Das nationale Abwassermonitoring zeigt: SARS-CoV-2 bleibt der häufigste respiratorische Erreger in Österreichs Kläranlagen. Seit Oktober lassen sich zudem regelmäßige Signale von Influenza und RSV nachweisen, wenn auch auf niedrigerem Niveau als in früheren Jahren. Virologe Andreas Bergthaler von der Medizinischen Universität Wien und vom CeMM – Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) erklärt, wie Abwasser- und Sentinel-Systeme die Virusverbreitung auf Bevölkerungsebene abbilden und welche Bedeutung die Daten für Impfempfehlungen und Früherkennung haben.

Viruslast im Abwasser steigt

Herr Bergthaler, welche respiratorischen Viren lassen sich derzeit am häufigsten im österreichischen Abwasser nachweisen?

Andreas Bergthaler: Aktuell findet sich im Abwasser vor allem SARS-CoV-2. Da hat sich über die vergangenen Monate eine Welle aufgebaut, die seit Mitte November wieder zurückgeht. Das erkennt man sowohl im nationalen Abwasser-Monitoring, das ja seit 2. Dezember von der AGES übernommen wurde, als auch in Daten der Stadt Wien.

Aktuell findet sich im Abwasser vor allem SARS-CoV-2.

Bei Influenza sieht man in Wien seit Oktober ein regelmäßiges Signal im Abwasser. Zuletzt stieg die Kurve stark nach oben. Bei RSV verhält es sich ähnlich. Insgesamt gibt es viele Anzeichen, dass die Anzahl an respiratorischen Infekten gerade im Steigen begriffen ist. 

Das nationale Abwassermonitoring wurde maßgeblich vom CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der ÖAW aufgebaut und wurde nun von der AGES übernommen. Überwacht sonst noch jemand die Zirkulation respiratorischer Viren in Österreich?

Bergthaler: Neben sehr guten Abwasserdaten von Bundesländern wie Wien ist das sogenannte DINÖ Sentinel System eine wichtige Datenquelle. Betrieben vom Zentrum für Virologie der MedUni Wien, werden dabei Proben von Personen mit respiratorischen Symptomen aus repräsentativen Arztpraxen österreichweit eingeschickt und ausgewertet. So ergibt sich wöchentlich ein guter Überblick – nicht über die gesamte Bevölkerung, aber stichprobenartig über jene, die ärztliche Hilfe suchen.

In dem Sentinel-System mit klinischen Proben sieht man neben SARS-CoV-2 und Rhinoviren, also klassischen Erkältungsviren, derzeit einen Anstieg an positiven Influenzavirus-Proben. Dabei überwiegt vor allem der Influenzavirus-Stamm H3N2, und zu einem geringeren Anteil auch der Stamm H1N1.

Impfen hilft

Was bedeutet das für den heurigen Impfstoff?

Bergthaler: Die saisonalen Grippeimpfstoffe basieren auf drei oder vier Impfstämmen, die jährlich von der WHO ausgewählt werden. Heuer scheint der zirkulierende H3N2-Stamm aber doch relativ unterschiedlich im Vergleich zu dem im Impfstoff enthaltenen Stamm zu sein. Das heißt, die Impfwirksamkeit dürfte nicht maximal hoch sein und man muss mit Impfdurchbrüchen rechnen. Soll heißen: Man kann trotz Impfung infiziert werden und Symptome entwickeln. Dennoch erwarten viele Expert:innen einen verbesserten Schutz vor schweren Krankheitsverläufen nach Infektionen mit dem Influenzavirus, und die Impfung wird insbesondere Risikopatient:innen und Personen mit erhöhtem Infektionsrisiko im Beruf empfohlen.

Man kann trotz Grippe-Impfung infiziert werden und Symptome entwickeln. Dennoch erwarten viele Expert:innen einen verbesserten Schutz vor schweren Krankheitsverläufen.

Ihr Team hat das Abwassermonitoring am CeMM maßgeblich aufgebaut. Das war vor vier Jahren, also während der Pandemie?

Bergthaler: Ja. Im Abwasser kann man einerseits die Menge an Virusmaterial messen – klassisch per PCR. Das wurde während der Pandemie von verschiedenen Universitäten etabliert: der TU Wien, der Uni Innsbruck sowie der Medizinischen Universität Innsbruck.

