Affenpocken: Viren im Abwasser in den USA detektiert​

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Letzten Monat nahm das Stanford Sewer Coronavirus Alert Network (SCAN) die Affenpocken in die Liste der Viren auf, auf die es das Abwasser täglich untersucht. Seitdem wurden Affenpocken in zehn der elf von SCAN untersuchten Abwassersysteme nachgewiesen, darunter in Sacramento, Palo Alto und mehreren anderen Städten in der kalifornischen Bay Area.

Bis zum 21. Juli wurden in den USA 2.593 Fälle von Affenpocken registriert. Weltweit wurde das Virus in 74 Ländern nachgewiesen, von denen 68 in der Vergangenheit noch keine Affenpocken gemeldet hatten. Am 23. Juli erklärte die Weltgesundheitsorganisation (WHO) den Ausbruch des Virus zu einem globalen Gesundheitsnotfall. In Deutschland tauchten im Mai erstmals Fälle von Affenpocken auf. Laut Robert Koch Institut sind seitdem insgesamt 2.540 Affenpockenfälle aus allen 16 Bundesländern gemeldet worden.

Hinweise zur Verbreitung im Abwasser

SCAN hat 2020 damit begonnen, kalifornische Abwässer auf Sars-Cov-2 zu überwachen. Es ist derzeit das einzige öffentliche Projekt in den USA, das auch prüft, ob Affenpocken im Wasser aus Dusche, Waschbecken und Toilette nachweisbar sind, das zur Dekontaminierung in Kläranlagen geleitet wird. Die Extraktion von genetischem Material aus den Feststoffen, die in rohem, unbehandeltem Abwasser enthalten sind, kann Aufschluss darüber geben, wo sich ein Virus oder eine Bakterie ausgebreitet hat und wie weit verbreitet ein Ausbruch ist.

In den vergangenen zwei Jahren spiegelte die Konzentration des SARS-CoV-2-Virus im Abwasser die Entwicklung der durch Tests an Einzelpersonen bestätigten Covid-19-Fälle wider. Ende 2021 deutete die Abwasserüberwachung darauf hin, dass die Omikron-Variante in den USA viel früher verbreitet war, als die klinischen Tests ergaben.

Nun deuten erste Daten darauf hin, dass die Konzentration von Affenpocken im Abwasser ebenfalls Aufschluss über Affenpockenfälle in der Bevölkerung geben kann, sagt Alexandria Boehm von der Stanford University, die Co-Direktorin von SCAN ist und sich mit der Übertragung von Krankheitserregern beschäftigt.

Jetzt nutzen Boehm und ihre Kollegen ihre Abwasserdaten, um die tatsächliche Zahl der mit Affenpocken infizierten Menschen in den von ihnen überwachten Gemeinden zu schätzen. Dafür modellieren sie, wie Abwasserdaten und Affenpockenfälle des letzten Monats miteinander korrelieren. Mit dieser Schätzung, die täglich aktualisiert werden kann, ließe sich die Ausbreitung der Krankheit in den Gemeinden viel schneller verfolgen, als wenn man darauf wartet, dass symptomatische Patienten einen Arzt aufsuchen und sich testen lassen.

Schneller als Tests auf Affenpocken

Im Gegensatz zu einem Covid-Test kann auf Affenpocken nur getestet werden, wenn der Patient bereits Hautgeschwüre hat, die ein Arzt abtupfen und untersuchen kann. Diese Hautgeschwüre treten erst ein bis zwei Wochen nach der Ansteckung einer Person auf. Durch die Überwachung des Abwassers könnten Affenpocken-Infektionen viel früher erkannt werden.

Dieser Ansatz ist besonders nützlich, wenn es einen Engpass bei klinischen Tests gibt. Jeder hat Stuhlgang, aber nur sehr wenige Menschen lassen sich auf Affenpocken testen. Vor dem 22. Juni waren landesweit nur etwa 70 von über 200 CDC-Labors berechtigt, auf Affenpocken zu testen. Fünf Unternehmen haben inzwischen die Genehmigung erhalten, ebenfalls Tests durchzuführen, aber die Ausweitung wird einige Zeit in Anspruch nehmen.

Allerdings erschwert der Testmangel und damit ein Mangel an genauen Daten über Affenpockeninfektionen die Erstellung eines Modells, das Abwasser zur Schätzung von Affenpockenfällen heranzieht, da es schwierig ist, eine reale Beziehung zwischen beiden herzustellen.

