Besser vorbereitet

Trotzdem ist nicht sicher, ob der Aufwand im Labor lohnt. Wenn die Virenlast im Abwasser steigt, gibt es zwar mehr Infizierte. Aber das bedeutet nicht automatisch, dass es den Menschen schlechter geht, denn eine Infektion kann auch einen milden Verlauf haben. Die vorhandene Immunabwehr in der Bevölkerung bietet einen guten Schutz. „Eine direkte Umrechnung der Abwasserdaten in die 7-Tage-Hospitalisierungs-Inzidenz ist nicht möglich“, stellt auch das LaGeSo in seinem Lagebericht fest.

Die Zahlen geben zwar einen Trend wieder. Aber angesichts der aufgeheizten Stimmung nach der Maskenpflicht, den Schulschließungen und den Kontaktbeschränkungen wird sich kaum ein Politiker für solche Pandemie-Maßnahmen auf der Basis von Abwasserdaten aussprechen. Dafür ist der Streit darüber, welche Maßnahmen in ihren Auswirkungen angemessen und in ihrem Nutzen effektiv waren, noch zu frisch.

Andererseits können Arztpraxen, Krankenhäuser und Altenheime die öffentlichen Daten nutzen, um den Schutz den Gegebenheiten anzupassen. Die Informationen über die Weiterentwicklung der Viren sind jedenfalls besser als vor der Pandemie. Die Bioinformatiker am MDC hatten die Delta- und die Omikron-Variante des Coronavirus mithilfe der Genomdaten des Abwassers bereits entdeckt, lange bevor diese zu den jeweils dominierenden Varianten in der Bevölkerung wurden.

Neue, stark abweichende Mutationen können auch bei anderen Viren heftige Folgen haben. Mitte der 2000er-Jahre stieg in Deutschland die Zahl der schwerwiegenden Infektionen mit Noroviren stark an. Noroviren sind weltweit verbreitet und können massive Infektionen des Magen- und Darmtrakts verursachen. Die schwallartigen Brechdurchfälle sind vor allem für ältere Menschen und Kleinkinder gefährlich. Damals fanden die Mediziner bei ihren Patienten Veränderungen im Genom des Norovirus, die bei mehr als 80 Prozent aller Ausbrüche in Krankenhäusern, Alten- und Pflegeheimen auftauchten. Durch die Veränderung konnte das Immunsystem schlechter auf die Virenattacke reagieren.

Solche genetischen Mutationen können die Abwasseranalytiker heutzutage schon frühzeitig erkennen. Doch ob die Erkenntnisse aus dem Genom rechtzeitig die Folgen des nächsten größeren Krankheitsausbruchs eingrenzen können, muss sich erst noch zeigen. Auslöser von Norovirus-Infektionen ist häufig unzureichende Hygiene. Noroviren sind nicht nur sehr ansteckend, sie können auch auf Oberflächen längere Zeit überleben. Eine andere Quelle sind kontaminierte Lebensmittel. Bei einer Erkrankungswelle am Gardasee im Juli 2024 soll das Trinkwasser belastet gewesen sein.

Bekannte und unbekannte Viren-Arten

Emanuel Wyler sieht seine eigene Rolle aber nicht als Dienstleister des Gesundheitssystems. Er ist Grundlagenforscher. „Unsere ersten Projekte waren noch gezielt auf SARS-CoV2 ausgerichtet, aber wir haben das Spektrum längst erweitert“, berichtet er. Dank besserer Messmethoden können die Forscher inzwischen fast alle bekannten Viren im Berliner Abwasser nachweisen. Die allermeisten sind weltweit verbreitet und für Menschen ungefährlich. So tauchen Viren, die besonders gern Spargel, Weintrauben oder Wassermelonen infizieren, während der jeweiligen Saison vermehrt im Abwasser auf. Der Vergleich mit Abwasserdaten aus anderen Teilen Europas und von anderen Kontinenten könnte noch weitere Informationen liefern, zum Beispiel auf welchem Weg eine neue Mutation rund um die Welt gereist ist. Doch dafür liegen derzeit nur von wenigen Standorten Daten im ausreichenden Umfang vor.

