Virusmengen im Abwasser zur Prognose von Covid-Infektionen in Japan

Ein Projekt zur Vorhersage der Ausbreitung des Coronavirus durch Untersuchung von Abwasser wird von einer Gruppe an der School of Engineering der Tohoku University durchgeführt.

Angesichts der Besorgnis über eine mögliche sechste Infektionswelle schätzt das Team neue Fallzahlen für die kommende Woche basierend auf den Virusmengen im Abwasser. Sie hofft, dass die lokalen Regierungen die Informationen nutzen werden, um eine ausreichende Anzahl von Krankenhausbetten sicherzustellen.

Wie kommen die Forscher zu ihren Prognosen?

Die Forschungsgruppe um Professor Daisuke Sano untersucht seit August 2020 Viruskonzentrationen in Abwässern. Zweimal wöchentlich werden Proben zur Analyse an einer Kläranlage entnommen, in die etwa 70 % der Abwässer der Stadt Sendai fließen.

Von der dritten bis zur fünften Welle zeigte sich eine starke Korrelation zwischen nachgewiesenen Virusmengen und neuen Infektionsfällen. Ein auf den Daten basierendes Rechenmodell wurde mit maschinellem Lernen erstellt, um Vorhersagen für die neuen Fallzahlen der jeweils kommenden Woche zu erstellen.

Das Virus ist im Abwasser nachweisbar, wenn einer von 10.000 Menschen infiziert ist. Die neueste Prognose, die am 22. November 2021 veröffentlicht wurde, zeigte, dass zwischen dem 22. November und dem 28. November 25 neue Fälle erwartet wurden. Obwohl sich das System noch in der Testphase befindet, ermöglicht ein Vergleich der Ergebnisse mit früheren Prognosenberichten zunehmende oder abnehmende Trends.

Wie kamen die Forscher auf die Idee?

Sano und andere Forscher stellten Verbindungen zwischen den Norovirus-Konzentrationen im Abwasser und den Norovirus-Patientenzahlen fest. Seit 2017 arbeiten sie mit der Stadtverwaltung von Sendai zusammen, um Daten über die Norovirus-Konzentrationen im Abwasser über eine spezielle Website zu veröffentlichen. Seit dem 8. November wurden die Ergebnisse der Coronavirus-Vorhersage auch per E-Mail an eine Mailingliste mit bisher etwa 2.000 registrierten Benutzern gesendet.

Heutzutage liegen die tatsächlichen Neuinfektionszahlen aufgrund der fortschreitenden Impfungen und der Verbreitung der korrekten Maskenverwendung tendenziell niedriger als die Prognosen. Zukünftig werden die Ist-Daten in das Berechnungsmodell einfließen, um dessen Genauigkeit zu verbessern.

In Ländern wie Südkorea und Deutschland die Infektionen bei älteren Menschen zugenommen haben, da im Laufe der Zeit die Wirksamkeit ihrer zweiten Impfungen verringert wurde. Er kommentierte die bisherigen Vorhersagen auf folgende Weise:

"In Sendai können ältere Menschen, die im Mai und Juni geimpft wurden, im Dezember feststellen, dass die Wirksamkeit ihrer Impfungen nachlässt. Wenn keine dritte Impfung verabreicht wird, können sich die neuen Fallzahlen wieder den vorhergesagten Werten nähern."

In Italien und den Niederlanden hatten Abwasserwerke ebenfalls festgestellt, dass vor den Ausbrüchen eine erhöhte Viruskonzentration im Abwasser nachgewiesen werden konnte. Bisher gibt es aber keine Meldungen über Prognoseberichte durch die Covid-Viruslast im Abwasser. In Japan wächst derweil die Angst vor der Omikron-Variante – ein aus Namibia eingereister Mann wurde positiv auf die Variante getestet. Als kurzfristige Reaktion sollen ab heute etwa einen Monat lang keine Ausländer mehr nach Japan einreisen dürfen. Es dient zum Schutz vor der Omikron-Mutation.