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Eine neue Studie legt nahe, dass Spitzenwerte des Influenza-A-Virus, die in diesem Frühjahr in Abwasserproben aus 59 Abwassersystemen in 18 verschiedenen Bundesstaaten beobachtet wurden, auf die Ausbreitung des H5N1-Vogelgrippevirus hinweisen könnten, das derzeit Milchvieh infiziert.
Bisher hat das US-Landwirtschaftsministerium über 30 mit der H5N1-Influenza infizierte Milchküheherden in neun Bundesstaaten gemeldet. Es bestehen jedoch Fragen dazu, wie groß der Ausbruch sein könnte und ob die USA ihn angemessen verfolgen können.
In einer Pressekonferenz letzte Woche gaben USDA-Beamte zu, dass es schwierig sei, Milchproduzenten dazu zu bewegen, sich auf die Infektion testen zu lassen. Kürzlich durchgeführte Tests von in Lebensmittelgeschäften gekaufter Milch ergaben in einer von fünf getesteten Proben genetisches Material des H5N1-Virus. Weitere Tests ergaben jedoch, dass die in der Milch nachgewiesenen Virusfragmente nicht infektiös waren.
Letzte Woche sagte Dr. Nirav Shah, stellvertretender Direktor der US-amerikanischen Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten, in einer behördenübergreifenden Pressekonferenz über die Reaktion der Regierung auf das sich ausbreitende Virus, dass die Behörde prüfe, ob der Einsatz machbar sei Abwasser, um Bereiche zu lokalisieren, in denen sich das Virus ausbreitet. Zunächst müssten Wissenschaftler einen Test entwickeln, der die H5-Influenza von der größeren Gruppe zirkulierender A-Stamm-Grippeviren unterscheiden könne, sagte er.
Jetzt sagen Wissenschaftler von Emory, Stanford und Verily Life Sciences, einer Forschungsorganisation, die dem WastewaterSCAN-Netzwerk angeschlossen ist, das ein großes Netzwerk von Kläranlagen in den USA überwacht, dass sie genau das getan haben.
Abwassertests sind eine passive Möglichkeit, die Ausbreitung von Infektionen zu verfolgen. Es kommt nicht darauf an, dass Menschen oder Tiere abgestrichen werden, um auf Krankheitserreger zu testen. Stattdessen gelangen jedes Mal Spuren ins Abwasser, wenn eine Toilettenspülung betätigt wird oder jemand Material in den Abfluss schüttet.
Von 190 Kläranlagen, die derzeit Schlammproben auf Influenza A überwachen, verzeichneten 59 in diesem Frühjahr einen Anstieg der A-Stamm-Viren, während die Grippefälle beim Menschen gleich blieben oder zurückgingen. Abwasserexperten fragten sich, ob es möglicherweise von H5N1 stammt, der hochpathogenen Vogelgrippeinfektion bei Milchkühen oder anderen Tieren.
Das WastewaterSCAN-Team entwickelte einen Test zur Überprüfung des H5-Gens des Grippevirus und verwendete ihn an gelagerten Proben aus Abwassersystemen in der Nähe von Gebieten in Texas, in denen Milchvieh positiv getestet worden war, jedoch ohne Abwasser direkt von den Farmen.
Das Team maß sowohl einen genetischen Marker für Influenza-A-Viren als auch spezifische genetische Marker für H5-Viren.
Als Anfang März die Werte des Markers für Influenza-A-Viren zu steigen begannen, begannen gleichzeitig auch die Marker für die H5-Viren anzusteigen. Die Konzentration des H5-Gens in den Proben war fast so hoch wie die Konzentration der Influenza-A-Viren insgesamt, was darauf hindeutet, dass es sich bei einem großen Teil der Viren in den Proben um H5N1 handelte.
Darüber hinaus gehörten die in diesen Abwasserschlammproben aus der Gegend von Amarillo, Texas, gemessenen Konzentrationen von Influenza-A-Viren „zu den höchsten, die jemals im Abwasser gemessen wurden“, heißt es in der Studie.
Die für die Studie getesteten gelagerten Schlammproben wurden zwischen dem 4. Februar und dem 16. April an zwei Kläranlagenstandorten im Wassereinzugsgebiet der Stadt Amarillo und einer dritten Kläranlage im Dallas County entnommen. Die Forscher bestätigten, dass in der Region Amarillo beprobte Abwasseraufbereitungsanlagen es einigen Produzenten erlaubten, tierische Nebenprodukte zu entsorgen, darunter auch abgeladene Milch aus Molkereien, was die hohen Konzentrationen an Influenza-A-Viren und H5-Viren in ihren Proben erklären könnte.