Im Juli 2024 haben Wyler und sein Chef Markus Landthaler ihre Ergebnisse vorgestellt und dadurch den Blick auf die Welt der Mikroorganismen geweitet. Durch ihre Analytik und Genomsequenzierung haben die Berliner Forscher im Abwasser Tausende neue Viren entdeckt. „Wir haben das Gefühl, als würden wir die Lebewesen auf der Erde alle kennen, aber das stimmt nur für die größeren Organismen“, sagt Wyler. Ein Teil der Neulinge unter den winzigen Lebewesen sind nahe Verwandte von bekannten Arten, einige waren bisher unbekannt.

Die genomische Charakterisierung der Welt der Viren, Bakterien und Mikroorganismen wird unabhängig von COVID-19 weitergehen. Am MDC werden inzwischen auch Umweltproben aus Gewässern, Sedimenten und Bodenproben analysiert. Und gerade eine Großstadt wie Berlin böte noch viel mehr neues Material zur Untersuchung, sagt Wyler: Proben aus Badeseen und Kanälen, Luft aus der U-Bahn, Abstriche der Handläufe von Rolltreppen oder Tierkot.

Doch so genau die genomische Analyse möglicher Erreger auch sein mag, und so frühzeitig die Genetiker neue Virenvarianten finden mögen und ihre Verbreitung aufschlüsseln – jeder neue Aspekt liefert zwar Zugang zu wichtigen Daten, aber alle Details sind nur ein Teil der Antwort auf die Frage, ob Deutschland, Europa oder die Welt besser auf eine neue Pandemie vorbereitet wäre.

Das Wissen über die konkrete Gefahr durch ein Virus wächst nur langsam. Zwanzig deutsche Corona-Experten haben sich im August 2024 in einer Umfrage des Science Media Center geäußert, welche wichtigen Forschungsfragen fünf Jahre nach Pandemiebeginn noch immer ungeklärt sind, obwohl allein im Jahr 2024 weit mehr als 15.000 wissenschaftliche Paper zum Thema veröffentlicht wurden. Beispielsweise die Frage, warum mit SARS-CoV2 infizierte Menschen schon ansteckend sind, noch bevor Symptome auftreten, während das beim Vorgängervirus SARS-CoV1 im Jahr 2004 nicht der Fall war. Oder warum die Krankheit sich bei Kindern anders entwickelt als bei Erwachsenen. Oder wie viele Viren für eine Infektion notwendig sind. Und warum einzelne Menschen schwer, andere hingegen gar nicht erkranken und wieder andere sogar an Spätfolgen wie Long Covid leiden.

Die gleichen Fragen werden vermutlich auch bei der nächsten Pandemie in anderer Form wieder auftauchen. Sie haben einen starken Einfluss auf die Zahl der Infektionen und den Krankheitsverlauf. Damit spielen sie für die Wahl der richtigen Maßnahmen gegen die Erreger eine wichtige Rolle. Doch trotz offener Fragen nehmen viele Experten auch Positives aus der Coronazeit mit in die Zukunft. Für den Leitenden Oberarzt der Sektion Infektiologie am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf Julian Schulze zur Wiesch ist klar: „Ohne die Gesamtheit der vielen getroffenen Vorsichtsmaßnahmen – über deren Wirksamkeit man im Einzelnen sicher diskutieren kann und sollte – und die raschen COVID-19-Impfungen hätte uns die Pandemie weit härter getroffen.“ Damals sei nicht alles richtig eingeschätzt, aber sehr viel richtig gemacht worden.

Tote durch Mpox

Die Gefahr einer erneuten Pandemie bleibt trotz aller Beobachtungsverfahren erhalten. Das zeigen zwei aktuelle Beispiele: die Vogelgrippe und Mpox (ehemals Affenpocken genannt). Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat im August 2024 aufgrund der Ausbreitung des Mpox-Virus in der Demokratischen Republik Kongo (DRK) und den Nachbarländern eine gesundheitliche Notlage von internationaler Tragweite erklärt.

Dieser formale Akt stellt mehr Unterstützung bei Monitoring, Diagnostik sowie Behandlung und Impfungen in Aussicht. Mpox verursacht beim Menschen schmerzhafte, narbige Hautausschläge. Sie können von Fieber, Kopf- und Muskelschmerzen sowie Atemwegsbeschwerden begleitet werden. Die meisten Todesfälle treten bei Kindern unter fünf Jahren auf, die sich wie Erwachsene bei kleinen Nagetieren anstecken, die der natürliche Wirt des Virus sind.

