Zu den vielen bleibenden Vermächtnissen von COVID-19 könnte eine neu entdeckte Wertschätzung für den Wert dessen gehören, was wir die Toilette hinunter spülen und den Abfluss hinunterwaschen.
Abwasser kann eine reiche Informationsquelle über Infektionskrankheiten wie COVID-19 sowie Grippe, Respiratorisches Synzytialvirus (RSV), Affenpocken und Polio sein, da Krankheitserreger wie Viren in Fäkalien, Urin und Speichel ausgeschieden werden, die alle in Kläranlagen abgeleitet werden. Die Beprobung dieses Wassers ist eine gute Möglichkeit, bestimmte Viren zu screenen, und da immer mehr Menschen das Gesundheitssystem und Labore zugunsten von Selbsttests für Dinge wie COVID-19 umgehen, haben Gesundheitsbehörden wie die US-amerikanischen Centers for Disease Control and Prevention (CDC) weniger Daten, anhand derer sie den Anstieg und Abfall von Infektionen verfolgen können. Abwasser könnte dies jedoch ändern und wird schnell zur zuverlässigsten Möglichkeit, solche Krankheiten zu verfolgen.
Jetzt wird dieses System nicht nur auf Krankheitserreger, sondern auch auf Opioide untersucht. Biobot, das erste Unternehmen, das eine kommerzielle Abwasserüberwachung anbietet, startet in Zusammenarbeit mit dem National Institute on Drug Abuse (NIDA) des National Institutes of Health ein Programm zur Verfolgung von Trends beim Opioidkonsum im Abwasser. 2018 begann Biobot mit Sitz in Cambridge, Mass., Opioide wie Morphin, Hydrocodon, Oxycodon, Codein, Heroin und Fentanyl in einem Pilotprogramm mit mehreren Dutzend Städten, darunter Cary, NC, nachzuverfolgen. Indem Bereiche mit höherem Konsum dieser Drogen hervorgehoben wurden, leitete die Stadt mehr Ressourcen zur Aufklärung der Menschen über die Gefahren einer Überdosis sowie zum Eingreifen mit Naloxon zur Umkehrung von Überdosierungen um, was dazu beitrug, Überdosierungen innerhalb eines Jahres um 40% zu reduzieren.
Verfolgung von Opioiden landesweit
Das neue von NIDA unterstützte Programm, das das erste seiner Art zur regelmäßigen Überwachung des Opioidkonsums in Gemeinden ist, wird 70 Standorte im ganzen Land umfassen und sich auf Regionen mit hohen Opioid-Überdosierungen konzentrieren. Die Wissenschaftler werden nach fünf Substanzen screenen, darunter Kokain, Fentanyl, Methamphetamin und Xylazin sowie dem Überdosis-Behandlungsmittel Naloxon.
Matt Meyer, Landrat von New Castle, Del., hofft, dass dies für seinen Landkreis der Fall ist. Zusätzlich zu Opioiden wird Biobot unter anderem nach Tabak screenen, um Bemühungen zur Raucherentwöhnung und tabakfreie Kindererziehung besser auf Teile des Landkreises auszurichten, in denen der Konsum höher sein könnte. Andernfalls sagt er: “Mein Instinkt wäre es, Ressourcen für Tabakprävention gleichmäßig auf alle Schulen zu verteilen, um Kinder vom Rauchen und Dampfen abzuhalten. Aber wenn die Kanaldaten zeigen, dass es eine höhere Prävalenz von Tabak gibt, würde uns das wahrscheinlich dazu ermutigen, in bestimmten Schulvierteln mehr auszugeben als in anderen. Das Gleiche gilt für Kokain und Methamphetamin, da Abwasser uns unvoreingenommene Daten liefert.” New Castle hat beispielsweise eine Polizeieinheit für Verhaltensfragen, die Beschwerden über Substanzmissbrauch nachgeht, und Informationen darüber, wo der Konsum höher sein könnte, könnten diese Teams in diese Regionen umleiten.
Screening auf Krankheitserreger und Drogen
Alles beginnt mit der Probenentnahme in der Kläranlage mit einem Kit, das Biobot bereitstellt. Sobald die Probe in den Labors des Unternehmens eintrifft, unterscheidet sich der Prozess des Scannens nach Opioiden etwas von dem der Erkennung von Krankheitserregern. Bei Viren verwenden das Team genbasierte Nachweismethoden, um genetische Signale von Krankheitserregern wie SARS-CoV-2, Influenza oder Affenpocken zu finden und zu verstärken. Im Falle von Opioiden, bei denen es sich um chemische Substanzen handelt, verlassen sie sich auf die Massenspektrometrie, die Verbindungen nach ihren Hauptbestandteilen aufschlüsselt und eindeutige chemische Fingerabdrücke von Dingen wie Fentanyl erzeugt.
In der ersten Phase des Programms werden die Daten an lokale Gesundheitsbehörden zurückgemeldet, um Ressourcen für die Bekämpfung der Opioid-Epidemie – insbesondere zur Bewältigung von Überdosierungen – besser einzusetzen. Letztendlich könnte die Abwasserüberwachung auf Opioide jedoch verwendet werden, um Veränderungen der Substanzen zu erkennen und die Behörden zu warnen, wenn gefährlichere und potenziell tödlichere Versionen in Umlauf kommen.
Gesundheitsbehörden fangen gerade erst an, die Kraft der Abwasserüberwachung zu nutzen, sagt Matus. Während seiner Partnerschaft mit den CDC zur Verfolgung von COVID-19 lieferte Biobot etwa 30% der nationalen COVID-19-Daten aus Abwasser, und die Informationen waren nützlich genug, damit die Agentur ihre Bemühungen zur Abwasserüberwachung erneuerte. Die CDC hat Anträge für einen kommerziellen Partner angefordert, und Matus hofft, dass Biobot seine Zusammenarbeit mit der CDC erneuern und weiterhin Daten an die Agentur liefern kann.
“Die Abwasserüberwachung wird von Monat zu Monat und von Jahr zu Jahr reifer und etablierter”, sagt sie.