Die Analyse von genetischem Material in Abwasserproben ermöglicht eine kostengünstige Überwachung zirkulierender Krankheitserreger und trägt zur Epidemievorsorge bei. SIB-Gruppen unter der Leitung von Vorstandsmitgliedern unseres Zentrums für Bioinformatik unterstützen diese Abwasserüberwachung sowohl auf nationaler als auch auf internationaler Ebene. Hier stellen wir einige ihrer jüngsten Fortschritte vor, mit denen sie Gesundheitsbehörden und Forscher besser unterstützen – unter anderem durch Kooperationen mit der Eidgenössischen Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz (Eawag).
Bioinformatik: Von Daten zu Erkenntnissen
Die Bioinformatik – die Wissenschaft von der Speicherung, Verknüpfung, Analyse und Interpretation biologischer Daten – prägt das Leben auf eine Weise, die den meisten Menschen verborgen bleibt, von der Steuerung von Krebsbehandlungen bis hin zur Unterstützung von Naturschutzbemühungen. Diese Reihe beleuchtet Beispiele dafür, wie Wissenschaftler im gesamten SIB-Netzwerk Daten in Wissen und praktische Auswirkungen umsetzen.
Mit der Evolution von Influenza und RSV Schritt halten
Dank einer neuen Sequenzierungsmethode lassen sich nun arzneimittelresistente und impfstoffrelevante Mutationen des Influenza-A-Virus anhand von Abwasserproben identifizieren. Schätzungen darüber, welche Stämme im Umlauf waren, stimmten mit den klinischen Daten überein, was die Genauigkeit der Methode bestätigt. Die Schweiz hat die Methode in ihr nationales Abwasserüberwachungssystem integriert.
Bioinformatik: Von Daten zu Erkenntnissen
Die Bioinformatik – die Wissenschaft von der Speicherung, Verknüpfung, Analyse und Interpretation biologischer Daten – prägt das Leben auf eine Weise, die den meisten Menschen verborgen bleibt, von der Steuerung von Krebsbehandlungen bis hin zur Unterstützung von Naturschutzbemühungen. Diese Reihe beleuchtet Beispiele dafür, wie Wissenschaftler im gesamten SIB-Netzwerk Daten in Wissen und praktische Auswirkungen umsetzen.
Das Respiratorische Synzytial-Virus (RSV) lässt sich auf dieselbe Weise überwachen – mithilfe einer weiteren neuen Methode, die erstmals fast das gesamte Virusgenom sequenziert, anstatt nur Fragmente eines Gens. Basisdaten aus den Jahren 2022–2024 – also aus der Zeit, bevor die neuesten Impfstoffe und Antikörpertherapien die Patienten erreichten – werden den Teams im Bereich der öffentlichen Gesundheit helfen, die Entwicklung des RSV zu verfolgen.
Veröffentlicht in „Water Research “ und „The Lancet Microbe “
Eine Lücke in der Überwachung der Antibiotikaresistenz schließen
Ein arzneimittelresistenter E. coli-Stamm lässt sich mithilfe der Abwasserüberwachung, die Bakterien nachweist, die von Menschen ausgeschieden werden, die nie getestet werden, über ganze Gemeinden hinweg nachverfolgen. Diese Erkenntnis stammt aus der Genomsequenzierung von über 760 Bakterienisolaten, die aus klinischen, tiermedizinischen und Abwasserproben in der Schweiz gewonnen wurden.
Dieser resistente E. coli-Stamm wurde 2019 weltweit mit rund 100.000 Todesfällen in Verbindung gebracht. Durch die Erfassung seiner Vielfalt und seiner Ausbreitung in der Schweiz trägt die Studie zu einer umfassenden Strategie zur Überwachung der Antibiotikaresistenz auf nationaler Ebene bei.
Veröffentlicht in „Applied and Environmental Microbiology“
Verbesserung der Echtzeit-Schätzungen von Virustrends
Echtzeit-Genomdaten aus Abwasserproben sind zuverlässiger, wenn eine neue Methode zum Erkennen falscher Spitzenwerte bei Virusmessungen angewendet wird. Die schnelle und einfache Methode wurde anhand von Schweizer Daten aus drei Jahren für vier Atemwegsviren getestet und korrigierte die größten Verzerrungen in den geschätzten Trends. Dies verschafft den Gesundheitsbehörden ein besseres Bild davon, ob eine Epidemie zunimmt oder abklingt.
Veröffentlicht in „Environmental Research“
Erkennen – und Vorhersagen –, welche Virusstämme an Boden gewinnen
Die Ausbreitung verschiedener Virusstämme in einer Gemeinschaft lässt sich nun im Abwasser nachverfolgen, selbst wenn die Proben nur Spuren von genetischem Material enthalten – wie es der Fall ist, wenn nur wenige Menschen infiziert sind. Und ob eine neue SARS-CoV-2-Variante andere verdrängen wird, lässt sich bis zu 90 Tage im Voraus vorhersagen.
Diese Möglichkeiten ergeben sich aus zwei neuen Tools. LolliPop – das in das nationale Abwasserüberwachungssystem der Schweiz integriert wurde – kombiniert Sequenzierungsdaten aus mehreren Tagen, um zu verfolgen, wie schnell ein neuer Stamm die bereits zirkulierenden verdrängt, während Covvfit den relativen Fitnessvorteil verschiedener SARS-CoV-2-Varianten modelliert.
Veröffentlicht in PLOS Computational Biology und Water Research
Reference(s)
Bildnachweis: Eawag
