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Anfang März haben Dr. Blake Hanson und seine Kollegen bei Das Texas Epidemic Public Health Institute bereitete sich auf eine Art Feuerübung vor.
Was wäre, wenn in dem von ihnen überwachten Abwasser ein Virus auftauchen würde, der das Potenzial hätte, die nächste Pandemie auszulösen? Und was wäre, wenn dieses Virus die Vogelgrippe H5N1 wäre, die in den letzten zwei Jahrzehnten Millionen von Tieren getötet und etwa die Hälfte der fast 900 Menschen weltweit infiziert hat?
Sie haben diese Was-wäre-wenn-Übung an einem Montag durchgespielt. Am Donnerstag derselben Woche schlug Hansons Kollege Dr. Michael Tisza, ein Molekularvirologe und Mikrobiologe am Baylor College of Medicine in Houston, Alarm.
Diesmal war es keine Übung.
„Mike hatte mich angerufen und gesagt: ‚Hey, ich glaube, ich habe es gefunden‘“, sagte Hanson, ein Epidemiologe bei UTHealth Houston, der Big-Data-Methoden und Genomik zur Untersuchung von Infektionskrankheiten einsetzt.
Das war am 7. März, etwa drei Wochen bevor das US-Landwirtschaftsministerium bekannt gab, dass H5N1 zum ersten Mal Milchvieh in Texas infiziert hatte.
In den letzten zwei Jahren, als sich die Idee, Abwassersysteme auf das Virus zu untersuchen, das Covid-19 und andere Krankheitserreger verursacht, landesweit durchgesetzt hat, verfolgte das Texas Epidemic Public Health Institute – oder TEPHI – einen anderen Ansatz.
Anstatt nur nach bestimmten Viren zu suchen, beschlossen die Forscher dort, fortschrittliche Techniken und Computer einzusetzen, um die riesige Menge an genetischem Material in ihren Abwasserproben zu durchsuchen. Auf diese Weise können sie sowohl Viren finden, die sie erwarten, als auch solche, nach denen sie nicht suchen sollen.
„Wir können jeden bekannten Virus erfassen, der in der Probe enthalten ist, und dann wird das Computerteam die Daten umfassend analysieren und Signale für viele Viren erkennen, und das ist meiner Meinung nach der Vorteil unserer Arbeit im Vergleich zu anderen Standorten.“ sagte Dr. Anthony Maresso, ein Molekularvirologe und Mikrobiologe am Baylor College of Medicine in Houston, der sich das System vorgestellt hatte.
Mindestens zwei weitere Organisationen haben ebenfalls nach Anzeichen von H5N1 im Abwasser gesucht.
Das WastewaterSCAN-Netzwerk, das von Forschern der Universitäten Stanford und Emory sowie Verily geleitet wird, hat kürzlich eine Preprint-Studie veröffentlicht, die zeigt, dass das H5N1-Virus im Abwasser durch die Suche nach einem bestimmten Teil des Virus nachgewiesen werden kann.
Zusätzlich zu diesen frühen Daten hat das Team seitdem drei weitere Abwassersysteme getestet: eines in North Carolina in der Nähe eines bekannten H5N1-Rinderausbruchs, eines in einer kalifornischen Stadt, in der es ungewöhnlich viele Influenza-A-Fälle beim Menschen gab, und eines in einer Stadt auf Hawaii, wo es keine Milchverarbeitungsbetriebe gibt und keine Fälle von hochpathogener Vogelgrippe bekannt sind. In jedem Fall schloss der Test eine H5N1-Infektion korrekt aus oder aus. Der Erfolg war so groß, dass WastewaterSCAN plant, den Test an allen 190 überwachten Abwasserstandorten einzusetzen.
Auch die US-amerikanischen Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten haben kürzlich ein Dashboard eingeführt Zeigt Standorte, an denen Influenza-A-Viren in ungewöhnlich hohen Mengen nachgewiesen werden.
H5N1 ist ein A-Stamm des Grippevirus, wie einige Arten der saisonalen Grippe. Der Nachweis von A-Stämmen jetzt, in der Nebensaison, sei ein vernünftiger Indikator für H5N1, sagte Maresso, aber es werde ein weniger nützlicher Ansatz sein, wenn die saisonale Grippe im Winter wieder zunimmt.
Das System von TEPHI könnte hingegen als erster Alarm für neue Viren dienen, den heiligen Gral der Pandemieprävention. Seit das Team im Jahr 2022 mit der Überwachung begann, hat es über 400 Viren im Abwasser von Texas gefunden.
Im Gegensatz zur Entnahme eines Abstrichs der Körpersekrete einer Person – oder einer Kuh – ist die Abwasserüberwachung passiv und hängt nicht davon ab, ob eine Testgenehmigung eingeholt wird oder ob eine Person in eine Klinik oder Notaufnahme kommt, wofür sie möglicherweise unerreichbar ist Farmarbeiter. Forscher erhalten jedes Mal Daten, wenn jemand eine Toilette spült oder wenn Abwassersysteme landwirtschaftliche Abfälle behandeln, beispielsweise die erlaubte Entsorgung von weggeworfener Milch.