Was wir am CeMM der ÖAW entwickelt haben, war vor allem die Sequenzierung, also die Möglichkeit, Varianten im Abwasser zu identifizieren. Abwasser ist in der Regel ein komplexes Gemisch verschiedener Virusvarianten – anders als eine einzelne klinische Probe. Wir haben Methoden entwickelt, um diese verschiedenen Linien bioinformatisch auseinanderzurechnen. Darüber hinaus haben wir die Genauigkeit dieser Methodik mittels eines großen epidemiologischen Datensatzes erfolgreich validiert. Diese Ergebnisse wurden 2022 in einer Publikation im Fachjournal Nature Biotechnology veröffentlicht.

Wir haben seit 2020 über 15.000 Abwasserproben analysiert, zuletzt wöchentlich 48 Proben aus Kläranlagen, die zusammen mehr als 50 Prozent der Bevölkerung abdecken.

Insgesamt haben wir seit 2020 über 15.000 Abwasserproben analysiert, zuletzt wöchentlich 48 Proben aus Kläranlagen, die zusammen mehr als 50 Prozent der Bevölkerung abdecken. Seit Ende November liegt die Abwasser Surveillance bei der AGES. Das ist an sich sinnvoll, weil Abwassermonitoring aufgrund der Grundlagenforschung zu einem Routineinstrument geworden ist.

Abwasserdaten als Schatz für die Forschung

Welche Rolle spielt Grundlagenforschung bei der Früherkennung von Krankheiten in der Bevölkerung?

Bergthaler: Wir arbeiten weiterhin an grundlegenden Forschungsfragen: Etwa ob wir aus Abwasserdaten vorhersagen können, wann vermehrt Menschen krankheitsbedingt zuhause bleiben werden? Das würde einen Beitrag leisten, um die Resilienz von personalintensiven Bereichen wie Bildung, Gesundheit und öffentlichen Verkehr zu stärken. Ein anderes Projekt widmet sich der Frage, wie sich Viren tierischen Ursprungs miterkennen und interpretieren lassen. Wenn man etwa das Influenzavirus H5N1 findet, heißt das nicht automatisch, dass Menschen damit infiziert sind – viel wahrscheinlicher ist es in dem konkreten Fall, dass das Signal beispielsweise von Vögeln stammt. Dieses Beispiel zeigt, dass neben der rein analytischen Messung es auch ungemein wichtig ist, die Resultate entsprechend einzuordnen. Auch das ist ein Bereich, wo Grundlagenforschung über Disziplingrenzen hinweg – beispielsweise Virologie, Molekularbiologie, Infektiologie, Epidemiologie, One Health, Gesundheitsökonomie, aber auch maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz – wichtige neue Impulse setzen wird.

Im Abwassermonitoring steckt enormes Potenzial, um auf Bevölkerungsebene einen noch besseren Überblick über die Infektionslage zu bekommen.

Gab es auch vor der Pandemie ein Monitoring?

Bergthaler: Ja. Das Monitoring im Abwasser hat eine längere Geschichte. Schon in den 1940er-Jahren hat man infektiöse Polioviren, also die Erreger der Kinderlähmung, im Abwasser nachgewiesen. Damals nicht mit modernen molekularbiologischen Methoden wie PCR oder Sequenzierung. Vielmehr wurden Affen mit Abwasserextrakten infiziert um zu beobachten, ob diese Lähmungserscheinungen entwickeln. Vor der Pandemie war das Thema dennoch kaum auf dem Radar. Im Zuge von Covid-19 hat man jedoch gesehen, wie wertvoll Abwasserdaten sind – vor allem für SARS-CoV-2, und vermutlich für viele andere Erreger. Da steckt weiterhin enormes Potenzial, um auf Bevölkerungsebene einen noch besseren Überblick über die Infektionslage zu bekommen, ohne dass man auf individuelle Abstriche angewiesen ist.

Wird in diesem Bereich auch international zusammengearbeitet?

Bergthaler: Auf EU-Ebene werden gezielt Hubs aufgebaut, an denen regelmäßig gemessen wird, um europaweit vergleichbare Daten zu erhalten. Auch global formieren sich Netzwerke, denn Infektionskrankheiten machen ja nicht vor Grenzen halt. Die EU forciert solche Strukturen inzwischen recht stark. Derzeit hat allerdings meist noch jedes Land sein eigenes Dashboard, was Vergleiche erschwert. Eine verbesserte internationale Zusammenarbeit, nicht nur innerhalb Europas, ist wünschenswert.