Die Affenpocken gehören zur gleichen Virusfamilie wie die Pocken, sind aber weniger ansteckend und haben im Allgemeinen mildere Symptome. Sie sind dennoch unangenehm: Neben grippeähnlichen Symptomen gehören das Auftreten von mit Eiter gefüllten Bläschen im Gesicht, an den Händen, Füßen oder Genitalien zu den verräterischen Anzeichen. Wenn in der Dusche oder beim Händewaschen Wasser über diese offenen Wunden läuft, kann die Virus-DNA ins Abwasser gelangen.

Genetischer Fußabdruck kann länger als 24 Stunden im Abwasser bleiben

Jüngste Daten deuten darauf hin, dass das Erreger-Erbgut auch in einer Reihe von Körperflüssigkeiten von Infizierten nachgewiesen werden kann. Dazu gehören Atemwegs- und Nasensekrete, Spucke, Urin, Fäkalien und Sperma. Das bedeutet, dass man ein weggespültes Gewebe von einer Person mit Affenpocken als Virus im Abwasser registrieren kann.

Wenn der genetische Fußabdruck eines Erregers mehr als 24 Stunden im Abwasser verbleiben kann, kann SCAN ihn wahrscheinlich nachweisen. Die virale RNA des Sars-Cov-2-Virus lässt sich weit über zehn Tage nachweisen. Obwohl die Affenpocken-DNA die 24-Stunden-Grenze zu überschreiten scheint, gibt es keine öffentlichen Untersuchungen darüber, wie lange sie überdauert.

Es bleibt die Frage, wie viel Affenpocken-DNA ins Abwasser gelangen muss, damit SCAN sie tatsächlich nachweisen kann. SCAN kann Covid aus dem Abwasser von nur zwei infizierten Personen unter 100.000 erschnüffeln.

Selbst in einem Bundesstaat wie Kalifornien, in dem Abwasser und Kanalisation getrennt sind, verdünnt Regen die Menge der viralen DNA im Abwasser. Um dem Rechnung zu tragen, normalisiert der SCAN seine Schätzungen anhand eines Virus mit einer gut bekannten erwarteten Menge – dem des Pepper Mild Mottle Virus. Gesunde Menschen scheiden das harmlose Virus nach dem Verzehr von Paprika und Produkten auf Paprikabasis aus, so dass es das am häufigsten vorkommende RNA-Virus in menschlichen Fäkalien ist. Praktischerweise ist es auch in Wasser sehr stabil.

Es gibt keine Hinweise darauf, dass man sich durch Abwasser mit Affenpocken anstecken kann. Die Übertragung von Mensch zu Mensch erfolgt nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation durch längeren, engen Kontakt mit einer infizierten Person, bei dem man direkt mit deren Ausschlag, Körperflüssigkeiten oder Atemtröpfchen in Berührung kommt. Auch Bettzeug und Kleidung von Menschen mit Affenpocken können das Virus verbreiten.

Mittel gegen die Verbreitung von Affenpocken

Gegen Affenpocken gibt es einen eigenen Impfstoff. Der Pockenimpfstoff, den die USA in ihren nationalen Vorräten haben, bietet ebenfalls Schutz vor dem Virus. Der Zugang der Öffentlichkeit zu Tests, Behandlungen und Impfstoffen gegen Affenpocken ist jedoch nach wie vor begrenzt. Die Untersuchung von Abwässern kann Beamten des öffentlichen Gesundheitswesens deshalb dabei helfen, Ausbrüche von Affenpocken zu erkennen, ohne dass es zu umfangreichen Tests kommt, und zu entscheiden, wo Ressourcen investiert werden sollten.

Die Abwasserüberwachung kann auch neue Affenpockenvarianten aufspüren, von denen derzeit zwei in den USA zirkulieren. Praktisch der gesamte derzeitige Ausbruch ist auf den westafrikanischen Stamm des Erregers zurückzuführen, für den SCAN einen spezifischen Test bereithält. Dieser Stamm ist ansteckender, aber weit weniger tödlich als der andere Stamm, der als Kongobecken-Klon bekannt ist. In den letzten Jahren starben drei bis sechs Prozent der Infizierten an den Affenpocken, wobei die Krankheit bei Kleinkindern noch tödlicher verläuft. In diesem Jahr sind weltweit drei Menschen an der Krankheit gestorben.

SCAN ist derzeit das einzige Projekt, das Daten über Affenpocken im Abwasser veröffentlicht. "Die Bay Area steht bei der Abwasserüberwachung an vorderster Front, schließlich sind wir das Silicon Valley", sagt Boehm. "Aber es ist nicht so, dass in Kalifornien Affenpocken im Abwasser vorkommen und nirgendwo sonst“.

(vsz)