Häufige Fragen zur Verfolgung von SARS-CoV-2 im Abwasser

Probenahme auf der ARA Werdhölzli, Zürich (Foto: Eawag, Andri Bryner)

Probenahme auf der ARA Werdhölzli, Zürich (Foto: Eawag, Andri Bryner)

Folgende Antworten auf häufig gestellte Fragen zum Nachweis von SARS-CoV-2 im kommunalen Abwasser wurden gemeinsam zusammengestellt von den Eawag Abteilungen für Siedlungswasserwirtschaft und Umweltmikrobiologie sowie vom Labor für Umweltchemie an der EPFL.

FAQs

Auf Abwasser gestützte epidemiologische Untersuchungen – was bedeutet das im Zusammenhang mit SARS-CoV-2?

  • Genetisches Material des SARS-CoV-2- Virus kann mit dem Stuhl von infizierten Personen ausgeschieden werden. Dieses Genmaterial kann detektiert werden, ungeachtet der Frage, ob das Virus noch intakt ist oder es sich um Genfragmente handelt.
  • Wird SARS-CoV-2-Genmaterial im Abwasser festgestellt, weist dies auf Infektionen in der Bevölkerung hin.
  • Die Detektion von SARS-CoV-2 im Abwasser kann helfen, für betroffene Regionen Prioritäten zu setzen (z.B. mit Material, Testintensität, Verhaltensmassnahmen etc.).

Was kann die abwasserbasierte Epidemiologie leisten?

  • Abwasseranalysen erlauben ein Monitoring grosser Bevölkerungszahlen (siehe Grafik).
  • Eine SARS-CoV-2-positive Abwasser-Probe kann als Alarm genutzt werden, um in der Region Massnahmen einzuleiten.
  • Regelmässige Proben können die Dynamik (Anstieg und Abflachen der Infektionszahlen) bestätigen, jedoch nicht voraussagen. Daten aus Zürich und Lausanne zeigen die Übereinstimmung der Abwasserdaten mit den gemeldeten Infektionen aus klinischen Tests (siehe dazu Grafiken auf der Projektwebseite)

Eine SARS-CoV-2-positive Abwasser-Probe bedeutet,

  • …dass kürzlich genesene oder aktuell infektiöse Personen zur untersuchten Abwasserprobe beigetragen haben.
  • …dass ein Schwellenwert an Infizierten überschritten ist (siehe Grafik 1)
Nachweisgrenze für SARS-CoV-2 im Abwasser, abhängig von der Grösse der angeschlossenen Bevölkerung. Lesebeispiel: Während in einem Altersheim mit 100 Personen schon ganz wenige Personen, die SARS-CoV-2 ausscheiden, detektiert werden können, liegt die Nachweisgrenze auf der ARA Lausanne mit 240'000 Menschen bei rund 100 Betroffenen, die SARS-CoV-2 ausscheiden. (Aufgrund der wenigen bisher vorliegenden klinischen Studien würde das im Fall von Lausanne 10-20 neuen Fällen pro Tag entsprechen).

Wie funktioniert der Nachweis von SARS-CoV-2-Genmaterial im Abwasser?

  • Eine Rohabwasserprobe stammt in der Regel vom Zulauf einer ARA (routinemässige, mengenproportionale 24h-Mischprobe). So wird eine grosse Anzahl Toilettenbenutzerinnen und –benutzer im Einzugsgebiet einer ARA erfasst.
  • Der Nachweis und die Quantifizierung von SARS-CoV-2 im Abwasser basiert auf qPCR (für quantitative Echtzeit PCR) oder ddPCR (für droplet digital PCR). Das sind dieselben RNA Vervielfältigungs- und Analysemethoden wie sie auch für klinische Tests genutzt werden.
  • Weil die Konzentrationen der gesuchten Gensequenzen (N1 und N2) im Abwasser sehr tief sind, ist eine aufwändige Probenvorbereitung über Filtration, Konzentration und RNA- Extraktion erforderlich.
  • Zur Qualitätskontrolle werden den Proben auch bekannte Viren in bekannten Konzentrationen zugegeben.

Wie lange dauert es, SARS-CoV-2-Genmaterial im Abwasser nachzuweisen?

  • Mit der aktuell von EPFL und Eawag angewandten Methode (mehr siehe auf www.eawag.ch/covid19_sewage) dauert die Probenaufbereitung und -analyse gut zwei Arbeitstage.

Was kann die Abwasser-Epidemiologie in Bezug auf SARS-CoV-2 nicht?

  • Abwasserproben spiegeln nicht jeden positiven Fall – aufgrund der Nachweisgrenzen (Grafik) und weil es Infizierte gibt, die kein SARS-CoV-2-Genmaterial ausscheiden.
  • Die Auswertung von Abwasserproben unterscheidet nicht zwischen Neuinfektionen und Genesenen, die aber immer noch SARS-CoV-2-Genmaterial ausscheiden.
  • Abwasserproben können Abstriche zur Identifikation von Einzelfällen nicht ersetzen.
  • Aus Abwasserproben lässt sich keine Vorhersage für die weitere Entwicklung eines Ausbruchs erstellen.
  • Abwasserproben können nur Hinweise geben, aber nicht bestätigen, ob getroffene Sicherheitsmassnahmen erfolgreich sind (aufgrund der Nachweisgrenzen, dem Einfluss von Pendlern und Touristen oder Infizierten, die kein SARS-CoV-2-Genmaterial ausscheiden).
     

Weitere Informationen und Links

Projektwebsite

Anwendung der abwasserbasierten Epidemiologie zur Erkennung von SARS-CoV-2

Sendung

SF-Einstein vom 30. April 2020 «Der Lockdown: Das Virus und sein Impact» (36 min).

News

3. April 2020

Von infizierten Menschen ausgeschiedene Coronaviren finden sich im Abwasser. Forschende wollen das nutzen: Gelingt es, die Viren zu erfassen, könnte so eine Welle von Infektionen vermutlich deutlich früher erkannt werden als via Tests bei Menschen mit Symptomen. Eawag-Forscher Christoph Ort dazu im Interview.

Weiterlesen

28. August 2020

Eben hat das Magazin Nature Sustainability einen Übersichtsartikel publiziert zu möglichen Risiken, welche Covid-19-Viren im Abwasser verursachen könnten. Prof. Eberhard Morgenroth (Leiter der Eawag-Abteilung für Verfahrenstechnik) ist Mitautor der Review. Wir haben ihm fünf Fragen gestellt.

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Expertinnen und Experten Eawag / EPFL