2015 haben die Infektionsforscher erstmals beobachtet, dass eine neue Mpox-Variante nicht nur vom Tier, sondern auch von Mensch zu Mensch übertragen werden kann. Seit 2022 breitet sich der Erreger, dessen genetisches Muster als Klade IIb bezeichnet wird, weltweit aus. Klade IIb ist die westafrikanische Variante und kann durch engen sexuellen Kontakt unter Männern übertragen werden. Fast 100.000 Infektionen in 116 Ländern und 180 Todesfälle sind mittlerweile bekannt.

Die Warnung der WHO wurde nun durch zwei weitere Varianten ausgelöst: Klade Ia und Ib, die im Kongobecken verbreitet sind. Die neuen Mutationen töteten nach Angaben der WHO im ersten Halbjahr 2024 bereits mehr als 800 Menschen, genaue Daten zur Zahl und zu den Infektionswegen fehlen aber noch (Stand September). Experten bewerten die Gefahr für Europa als eher gering, denn ein Mpox-Fall könnte rasch erkannt und durch Gegenmaßnahmen wie Quarantäne und Impfungen von Kontaktpersonen eingegrenzt werden. Die unzureichenden Gesundheitssysteme der meisten afrikanischen Länder sind damit aber oft überfordert.

So zeigt sich, dass das Risiko einer Pandemie auch immer vom Wohnort der Menschen abhängt. Das gilt natürlich ebenso für die Wirtstiere, die ein pandemiefähiges Virus beherbergen. Die Ausbreitung von Mpox lässt sich dadurch eindämmen, dass der Handel mit Nagern gestoppt wird. Bei Zugvögeln geht das nicht. Sie transportieren das Vogelgrippevirus um die ganze Welt und werden daher intensiv beobachtet. Im Dezember 2023 meldete das Antarctic Wildlife Health Network (AWHN) den ersten Fall von Vogelgrippe in der Antarktis. Im September 2024 veröffentlichten britische Forschende erste Analysen im Fachjournal Nature Communications, die den Weg des Virus von Südamerika Richtung Antarktis nachzeichnen. Damit haben der Virustyp H5N1 und seine Verwandten nun alle Kontinente erreicht. Sie führen zum Massensterben bei Wildvögeln und Geflügel, dessen Ausmaß sich seit 2021 weltweit verstärkt hat.

Tiere als Virusträger

Das Virus ist einer der Kandidaten, die als nächstes eine Pandemie auslösen könnten. Die Genomanalyse zeigt, dass sich der 2016 in asiatischen Geflügelfarmen entstandene Virustyp verändert hat. Die Kombination mit Viren aus Wildvögelbeständen in Afrika und Europa hat die Überlebensfähigkeit des Virus für die jeweilige Region verbessert. Weil nicht alle infizierten Tiere sterben, hat der grippeähnliche Erreger viel Zeit, um sich an andere Vogelarten oder Wirtstiere anzupassen und sich zu vermehren. Wie alle Viren kann er dabei keine eigene Strategie entwickeln: Die Mutationen im Virus-Genom erfolgen zufällig. Die Veränderungen, die das Überleben begünstigen, werden häufiger reproduziert als solche, die in eine Sackgasse führen. Das ist das Prinzip der Evolution.

So eröffnen sich für das Virus neue Lebensräume. Dutzende Säugetierarten sind inzwischen als mögliche Träger des Vogelgrippevirus bekannt. Nicht alle Tiere überleben die Vireninvasion. In Niedersachsen verendeten beispielsweise Füchse, in Polen Hauskatzen, weltweit starben Zehntausende Robben und Seeelefanten. Tierkadaver und Tiere, die eine Infektion überleben, können bei engem Kontakt auch Menschen gefährlich werden. Nach Angaben der WHO haben sich seit 2003 mehr als 2.600 Menschen mit Vogelgrippe infiziert. „In erster Linie scheint es bei engem Kontakt mit erkrankten oder verendeten Vögeln sowie deren Produkten oder Ausscheidungen zur Übertragung der Viren auf den Menschen zu kommen“, berichtet das RKI. Eine direkte Übertragung von Mensch zu Mensch hat es bisher noch nicht gegeben.

