Wie Forscher Krankheiten im Abwasser ablesen

Einen Datenschatz stellt man sich so nicht gerade vor. Eine unscheinbare Plastikflasche, gefüllt mit einer grünlich-braunen Flüssigkeit: Abwasser aus einer Berliner Kläranlage. Allerdings können Forscherinnen und Forscher aus dem, was die meisten Menschen unbedacht im Waschbecken und der Toilette herunterspülen, eine Menge an Informationen gewinnen. Zum Beispiel über Krankheitserreger wie das Coronavirus. Dieses etwa scheiden Infizierte mit Urin, Kot und teils wohl auch über den Speichel aus.

«Während Umweltmonitoring in Deutschland noch in den Kinderschuhen steckt, entsteht in den USA bereits ein neuer Industriezweig», sagt der Molekularbiologe Markus Landthaler vom Max-Delbrück Centrum für Molekulare Medizin (MDC) in Berlin. Er erzählt von neuen Start-ups, die etwa Abwassermonitoring für Kommunen anbieten. Aus den gemessenen Viruskonzentrationen lassen sich Trends von Infektionswellen ablesen. Und das laut Experten viel früher als mit Meldezahlen. Auch fielen Verzerrungen durch das Testen weg: Während nur manche Infizierte zum Arzt oder ins Testzentrum gehen, muss nun mal jeder zur Toilette.

Abwasser-Monitoring bald auch verstärkt hierzulande

Das haben sich in der Pandemie schon manche Länder zunutze gemacht. Bürger in Österreich und den Niederlanden zum Beispiel können sich im Internet anschauen, wie sich die Lage regional entwickelt. Dort wird Abwasser vielerorts auf Corona gecheckt. Für den dritten Herbst mit Sars-CoV-2 ist auch hierzulande geplant, Abwasser verstärkt zu überwachen. Laut Bundesgesundheitsministerium soll das Monitoring auf 150 Standorte ausgeweitet werden - als ein Baustein im Herbst-Plan.

Bereits Ende Juli seien die Sars-CoV-2-Werte im Abwasser an Standorten in Südhessen so hoch gewesen wie dort noch nie in der Pandemie, sagt Susanne Lackner. Nach Einschätzung der Professorin im Fachgebiet Wasser und Umweltbiotechnologie der TU Darmstadt ist es ein Vorbote dessen, was in einigen Wochen droht. Lackner arbeitet mit in einem EU-geförderten Pilotprojekt zu Abwassermonitoring mit 20 Standorten bundesweit. 28 weitere seien integriert über eine Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Basierend auf diesen 48 soll die Ausweitung erfolgen. Schon jetzt laufen auch noch Extra-Projekte in manchen Bundesländern. «Nach 2,5 Jahren Forschung ist der technische Teil kein Problem mehr», sagt Lackner.

Der Ablauf der Analyse unterscheidet sich etwas von Labor zu Labor, ist Fachleuten zufolge aber keine Zauberei. Der Molekularbiologe Emanuel Wyler aus der MDC-Arbeitsgruppe von Landthaler lässt sich im Labor der Sicherheitsstufe 2, gekleidet in Maske, Schutzkittel und -handschuhe, bei den Arbeitsschritten über die Schulter schauen. Als Besucher darf man nichts anfassen. Auch wenn man sich kaum bei Abwasser mit Corona anstecken könne, enthalte es doch andere krankmachende Viren oder Bakterien.

Dutzende Erreger im Blick

Seit anderthalb Jahren werden hier in Berlin-Mitte regelmäßig Abwasserproben aus der Hauptstadt unter die Lupe genommen, bislang insgesamt 120. An diesem Juli-Tag ist es das letzte Mal. Den Forschern geht es nun nicht mehr vorrangig um aktuelle Sars-CoV-2-Nachweise, sondern um das größere Bild. Dutzende Erreger sind im Blick. Corona-Routinemessungen hat ein Diagnostiklabor für die Berliner Wasserbetriebe übernommen.

Die Abwasserprobe gießt Wyler zunächst in zwei becherartige Behälter, um groben Schmutz herauszufiltern. Übrig bleibt ziemlich klares Wasser, das leicht müffelt. Dann fügt der Forscher winzige Eisenkügelchen hinzu: «Daran binden Erreger, die im Abwasser enthalten sind», sagt er. Deren Erbinformation wird mithilfe einer Zentrifuge extrahiert. Es folgt ein PCR-Test, genau wie bei Corona-Nasen- und Rachenabstrichen. So wird geprüft, ob ein Erreger vorhanden ist und in welcher Menge.

«Endlich vor die Welle kommen»

«Abwasserdaten würden helfen, endlich vor die Welle zu kommen, statt der Entwicklung immer nur nachzulaufen», sagt Lackner. Auch zunehmend vorkommende Mutationen seien erkennbar. So könne man auch zu einem besseren Bild der vorkommenden Virusvarianten kommen.

Wenn es eine Art Wetterbericht für die regionale Verbreitung etwa von Corona gäbe, könnten Menschen ihr Verhalten anpassen, argumentierten Forschende. Aber auch Maßnahmen könnte man ableiten - das sei jedoch Sache der Politik. Bisher habe kein Land einen idealen Weg gefunden, mit den Abwasserdaten umzugehen, sagt René Kallies vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung.

Eine einzelne Probe bei Wyler im Labor indes erlaubt keine schnelle Auskunft über die Lage, wie der Forscher sagt. Es brauche den Kontext der Messreihe, um Trends zu erkennen. Für Wyler und seine Kollegen in der Grundlagenforschung steht die eigentliche Arbeit ohnehin noch bevor: Daten am Computer auswerten. Es gehe schlussendlich darum, die Vielfalt der Viren und Bakterien in der gesamten Natur zu verstehen und möglichst frühzeitig zu erkennen, ob etwas für Menschen gefährlich werden könnte.

Aber alles zu seiner Zeit. In Deutschland ist erst einmal noch unklar, was genau der Herbst in Sachen Abwassermonitoring bringt. Auf Anfrage teilt das Bundesgesundheitsministerium mit, die Ausgestaltung des Frühwarnsystems sei noch in der Entwicklung. Wie viele weitere Standorte - und welche - in den nächsten Wochen tatsächlich angeschlossen werden? Noch offen.