Forschungsprojekt: Aviäre Influenza und Tränkwasser
Kurzbeschreibung
Durch die Etablierung einer Methode zur Aufkonzentrierung und zum Nachweis von Influenzaviren aus großen Wasservolumina sollten Daten gesammelt werden, um das Risiko einer Infektion von Geflügelbeständen durch aviäre Influenzaviren über Tränkwasser abzuschätzen. Da aviäre Influenzaviren in Bayern selten vorkommen, wurden zusätzlich bestimmte Indikatorviren detektiert. Werden in einer Wasserprobe diese Indikatorviren nachgewiesen, kann die Wasserversorgung als allgemein vulnerabel gegenüber viralen Verunreinigungen angesehen werden. Als Indikatorviren wurden humane und porcine Adenoviren sowie bovine (und aviäre) Polyomaviren ausgewählt, um sowohl Belastungen, die über menschliche Fäkalien als auch über die Landwirtschaft eingetragen wurden, erkennen zu können.
Im Rahmen des Projektes ist es gelungen, eine Aufkonzentrierungsmethode zu etablieren, die für alle untersuchten Viren anwendbar war. Sie beinhaltete eine Filtration über Glaswolle, die Ablösung der Viren vom Filter mit Hilfe eines alkalischen Fleischextrakt-Glycin-Puffers, eine Protein-Fällung durch Absenkung des pH-Wertes in den sauren Bereich und Zentrifugation. Das erhaltene Konzentrat konnte dann zellkulturell und molekularbiologisch untersucht werden. Für den molekularbiologischen Nachweis wurden nach der Extraktion der Nukleinsäuren die Extrakte mit Hilfe der PCR auf das Vorhandensein von Influenza- und der oben genannten Indikatorviren überprüft. Mit Zellkulturtests konnte die Infektiosität der Viren überprüft werden.
Laborversuche zeigten, dass die Methode für alle untersuchten Viren erfolgreich eingesetzt werden kann. Die quantitativen Wiederfindungsraten konnten nicht auf über 10 % gesteigert werden, obwohl in zahlreichen Experimenten versucht wurde, die einzelnen Schritte im Aufkonzentrierungsprozess effizienter zu machen. Geringe Konzentrationen von Viren in großen Wasservolumina, wie sie in der Natur vorkommen und hier im Labor nachvollzogen wurden, führten zu Schwierigkeiten bei der Reproduzierbarkeit der Einzelexperimente. Trotz dieser relativ geringen Wiederfindungsraten sollten es die hohe Sensitivität der PCR-Reaktionen und eine Filtration von bis zu 500 Litern Wasser pro Probenahme möglich machen, Virusbelastungen von Wasserversorgungen zu detektieren.
Im Jahr 2008 wurde ein Survey durchgeführt, in dem zehn Wasserversorgungen beprobt wurden. Von den Versorgungen, die ihr Wasser aufbereiten, wurde Rohwasser entnommen. Die Untersuchungen erfolgten vierteljährlich, so dass jahreszeitliche und witterungsbedingte Einflüsse berücksichtigt werden konnten. Die Proben wurden bakteriologisch, chemisch und auf Bakteriophagen, Influenzaviren, humane und porcine Adenoviren sowie bovine und aviäre Polyomaviren untersucht. Die bakteriologischen und chemischen Nachweise zeigten, dass es sich durchaus um problematische Wasserversorgungen handelte. Bakteriologisch waren nur 36 %, chemisch 59 % einwandfrei. Somatischen Coliphagen und F-spezifische Bakteriophagen wurden allerdings nur in zwei Proben detektiert. Für die virologischen Untersuchungen wurden 300 bis 500 Liter Wasser vor Ort filtriert, was relativ problemlos durchführbar war. Trotzdem waren alle Proben für alle untersuchten Viren negativ.
Durch den fehlenden Nachweis von Viren im Survey kann über das Risiko einer Infektion von Geflügelbeständen durch aviäre Influenzaviren über Tränkwasser keine abschließende Aussage gemacht werden. Da auch keine Indikatorviren und nur wenig Bakteriophagen nachgewiesen wurden, konnten auch keine weiteren Erkenntnisse darüber erlangt werden, ob die bakteriologischen und chemischen Routinenachweise ausreichen, um eine virologische Belastung von Grund- und Quellwasser auszuschließen. Ob die untersuchten Proben wirklich keine Viren enthielten oder ob die Konzentrationen zu gering zur Detektion waren, kann nicht entschieden werden. Die Aufkonzentrierungsmethoden beinhalten immer noch ungelöste Probleme, was sich auch darin widerspiegelt, dass es trotz weltweiter Anstrengungen keine standardisierten Methoden gibt. Aufgrund von Unterschieden zwischen Bakterien und Viren, beispielsweise in ihrer Resistenz gegenüber Umwelteinflüssen und ihrer Durchgängigkeit durch Bodenschichten, ist es trotzdem möglich, dass bakteriologisch einwandfreie Wasserproben Viren enthalten. Wegen der häufig geringen Infektionsdosis können auch geringe Viruskonzentrationen im Wasser Infektionen auslösen.
Insgesamt zeigte das Projekt, dass es möglich ist, mit einer Methode verschiedene Viren aus großen Wasservolumina aufzukonzentrieren und anschließend molekularbiologisch nachzuweisen. Der große Aufwand für eine Untersuchung macht die Methode zwar für routinemäßige Überprüfungen ungeeignet, für bestimmte Fragestellungen, z.B. zur Ursachenforschung bei Ausbruchsgeschehen, kann sie jedoch sinnvoll angewendet werden.
Laufzeit: 2006 bis 2008