Hepatitis-, Polio-, Noro- und Influenzaviren), bakterielle Pathogene (Salmonellen, Clostridien, Legionellen) und für die Verbreitung von Antibiotikaresistenzen denkbar. Jens Olk hat besonders die Legionellen im Sinn: "Behördlich akzeptiert ist hier derzeit allein die Mikrobiologie, die mehrere Tage beansprucht, um den Erreger zu kultivieren und nachzuweisen. Mit der PCR wüsste man binnen Stunden, ob man ein Problem hat oder nicht."

Am Puls der Forschung

Analytik Jena stellt sich gemeinsam mit ihren Partnern den offenen Forschungsfragen: "Es ist noch nicht lange her", so Dr. Christine Gräfe, Produktmanagerin bei Analytik Jena, "da war es undenkbar, schwierigen Proben aus dem Klärwerk genetische Informationen abzugewinnen. Ab einer gewissen Konzentration können wir das heute. Die Life Sciences entwickeln sich rasant, und wir sind mittendrin dabei."

Proben aus dem Klärwerk gelten als schwierig: "Einflussfaktoren wie Verdünnungseffekte oder Besonderheiten im Einzugsgebiet von Kläranlagen müssen berücksichtigt werden, um das Infektionsgeschehen verlässlich abzubilden", erläutert Prof. Silvio Beier, Professor für Technologien urbaner Stoffstromnutzungen an der Bauhaus-Universität Weimar.

"Wasser und Gesundheit sind zentral für die Lebensqualität. Entsprechend bedarf es innovativer Ansätze, für die wir jetzt die Standards etablieren."

Silvio Beier, Professor für Technologien urbaner Stoffstromnutzungen an der Bauhaus-Universität Weimar

Zukunftsthema anpacken

Generell gilt: Massentests im Klärwerk sind nicht auf Freiwilligkeit angewiesen, individuelle Persönlichkeitsrechte bleiben aber dennoch gewahrt. Geringe Kosten stehen einem hohen Nutzen gegenüber, um das jeweilige Infektionsgeschehen frühzeitig zu überblicken. "Damit lässt sich die kritische Infrastruktur ergänzen, gerade mit Blick auf die Wasserwiederverwertung, um die Bevölkerung zu schützen und Gefahren abzuwenden", prognostiziert Robert Möller. Ein Zukunftsthema – auch für Silvio Beier: "Wasser und Gesundheit sind zentral für die Lebensqualität. Entsprechend bedarf es innovativer Ansätze, für die wir jetzt die Standards etablieren."

Wofür unsere Lösung erprobt ist:

Extraktion und Nachweis von Legionella DNA aus Wasserproben aus Kühltürmen mit Hilfe des InnuPure C16 touch und qTOWER3 (DE)

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Kompletter Abwasserepidemiologie-Workflow zum RT-qPCR-basierten Nachweis von SARS-CoV-2 (DE)

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Abwasseranalytik

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In Ringversuchen haben sich unser Workflow und die verwendeten Assays in mehreren Laboren als wirkungsvoll in der Abwasseranalyse auf SARS-CoV-2 erwiesen.

Woran wir beteiligt sind:

CoroMoni

Analytik Jena beteiligt sich am Vernetzungsprojekt CoroMoni der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (DWA).

COVIDready

Endress+Hauser und Analytik Jena sind als assoziierte Partner in das COVIDready-Projekt (Nordrhein-Westfalen) eingebunden, ein Verbundvorhaben, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird.

CoMoTH

Analytik Jena ist gemeinsam mit der Bauhaus-Universität Weimar Verbundpartner im CoMoTH-Projekt  (Corona Monitoring in Thüringen), das mit 23 Kläranlagen ca. 50 % der Thüringer Bevölkerung einbezieht. CoMoTH zielt auf ein flächendeckendes Abwassermonitoring im Land ab und ist damit einzigartig in Deutschland.

FastAlert

Das Projekt des InfectoGnostics Forschungscampus Jena zielt auf ein Analysesystem zur prozessnahen Erregerdetektion in Abwasseranlagen, um Infektionserreger und Resistenzgene zu überwachen. Dabei werden vier komplementäre Nachweisverfahren in einer offenen Plattform kombiniert. Analytik Jena zählt zu den Partnern dieser öffentlich-privaten Partnerschaft, die sich neuen Wegen in der Diagnostik von Infektionen verschreibt.

Downloads

Extraktion und Nachweis von Legionella DNA aus Wasserproben aus Kühltürmen mit Hilfe des InnuPure C16 touch und qTOWER3 (DE)

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Kompletter Abwasserepidemiologie-Workflow zum RT-qPCR-basierten Nachweis von SARS-CoV-2 (DE)

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Infografik Detektion biologischer Parameter im Abwasser (DE)

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Infografik Detektion biologischer Parameter im Abwasser (DE)

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TechNote LSS WW Promega SARS-CoV-2 qTOWER³

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Tech Note WW SMP

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Kommentare (1)

  • JyothiSree

    Thank you for sharing this informative blog on PCR as a reference technology for wastewater analysis. It's crucial in monitoring water quality and identifying potential contaminants. Your insights contribute to better environmental protection. #PCR #WastewaterAnalysis #EnvironmentalScience

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