So wie sich Abwassertests in der Vergangenheit als Vorbote steigender Covid-19-Infektionen erwiesen haben, deuten Forscher laut ihrer Studie darauf hin, dass sie auch eine Frühwarnung für Vogelgrippeausbrüche bei Nutztieren sein könnten.
„Wir haben den H5-Marker entdeckt, kurz bevor in diesen Landkreisen die hochpathogene Vogelgrippe bestätigt wurde“, sagte Dr. Alexandria Boehm, Professorin für Bau- und Umweltingenieurwesen an der Stanford University.
„Ich finde das super interessant. Das bedeutet, dass das Abwasser in diesem speziellen Fall mit diesem bestimmten Krankheitserreger Informationen darüber liefern kann, was in diesen Rindern zirkulierte, bevor Informationen öffentlich zugänglich waren“, sagte Boehm.
Das Papier wurde als Vorabdruck auf dem BioRxiv-Server veröffentlicht, bevor es einer gründlichen Prüfung durch externe Experten unterzogen wurde. Die Forscher sagen, dass sie daran arbeiten, es in einer wissenschaftlichen Zeitschrift zu veröffentlichen.
Die Studienautoren betonen, dass in keinem der von ihnen getesteten Abwasserställe H5N1-Ausbrüche bei Kühen gemeldet wurden. Stattdessen gehen sie davon aus, dass das erlaubte Abladen von Milch wahrscheinlich den großen Anstieg des H5-Virus verursacht hat, den sie Anfang März gesehen haben.
Die Forscher weisen darauf hin, dass sie nicht ausschließen können, dass das genetische H5-Material, das sie im Abwasser aufnehmen, ausschließlich von Milchkühen stammt. Es könnte auch von Vögeln oder sogar Menschen stammen.
Die Forscher sagen, dass sie auch nicht über genügend Informationen verfügen, um zu wissen, woher der Anstieg des Influeza-A-Virus in den verschiedenen Bundesstaaten kommt.
„Wir kennen die Antwort auf diese Frage nicht. Ich denke, das muss weiterverfolgt werden“, sagte Boehm.
Aber wenn der Anstieg der Viren auf Milch oder andere tierische Abfälle zurückzuführen ist, die in den von ihnen überwachten Abwasserkanälen entsorgt werden – und das ist immer noch ein ziemlich großes „Wenn“ – bedeutet das, dass der Ausbruch wahrscheinlich weitaus weiter verbreitet ist, als derzeit bekannt ist.
„Wenn die Aktivitäten der Milchindustrie in diesen Abwasserschuppen eine Hauptquelle für H5 im Abwasser darstellen, deutet dies darauf hin, dass es möglicherweise zu weiteren, nicht identifizierten Ausbrüchen bei Rindern kommt, deren Milch an diese Einrichtungen geschickt wird, da Milch von infizierten Tieren aus der Lebensmittelversorgung umgeleitet werden muss.“ “ stellen die Studienautoren fest.
Die Forscher sagen aber auch, dass ihre Ergebnisse sorgfältig interpretiert werden sollten. Ohne die Suche nach möglichen Quellen in den von ihnen überwachten Abwasserkanälen kann die Quelle des Virus nicht nachgewiesen werden.
„Mehrere Beweislinien deuten jedoch auf tierische Quellen hin“, heißt es in dem Papier.
Die Forscher sagen, dass ihre Testmethode sehr empfindlich sei. Es kann selbst kleine Mengen des genetischen Materials der H5-Viren erkennen, aber sie können nicht sagen, ob die Viren in der Lage wären, Menschen zu infizieren und sie krank zu machen. Boehm sagt, sie hätten nicht versucht, das Virus zu kultivieren, um zu sehen, ob es Zellen infizieren könnte.
Die US-amerikanische Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde gab letzte Woche bekannt, dass sie Proben pasteurisierter Milch getestet hat, in denen Spuren des H5N1-Virus nachgewiesen wurden, und bisher festgestellt hat, dass die Milch nicht infektiös ist und Menschen nicht krank machen kann.
Das Abwasser Forscher räumen ein, dass es auch möglich ist, dass ihre Tests andere Arten von H5-Viren aufspüren, einschließlich niedrig pathogener H5-Influenzaviren, sagen aber, dass diese derzeit voraussichtlich nicht in diesen Gebieten zirkulieren.
„Dies ist eine Situation, in der wir uns wirklich ethisch verpflichtet fühlten, diese Informationen durch einen Vorabdruck mit Kollegen zu teilen und das Gespräch in Gang zu bringen, weil es unbeantwortete Fragen gibt, deren Beantwortung wirklich wichtig ist“, sagte Boehm.