In den USA sind in diesem Jahr erstmals Menschen erkrankt, die sich bei Kühen angesteckt haben. Ein aufmerksamer texanischer Farmer hatte sich über erkrankte Vögel und Katzen auf seinem Hof gewundert. Auch einige seiner Kühe sahen krank aus und gaben deutlich weniger Milch. Tests der alarmierten Behörden im März 2024 belegten, dass die Kühe sich mit Vogelgrippe angesteckt hatten. Auf welchem Weg genau die Infektion erfolgte, ist nicht bekannt. Aber weitere Untersuchungen ergaben, dass die Milchdrüsen der Kühe offenbar ein guter Lebensraum für die Viren sind. Die unbehandelte Rohmilch direkt nach dem Melken enthielt ebenfalls aktive Vogelgrippeviren. Andere Tiere und mehrere Herden in den USA wurden dann vermutlich über schlecht gereinigte Melkmaschinen und auf Tiertransporten infiziert.

Doch auch diese Infektionskette konnten die US-Amerikaner rechtzeitig stoppen. Kein Zweifel: Die heftige Coronapandemie hat Behörden und Wissenschaftler weltweit für Infektionskrankheiten sensibilisiert. Aber längst noch nicht alles läuft perfekt. In den USA wurden beispielsweise noch Tiere aus Herden verkauft, obwohl schon Verdacht auf eine H5N1-Infektion bestand.

Virenverbreitung und ihre Ursachen

Dass die Menschheit sich immer häufiger mit Krankheiten auseinandersetzen muss, die von Wildtieren stammen (sogenannte Zoonosen), hängt auch mit unserer Lebensweise zusammen. Menschen dringen häufiger in Naturräume ein, mit denen sie vorher nur wenig Kontakt hatten. Wenn dort Wildtiere als Träger von Viren bekannt sind, die auf andere Lebewesen wechseln können, dann muss es schon rein statistisch mehr Infektionen geben. Zudem zerstört der Klimawandel den Lebensraum vieler Tiere und zwingt sie zur Wanderung und damit zu mehr Kontakt mit Menschen.

„Trotz ihrer Bedeutung sind diese Schnittstellen im Allgemeinen schlecht verstanden, und die spezifischen Faktoren, die zur Entstehung von Krankheitserregern beigetragen haben, bleiben unklar“, schreibt Fabian Leendertz in der Fachzeitschrift Embo Reports im Juni 2024. Schließlich sei beispielsweise der Ursprung der Ebola-Virus-Epidemie in Westafrika zwischen 2014 und 2016, der mindestens 11.325 Menschen zum Opfer fielen, noch immer unklar. Leendertz ist der Direktor des Helmholtz-Instituts für One Health in Greifswald, das vor drei Jahren als Außenstandort des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung gegründet wurde. Er beobachtet in einem Langzeitprojekt wildlebende Menschenaffen und schaut, an welchen Krankheiten sie leiden. „Dabei haben wir auch für den Menschen relevante Krankheitserreger entdeckt“, sagt er. Diese Forschung habe ein erhebliches Potenzial für die Pandemieprävention.

So etablieren sich vielerorts die Infektionsforscher als Dokumentare der Virenverbreitung. Das Untersuchungsmaterial liegt häufig auf dem Weg. Der Kot von Nagetieren und größeren Säugern enthält immer Spuren der Viren und Bakterien, die das Tier infiziert haben. Fliegen, die sich von Kadavern und Kot ernähren, sind natürliche Sammler der Erbgut-Informationen ihres Lebensraums.

