Die frühzeitige Erkennung von Krankheitsausbrüchen auf Gemeindeebene spielt eine entscheidende Rolle bei der Eindämmung der Ausbreitung von Krankheiten und kann Anlass zu Maßnahmen geben, um die daraus resultierende Morbidität und Mortalität zu verringern, sowie zur Umsetzung von Präventions- und Kontrollmaßnahmen. Der Bereich der öffentlichen Gesundheit erfordert neue Ansätze für die Überwachung und das Management zur Prävention von Infektionskrankheiten innerhalb einer Gemeinschaft. Diese neuen Technologien müssen flexibel, kosteneffizient und skalierbar sein und in Echtzeit umfassende und objektive Daten liefern.
Die auf Abwasser basierende Epidemiologie (WBE), mit der objektive und umfassende Echtzeit-Bewertungen der öffentlichen Gesundheit und des Zustands der Umwelt gewonnen werden können, hat während der COVID-19-Pandemie großes Interesse geweckt. WBE ist ein neues epidemiologisches Instrument zur Messung der Ausbreitung von Krankheiten, des Drogenkonsums und anderer biologischer oder chemischer Indikatoren in einer Bevölkerung. WBE hat das Potenzial, als ergänzender Ansatz zu den bestehenden Überwachungssystemen für Infektionskrankheiten zu dienen, und kann durch die Analyse gepoolter Abwasserproben der Bevölkerung Maßnahmen im Bereich der öffentlichen Gesundheit untermauern und verbessern.
Derzeit werden verschiedene Methoden und Verfahren zur Überwachung von Biomarkern im Abwasser eingesetzt. Jede Methode kann sich geringfügig unterscheiden, doch die meisten bestehen aus vier Hauptschritten, wie im folgenden Ablauf dargestellt: Dabei wird (1) eine Probe in der Nähe der Quelle oder an einer Kläranlage entnommen und (2) zur Analyse an ein Testlabor weitergeleitet. Sobald das Labor die Proben erhalten hat, (3) werden diese auf das Vorhandensein der angestrebten Biomarker untersucht und (4) werden die gewonnenen Ergebnisse analysiert und mit anderen Informationen kombiniert, um die Daten zu interpretieren.
Phasen:
-
1.
Phase 1: Entnahme von Abwasserproben
-
2.
Phase 2: Die Proben werden ins Labor transportiert
-
3.
Phase 3: Analyse der Proben
-
4.
Phase 4: Auswertung der Daten
Proben
Für die WBE eignen sich zwei Arten von Abwasserproben:
- unbehandeltes Abwasser, darunter Abwasser aus Haushalten oder Gebäuden, das menschliche Fäkalien enthält
- Primärschlamm, der aus den Schwebstoffen besteht, die sich während der ersten Feststoffentfernung (auch „Sedimentation“ genannt) in der Kläranlage aus dem Abwasser absetzen.
Proben werden in der Regel nach der Stichproben-, der Misch- oder der passiven Methode entnommen, abhängig von den für die Entnahmestelle geltenden Einschränkungen (z. B. Zugänglichkeit, Zugang zu Strom) und dem Zweck des Überwachungsprogramms. Punktproben werden direkt aus einem Kanalisationsschacht oder einer anderen Stelle innerhalb des Einzugsgebiets entnommen, häufig indem ein Becherglas oder eine Flasche in das Abwasser getaucht wird, um die Probe zu entnehmen. Obwohl diese Methode schnell und einfach ist, liefert sie lediglich eine Momentaufnahme der Bedingungen zum Zeitpunkt der Probenahme und wird stark von täglichen Schwankungen im Abwasserstrom und in der Abwasserzusammensetzung beeinflusst. Um dieses Problem zu umgehen, werden Mischproben entnommen, indem mehrere Stichproben mit einer bestimmten Häufigkeit über einen festgelegten Zeitraum zusammengefasst werden. Diese spiegeln die durchschnittlichen Eigenschaften des Abwassers während des Erfassungszeitraums wider und werden in den meisten WBE-Untersuchungen verwendet. Schließlich wird bei der passiven Probenahme ein physikalisches Gerät verwendet, das absorbierende Materialien oder Membranen enthält und in einem bestimmten Einzugsgebiet der Kanalisation platziert wird, um über einen bestimmten Zeitraum Viren und andere Partikel aufzufangen. Passive Probenahmegeräte lassen sich einfach in kleinen Einzugsgebieten einsetzen und wieder entnehmen, benötigen für ihren Betrieb keinen Strom und können daher in jeder zugänglichen Abwasserleitung verwendet werden.
20/30 Labs spielt eine wichtige Rolle bei den Bemühungen, WBE als wesentlichen Bestandteil einer nationalen Überwachungsmethode zu etablieren. Während der Covid-19-Pandemie haben wir an vielen verschiedenen Projekten gearbeitet und Pilotstudien durchgeführt, bei denen wir Pflegeheime, Flughäfen und Wohngebiete überwacht haben. Wir haben Tausende von Tests durchgeführt und alle verschiedenen Probenahmemethoden getestet, um das Vorhandensein von SARS-CoV-2 in der Probe festzustellen. Außerdem haben wir Tests auf Influenza A und B, RSV, Norovirus G1 und G2, Ammonium, Orthophosphat und den pH-Wert durchgeführt und damit die Effizienz, Schnelligkeit und Einfachheit dieses Ansatzes weiter bestätigt.
Literaturhinweise:
- Baker, R.E., Mahmud, A.S., Miller, I.F. et al. – Infektionskrankheiten im Zeitalter des globalen Wandels. Nat Rev Microbiol 20, 193–205 (2022). https://doi.org/10.1038/s41579-021-00639-z
- Steele L, Orefuwa E, Bino S, Singer SR, Lutwama J, Dickmann P. Früherkennung von Ausbrüchen – Ein generisches Modell und eine neue Methodik zur Unterstützung der Früherkennung, untermauert durch Daten aus Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen. Front Public Health. (2020) 11. September; 8:452. doi: 10.3389/fpubh.2020.00452.
- Adhikari, S., Halden, R.U. – Chancen und Grenzen der abwasserbasierten Epidemiologie für die Überwachung der globalen Gesundheit und die Erreichung der Ziele der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung. Environment International, Bd. 163, (2022). https://doi.org/10.1016/j.envint.2022.107217.
Verwandte Artikel
20/30 bietet folgende Dienstleistungen an:
Ihr Partner in den Bereichen Qualität, Sicherheit und Compliance
Die Life-Sciences-Branche erfordert Fachwissen und zuverlässige Unterstützung. Mit unserer umfassenden Expertise helfen wir Unternehmen dabei, gesetzliche Vorschriften und Regelungen einzuhalten, Qualität zu gewährleisten und weiterhin vertrauensvoll innovativ zu sein.