Der größte Nachteil der Abwasserüberwachung besteht darin, dass es schwierig ist, die Quelle des Krankheitserregers genau zu bestimmen.
Seit dem 4. März, dem Datum der Probe, in der die TEPHI-Gruppe H5N1 erstmals entdeckte, haben die Forscher es im gesamten Bundesstaat im Abwasser von neun Städten in Texas gefunden und an 19 der 23 Standorte, die sie überwachen. Sie nannten die Städte, die sie in der Studie untersuchten, nicht namentlich, sagten aber, sie hätten die örtlichen Gesundheitsbehörden und die CDC benachrichtigt über ihre Ergebnisse.
Ihre Ergebnisse wurden kürzlich als Preprint-Studie veröffentlicht, bevor sie von externen Experten geprüft wurden.
„Wir wissen nicht wirklich, woher es kommt“, sagte Dr. Eric Boerwinkle, Dekan der UTHouston School of Public Health und Direktor von TEPHI.
„Wir können es alle erraten, und einige Leute haben ihre Lieblingsideen“, sagte er und wies darauf hin, dass Texas auf dem Weg zu zwei großen Zugrouten für Zugvögel liegt und über eine große Agrarindustrie verfügt, zu der auch Zuchtvögel und Kühe gehören.
Doch seit das Team 2022 mit der Überwachung des Abwassers begonnen hat, wütet H5N1 in wildlebenden und kommerziell gezüchteten Vogelschwärmen in den USA, und bisher konnten sie es in keiner ihrer Proben entdecken.
„Sicherlich ist etwas, das jetzt anders ist“, sagte Tisza, „das Es infiziert häufig Milchkühe.“
Nur eine Person wurde im Zusammenhang mit dem Rinderausbruch positiv auf H5N1 getestet. Diese Person, ein Landarbeiter, der engen Kontakt mit infizierten Kühen hatte und eine schwere Konjunktivitis oder Rötung und Schwellung der Augen entwickelte, aber keine Atemprobleme oder Stau. Er wurde mit antiviralen Medikamenten behandelt und habe sich erholt, sagten Beamte des öffentlichen Gesundheitswesens.
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Das CDC gibt an, dass das aktuelle Risiko für die öffentliche Gesundheit gering sei, behält die Situation jedoch genau im Auge.
Die FDA hat kürzlich 297 Proben von Milchprodukten getestet, die in Lebensmittelgeschäften im ganzen Land gekauft wurden. In erweiterten Testergebnissen, die am Montag veröffentlicht wurden, sagte die Behörde, sie habe in 15 der 38 Bundesstaaten, in denen die Produkte verarbeitet wurden, Proben gefunden, die positiv auf tote Fragmente des Vogelgrippevirus H5N1 reagierten. Etwa 1 von 5 Proben wies Spuren des Virus auf, was darauf hindeutet, dass der Ausbruch weiter verbreitet sein könnte als bisher angenommen.
Maresso von TEPHI sagt, sie können nicht ausschließen, dass es sich bei dem, was sie sehen, um Viren aus Milch handelt, die in den Abfluss geschüttet wurde, oder sogar um asymptomatische menschliche Infektionen. Er weist darauf hin, dass sie keinen Anstieg der Grippefälle in Krankenhäusern feststellen, was sie auf schwere Infektionen aufmerksam machen würde.
„Das Rätsel wäre vielleicht leichter zu lösen, wenn es nur einen oder zwei Standorte gäbe und wir in der Nähe des Betriebs, von dem wir Proben nehmen, einige Molkereien oder andere Verarbeitungsbetriebe hätten. Es würde die Dinge erklären. „Aber wir haben das Signal bisher praktisch an fast jedem Ort und sicherlich in jeder Stadt festgestellt“, sagte Maresso – sogar in großen Städten des Bundesstaates, die nicht in der Nähe von Milchviehbetrieben liegen.
Was die Richtung des Ausbruchs in Texas angeht, sei es schwer zu sagen, ob er sich verschlimmert oder verschwindet, sagt Tisza. Zuerst, sagte er, hätten einige Städte, die seine Gruppe überwacht, ein Signal von H5N1 gehabt, das genauso stark war wie das Signal, das sie von der saisonalen Grippe im Winter sehen.
„Aber insgesamt waren es vielleicht nur etwa 25 Prozent dieses Signals“, sagte er.
„Was die Gesamtentwicklung betrifft, so ist sie im Moment wirklich auf einem Plateau. Sie steigt nicht an und geht auch nicht weg. Das ist an und für sich schon interessant“, sagte Tisza, der anmerkt, dass sie die Entwicklung im Auge behalten. „Und ich bin sicher, Sie werden wieder von uns hören, wenn es einen großen Anstieg gibt.“
