Verfolgung von SARS-CoV-2 im Abwasser

Können auch Mutationen erkannt werden?

• Wenn die RNA aus den Abwasserproben sequenziert wird, lassen sich auch Mutationen finden. Das ist allerdings aufwändig und wird noch nicht mit allen Proben gemacht. Dank der Sequenzierung konnten wir im Team mit ETH und EPFL nachweisen, dass die britische Variante B.1.1.7. schon vor den Weihnachtsfeiertagen in der Schweiz war.
  Siehe Fachartikel (preprint): Detection of SARS-CoV-2 variants in Switzerland by genomic analysis of wastewater samples.

Ist der Impfstoff im Abwasser nachweisbar?

• Uns sind keine Studien bekannt, die nach «Rückständen» von Corona-Impfstoffen im Abwasser gesucht haben. Bei uns läuft kein Projekt, welches das zum Ziel hat. Die Expertinnen und Experten beurteilen es als eher unwahrscheinlich, dass z.B. die Botenmoleküle aus dem Impfstoff mit dem Stuhl wieder ausgeschieden werden. Und würden sie ins Abwasser gelangen, würden sie dort keine Risiken auslösen. Denn sie sind selbst nicht biologisch aktiv und können sich nicht selbst replizieren. Sie sind lediglich dazu da, bei den geimpften Personen den Bau eines Proteins auszulösen, das der Körper dann als Teil des Erregers erkennt und eine Immunreaktion startet. Die Botenmoleküle werden innert Stunden, die gebauten Proteine innert Tagen im Körper wieder abgebaut.

Weshalb streuen die Daten von einem Tag zum nächsten so stark?

• Kommunales Abwasser ist eine komplexe Materie und seine Zusammensetzung wechselt ständig, u.a. je nach Wetter und Nutzungen im Einzugsgebiet. Oft behindern (inhibieren) organische Stoffe oder Metalle im Abwasser die PCR-Reaktion. Dann müssen die Proben erst verdünnt werden, aber nur soweit, dass der RNA-Nachweis noch möglich ist. Über längere Zeit (mehrere Wochen) sind die SARS-CoV-2-Kurven aus dem Abwasser aber verlässlich und vor allem unabhängig von der Bereitschaft der Menschen, sich testen zu lassen oder von Testunterbrüchen (z.B. über Feiertage).

Lassen sich aus den Daten der 6 Kläranlagen regionalen Besonderheiten ablesen?

• Grundsätzlich zeichnen die SARS-CoV-2-Kurven aus dem Abwasser bei allen Anlagen die Zahlen der rapportierten Fälle relativ gut nach, und sie zeigen ähnliche Trends. Und zum Glück hat sich der zum Teil starke Anstieg zwischen Anfangs und Mitte April nicht fortgesetzt.
• In den Daten von allen 6 Kläranlagen lassen sich Zeitabschnitte mit systematischen Abweichungen feststellen. Diese müssen von Expertinnen und Experten aus verschiedenen Bereichen interpretiert werden, z.B. im Kontext mit der Positivitätsrate aus den klinischen Tests.

Werden noch mehr Kläranlagen dazukommen?

• Von Zürich und Lausanne analysieren wir Proben seit Beginn der zweiten Welle im Oktober 2020, zuerst zweimal wöchentlich, dann täglich. Seit Februar 2021 sind 6 Kläranlagen im BAG-Projekt AbwasSARS-CoV-2 integriert: Zürich (Werdhölzli), Lausanne (Vidy), Laupen/BE (Sensetal), Altenrhein, Chur und Lugano. Zusammengenommen erfassen wir so fast eine Million Einwohnerinnen und Einwohner, bzw. rund 11% der Schweizer Bevölkerung in unterschiedlichen Regionen.
• Das Projekt dauert bis im Juli 2021; zu einer möglichen Verlängerung und auch Erweiterung sind wir zurzeit mit dem Bund im Gespräch.

Was kostet das Projekt und wer bezahlt das?

• Die ersten Arbeiten wurden im Rahmen eines SNF-Projekts durchgeführt (Sonderausschreibung Coronaviren); die laufenden Analysen werden vom BAG (rund 500'000 CHF) und vom BAFU (rund 150'000 CHF) sowie durch grosse Eigenleistungen der beteiligten Forschungspartner unterstützt.

Einzelne Kantone haben begonnen, selber Abwasserproben zu untersuchen. Sind die Resultate vergleichbar?

• Eawag und EPFL begrüssen es sehr, dass die Kantone das Abwassermonitoring als eine von mehreren Hinweisen zur Beurteilung der Pandemie-Entwicklung beiziehen. Sie unterstützen die entsprechenden Stellen fachlich, damit die Datenreihen aus verschiedenen Regionen der Schweiz untereinander vergleichbar bleiben.
• Eine Publikation aller Daten auf einer gemeinsamen Web-Plattform ist im Gespräch. Die Koordination und Umsetzung ist aber Sache des Bundes und der Kantone, nicht der Forschung. Eine Möglichkeit wäre, dazu das Netzwerk der Regionallabors zu nutzen, das im Epidemiegesetz (Art. 18) verankert ist.

Kann sich das Virus über das Abwasser verbreiten oder sogar ins Trinkwasser gelangen?

• Nach heutigem Wissensstand sind die Viren im Abwasser (= Zufluss zur Abwasserreinigungsanlage) grösstenteils nicht mehr aktiv. Die (fragile) Hülle wird von verschiedenen Abwasserinhaltsstoffen (Seife, etc.) beschädigt. Es sind bis dato keine Ansteckungsfälle bekannt, die über ungereinigtes Abwasser stattgefunden haben. Zudem weisen erste Resultate zur Eliminationsleistungen in Kläranlagen darauf hin, dass 99% der SARS-CoV-2 RNA Fragmente in Kläranlagen zurückgehalten werden können. Dies ist in einer ähnlichen Grössenordnung wie viele andere Viren, die schon vor Corona im Abwasser waren. Auch wird das gereinigte Abwasser in der Schweiz nicht direkt als Trinkwasser genutzt, sondern wird in der Umwelt verdünnt und nach mehr oder weniger langen Aufenthaltszeiten (und natürlicher Reinigung, z.B. Uferfiltration) gefasst und je nach lokalen Gegebenheiten mit unterschiedlichen Verfahrensschritten aufbereitet.

Verfolgen auch andere Länder die Pandemie via Abwasseranalytik?

• Ja. Die Zahl der Forschungsgruppen, staatlicher Stellen und einzelner Städte, welche die Corona-Pandemie zusätzlich zu klinischen Tests auch über Abwasser-Epidemiologie verfolgen wächst laufend. Eine Übersicht gibt folgende Seite: https://www.covid19wbec.org/covidpoops19

Welche Forschungsfragen stehen aktuell im Zentrum

• Wir arbeiten mit der ETH Zürich daran, aus den Abwasserdaten auch den Reproduktionswert R_e zu berechnen.
• Längerfristig könnte das aktuelle Projekt die Grundlage liefern, dass in der Schweiz eine abwasserbasierte Epidemiologie aufgebaut wird. Damit könnten auch weitere Fragen untersucht werden, etwa die Verbreitung von Grippeviren oder Antibiotikaresistenzen. Das wäre ähnlich wie beim Drogenmonitoring über Abwasserproben, wo UNIL und Eawag massgeblich an europaweiten Standards mitgearbeitet haben.