| Das Abwassermonitoring des Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus Type 2 (SARS-CoV-2) stellt nicht nur eine Momentaufnahme der aktuellen Infektionslage dar, sondern kann auch als kostengünstiges, schnelles und einfaches Frühwarnsystem für das Auftreten neuer Infektionswellen eingesetzt werden. Durch die Trendanalyse des Abwassermonitorings einzelner Kläranlagen, wird eine regionale Bewertung des Infektionsgeschehen insbesondere in Tourismusregionen ermöglicht und können Clusterbildungen frühzeitig entdeckt werden.
Die Verwendung effizienter und sensibler Methoden zur SARS-CoV-2 Detektion ist für die epidemiologische Überwachung des Abwassers von Bedeutung. Die RT-ddPCR ist eine Technologie, die eine absolute Quantifizierung der Virus-RNA ermöglicht. Die reduzierte Empfindlichkeit gegenüber Inhibitoren und insbesondere der Nachweis niedriger Viruskonzentrationen in Abwasserproben stellen Vorteile dieses Verfahrens dar.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die RT-ddPCR als Methode für den spezifischen Nachweis der SARS-CoV-2 L452R Mutation angewandt. Im ersten Schritt wurde ein RT-ddPCR Mutation Assay mittels Verdünnungsreihen selbst hergestellter Referenzstandards validiert. Die Validierungsergebnisse wurden dann für eine Variantentypisierung der BA.5 und XBB Varianten in Abwasserproben herangezogen. Des Weiteren wurde eine Trendanalyse über einen Zeitraum von vier Monaten und mit einer Gesamtzahl von 102 RT-ddPCR Analysen mit Fokus auf der zeitlichen Verlaufsdarstellung der SARS-CoV-2 Viruslast durchgeführt. So konnte die Anwendbarkeit der RT-ddPCR als Routinemethode für das Abwassermonitoring analysiert werden.
Die Validierungsergebnisse mit dem RT-ddPCR SARS-CoV-2 L452R Mutation Assay von Bio-Rad Laboratories, Inc. haben gezeigt, dass eine gleichzeitige Detektion und Quantifizierung der L452R Mutation und WT in Abwasserproben möglich ist. Die errechnete und die gemessene Anzahl der Viruskopien zeigten dabei eine lineare Korrelation von R2=0,98 für die L452R Mutation, bzw. R2=0,99 für die WT-Variante, während die analytische Leistung des Assays eine Sensitivität von 95% und eine Spezifität von 100% erreichte. Die Nachweisgrenze für die L452R-Mutante wurde mit 5,5 Kopien/ml und für die WT-Variante mit 3,9 Kopien/ml Abwasser bei einer Wahrscheinlichkeit von 95% ermittelt.
Auf Basis der quantitativen Veränderung der L452R-Mutante im Abwasser konnten Rückschlüsse über den Anteil der BA.5 und XBB Varianten gezogen werden. Dadurch konnte beobachtet werden, wie sich die neue rekombinante XBB-Variante gegenüber der BA.5 Omikron Variante im zeitlichen Verlauf durchgesetzt hat.
Aus den Ergebnissen der RT-ddPCR N2 Trendanalyse kann nun abgeleitet werden, dass diese Methode für eine Überwachung besonders gut in Regionen mit niedriger Prävalenz geeignet ist. Dem gegenüber stehen die höheren Kosten und der höhere Arbeitsaufwand der ddPCR, was sie für die Routine im Abwassermonitoring weniger attraktiv macht. Dagegen ist eine Anwendung dieser Methode bei Validierungsprozessen der RT-qPCR, inklusive der Quantifizierung von Referenzstandards und der Durchführung fortlaufender Qualitätskontrollen in der Laborroutine für eine verbesserte Vergleichbarkeit des Abwassermonitorings über verschiedene Labore zu empfehlen.
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