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Moderne Anwendungen alter Weisheit: Wie kann Abwasser dabei helfen, den Geheimnissen der Virusausbreitung auf die Spur zu kommen?
Wenn wir über die Überwachung der Gesundheit der Bevölkerung sprechen, ist die Abwasseranalyse möglicherweise nicht das erste Werkzeug, das uns in den Sinn kommt. Allerdings nutzen immer mehr Wissenschaftler und Experten des öffentlichen Gesundheitswesens die abwasserbasierte Epidemiologie, um das Vorhandensein des Virus und seinen Übertragungsweg zu identifizieren und zu verfolgen, und demonstrieren so neue Anwendungen alter Weisheiten in modernen Strategien des öffentlichen Gesundheitswesens.
Abwasser enthält Gesundheitsindikatoren, die wir nicht ohne weiteres kennen und die für die Kontrolle und Vorhersage potenzieller Epidemien von entscheidender Bedeutung sind.
Die Kernidee der grundlegenden Abwasserepidemiologie besteht darin, dass die Chemikalien und Krankheitserreger in menschlichen Abfällen die Gesundheit einer Gemeinschaft widerspiegeln können. Forscher entnehmen Proben aus Kläranlagen und analysieren die chemischen Indikatoren und die Krankheitserregerbelastung in diesen Abwässern, um auf mögliche gesundheitliche Ereignisse in der Gemeinde zu schließen. Während der COVID-19-Pandemie analysierten Wissenschaftler beispielsweise die RNA von SARS-CoV-2 in Abwasserproben, um virale Trends zu überwachen.
Historische Entwicklung
Die Abwasserepidemiologie ist keine neue Technologie. Ihre Geschichte lässt sich bis in die 1940er Jahre zurückverfolgen, als Wissenschaftler diese Methode erstmals zum Nachweis von Polioviren verwendeten. Im Laufe der Zeit wurde diese Technologie weltweit übernommen und erweitert. Eine Studie aus dem Jahr 2005 analysierte Wasserproben aus dem italienischen Fluss Po und fand das Vorhandensein von Kokain und seinen Metaboliten.
Mit der rasanten Entwicklung der grundlegenden Abwasserepidemiologie nach 2000 haben verschiedene Länder nach und nach Überwachungssysteme für Drogenkonsum und öffentliche Gesundheit eingerichtet.
Technische Grundsätze
Die grundlegende Abwasserepidemiologie funktioniert ähnlich wie Urintests bei Einzelpersonen, hier jedoch für ganze Gemeinden. Der von den Bewohnern abgegebene Urin und die Fäkalien fließen schließlich in die Kläranlage. Experten verwenden fortschrittliche Analysetechnologien wie Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie (LC-MS), um das Abwasser zu quantifizieren bestimmte Chemikalien.
Dieser gemeinschaftsbasierte Analyseansatz bietet einen umfassenderen Überblick und offenbart den Zustand einer gesamten Gemeinschaft und nicht nur einzelner Daten.
Anwendungsfelder
Virenüberwachung
Eine der Hauptanwendungen dieser Technologie ist die Virenüberwachung. Studien haben gezeigt, dass im Abwasser das Vorhandensein von Krankheitserregern wie Polioviren, Enteroviren und Coronaviren nachgewiesen werden kann. Während der COVID-19-Epidemie führten viele Länder grundlegende epidemiologische Abwasserüberwachungsprogramme ein, die nicht nur zur Beurteilung der Viruslast in der Bevölkerung beitrugen, sondern in gewissem Maße auch als Vorwarnsystem für den Ausbruch dienten.
Antimikrobielle Resistenz
In den letzten Jahren hat sich die Abwasserüberwachung auch zu einem wichtigen Instrument zur Untersuchung antimikrobieller Resistenzen entwickelt. Einige Studien haben ergeben, dass in Abwasserproben unterschiedliche Resistenzgene vorhanden sind und dass diese Gene zwischen verschiedenen Mikrobenarten übertragen werden, was eine potenzielle Gefahr für die öffentliche Gesundheit darstellt.
Kurzbericht über eine großflächige Epidemie
Abwasserüberwachung wird auch verwendet, um Ausbrüche seltener Krankheiten wie Affenpocken zu erkennen. Diese Technologie bietet den Gesundheitsbehörden eine kritische Warnzeit und ermöglicht ihnen so eine bessere Zuweisung von Ressourcen und die Entwicklung von Interventionen.
Im Vergleich zu herkömmlichen Einzeltests können Abwassertests Erkenntnisse über die Gesundheit der gesamten Gemeinschaft liefern und dazu beitragen, die Ausbreitung von Krankheiten rechtzeitig zu verhindern.
Zukünftige Herausforderungen und Perspektiven
Obwohl die grundlegende Abwasserepidemiologie ein großes Potenzial für die Überwachung der öffentlichen Gesundheit bietet, gibt es noch einige Herausforderungen, wie z. B. die Standardisierung der Erkennungstechnologie und die kontinuierliche finanzielle Unterstützung. Im Jahr 2023 forderten die Nationalen Akademien der Wissenschaften, Ingenieurwissenschaften und Medizin ein stärker standardisiertes nationales System, das ein breites Spektrum an Krankheitserregern, einschließlich zukünftiger Coronavirus-Varianten und anderer neu auftretender Krankheitserreger, effektiver verfolgen könnte.
Die Anwendung der grundlegenden Abwasserepidemiologie erfreut sich immer größerer Beliebtheit und bringt die Menschen auch dazu, die Auswirkungen unserer Lebensumwelt auf die Gesundheit zu überdenken. In diesem Fall müssen wir uns fragen: Wie viele Gesundheitsgeheimnisse verbergen sich im Abwasser, von denen wir nichts wissen?