Ein internationales Forscherteam hat sich mit Viren in chinesischen Pelztierfarmen beschäftigt. Es untersuchte das Lungen- und Darmgewebe von 461 Tieren, die von 2021 bis 2024 in den Zuchtbetrieben verendet waren. Das Ergebnis überraschte selbst die erfahrenen Infektiologen: Sie fanden in den Kadavern 125 Viren – darunter viele Typen, die Influenza oder Corona auslösen können. 36 dieser Erreger waren bisher unbekannt. Durch die schlechten Bedingungen in der Massenzucht von Nerzen, Rotfüchsen, Polarfüchsen und Marderhunden gelten die Tiere als anfällig für Krankheiten. Wenn die Viren sich an Pelzträger anpassen, ist es in den engen Ställen sehr wahrscheinlich, dass sich verschiedene Erbgutstränge zu neuen Subtypen kombinieren können. Marderhunde sollen auch bei der Entwicklung von SARS-CoV2 beteiligt gewesen sein.

Die Forscher stuften etwa drei Dutzend Viren als besonders besorgniserregend ein. Das Fachmagazin Nature befragte nach Veröffentlichung der Studie im September 2024 die „International Fur Federation“, die Pelztierfarmen aus mehr als 40 Ländern vertritt. Geschäftsführer Marko Oaten reagierte auf das Ergebnis mit dem Hinweis, dass die Farmen nach den höchsten Biosicherheitsstandards arbeiten sollten. Ob diese hohen Anforderungen überall erfüllt werden, ist fraglich. Das Wissenschaftlerteam forderte eine engmaschige Kontrolle der Farmen.

Doch solche Mammutprojekte sind allein wegen des personellen Aufwands kaum zu stemmen. Forscher in Deutschland haben deshalb bereits die Bevölkerung eingebunden. Beim Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) und dem Friedrich-Löffler-Institut (FLI) können sich Bürger als Mückenjäger für den deutschen Mückenatlas bewerben. Seit 2012 erhalten die Forscher Einsendungen aus ganz Deutschland und verfolgen damit die Verbreitung von tropischen Mückenarten wie der asiatischen Tigermücke, die mit ihren Stichen beispielsweise als Überträgerin des West-Nil-Virus infrage kommt. Schließlich sind Mücken die gefährlichsten Tiere der Welt. Nach Expertenschätzungen sterben jedes Jahr mehr als 750.000 Menschen nach dem Kontakt mit einer Mücke; etliche Arten können Krankheitserreger übertragen.

Eine Expertenkommission bewertet Jahr für Jahr, ob die wachsende Ausbreitung der Tigermücke Anlass zur Sorge um die Gesundheit von Mensch und Tier bietet. Außerdem beobachtet sie, welche Krankheiten hierzulande aktuell von welchen Mücken übertragen werden. Weil es etwa gegen das West-Nil-Virus keine Impfung gibt, könnte es wichtig werden, den Insekten die Brutmöglichkeiten in Siedlungen einzuschränken.

Impfungen gegen Polio und Pocken

Abgesehen von präventiven Beobachtungsmaßnahmen sind Impfungen ein starkes Werkzeug gegen Pandemien. Die WHO will beispielsweise das hoch ansteckende Poliovirus ausrotten, das Kinderlähmung verursachen kann. Bei zwei von drei Wildtypen ist das seit 2015 und 2019 gelungen, weil die Infektionsketten durch Impfungen unterbrochen wurden. Der dritte Typ, WPV1, tritt nur noch in Afghanistan und Pakistan auf. Dort behindern Provinzregierungen sowie die Taliban und militante Islamisten aus religiösen Gründen die Impfkampagnen der WHO. In Pakistan wurden in diesem Jahr bislang 17 Fälle gemeldet, einer davon nach 16 Jahren erstmals wieder in der dicht besiedelten Hauptstadt Islamabad.

Weil jahrzehntelang ein abgeschwächter Lebendimpfstoff verwendet wurde, konnte dieser außerdem Mutationen bilden. Solche zirkulierenden Impfstoff-abgeleiteten Polioviren (vor allem cVDPV2) zirkulieren in vielen afrikanischen Ländern und auch im Nahen Osten. Im September 2024 hat die WHO deshalb im palästinensischen Gazastreifen rund 560.000 Kinder unter zehn Jahren mit einer ersten Dosis geimpft.

Das klassische Pockenvirus wurde 1980 durch eine Impfkampagne ausgerottet. Derselbe Impfstoff ist auch für den Schutz vor einer Infektion mit dem Mpox-Virus zugelassen. Das macht Hoffnung. Noch steht er aber in den afrikanischen Ländern nicht in ausreichender Menge zur Verfügung.