Wastewater Monitoring hat als wirksames Instrument zur Pandemiebewältigung an Sichtbarkeit und Glaubwürdigkeit gewonnen. Doch trotz seines Versprechens bleibt seine Nutzung im ganzen Land fragmentiert und seine Zukunft unklar, basierend auf der Ergebnisse einer bundesweiten Erhebung durchgeführt vom Pandemic Prevention Institute der Rockefeller Foundation und Mathematica.
Heute, anderthalb Jahre nachdem die Centers for Disease Control and Prevention das National Wastewater Surveillance System eingeführt haben, hat das Programm die Abwasserüberwachung in 560 Bezirken in 44 Bundesstaaten plus Washington, DC, unterstützt. Die Hunderte von Abwasserbehandlungsanlagen, die in diesen Bezirken überwacht werden, decken fast ab 20 % der US-Bevölkerung. Mit der Erweiterung auf weitere unterirdische Standorte bietet NWSS technische Unterstützung bei der Probenentnahme und SARS-CoV-2-Virenquantifizierung sowie Zugang zu einer Datenanalyseplattform.
Entscheidend für die erweiterte Implementierung dieses Instruments für die öffentliche Gesundheit ist das Verständnis dafür, wie gut es funktioniert und welche Hürden für die effektive Implementierung der Abwasserüberwachung bestehen (insbesondere, da eine unbekannte Anzahl staatlicher und lokaler Gesundheitsbehörden die Abwasserüberwachung außerhalb des Landes eingeführt hat NWSS).
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Das Konzept hinter NWSS scheint relativ einfach zu sein: Direkte Bundesmittel, um Staaten bei der Einrichtung von Abwasserüberwachungsprogrammen zu unterstützen und dann die daraus resultierenden Daten zu verwenden, um die Pandemie zu bewältigen und darauf zu reagieren. Und die theoretische Unterstützung für das Konzept ist stark. Es gibt signifikante Beweise dafür, dass Abwasser sich ändernde Bedrohungsniveaus verfolgen und frühzeitig vor neuen Bedrohungen – wie viralen Varianten – warnen kann, bevor sie sich ausbreiten.
In unserer Umfrage wollten wir feststellen, wie gut die aktuellen und zukünftigen Bedürfnisse der Gesundheitsbehörden mit den Plänen für die nationale Abwasserüberwachung übereinstimmen, und die unterschiedlichen Erfahrungen staatlicher und lokaler Gesundheitsbehörden, die ländliche und städtische Gemeinden bedienen, bewerten. Wir haben Beamte des öffentlichen Gesundheitswesens im ganzen Land befragt und Beiträge von 194 lokalen und 12 bundesstaatlichen Behördenleitern gesammelt, die zusammen 101 US-Bezirke und eine Stammesnation in 34 Bundesstaaten vertreten.
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Es gab einige entmutigende Ergebnisse: Nur 21 % der befragten lokalen Behörden gaben an, dass sie nach dem Abklingen der Pandemie wahrscheinlich oder sehr wahrscheinlich eine Abwasserüberwachung durchführen würden, verglichen mit 66 % der staatlichen Behörden. Und von den lokalen Behörden, die keine Abwasserüberwachung eingeführt haben, verfügen nur 7 % über die nötigen Voraussetzungen, um damit zu beginnen.
Die gute Nachricht: Wir haben festgestellt, dass sowohl staatliche als auch lokale Gesundheitsbehörden mit Abwasserüberwachungsprogrammen seinen Wert für das Pandemiemanagement anerkennen. Es gab einen großen Konsens über die einzigartigen Vorteile dieser innovativen Datenquelle: dass sie nicht auf individuelle Tests angewiesen ist, als Frühwarnsystem fungieren kann, asymptomatische Infektionen erfasst und zur Überwachung von Virusvarianten verwendet werden kann.
Das Verständnis des Werts von Abwasserdaten führte jedoch nicht dazu, dass sie für das Pandemiemanagement verwendet wurden. Beamte kämpfen weiterhin damit, Abwasserdaten zu interpretieren und sie mit anderen Datenquellen zu synthetisieren. Stattdessen greifen sie trotz der Lücken und Einschränkungen in diesen Daten auf herkömmlichere Überwachungsmetriken zurück, die bekannter sind – nämlich Krankenhausaufenthalte, Fallzahlen –, insbesondere wenn die Tests zu Hause zunehmen. Ein weiteres Thema, das in Umfragekommentaren von Führungskräften lokaler Behörden auftauchte, war, dass sie keinen Zugriff auf ihre eigenen Abwasserdaten hatten (weil sie von einem Drittlabor generiert oder vom staatlichen Gesundheitsamt aufbewahrt wurden) und daher eingeschränkt waren ihre Fähigkeit, es zu erforschen.
Die Umfrage ergab auch, dass staatliche und lokale Behörden nicht immer im Gleichschritt sind. Während beispielsweise die meisten staatlichen Behörden angaben, wichtige Unterstützung für die Abwasserüberwachung zu haben – einschließlich Finanzierung, Beteiligung, Partnerschaften und interner Personalkapazität –, fehlte den meisten lokalen Behörden diese Unterstützung. In offenen Kommentaren berichteten mehrere lokale Behörden, dass der Staat weder mit ihnen kommunizierte noch Erkenntnisse aus den Abwasserdaten teilte. Dies ist besorgniserregend, da die Prämisse hinter NWSS darin besteht, dass die den staatlichen Stellen bereitgestellten Ressourcen nach unten sickern, um die Kapazität derjenigen auf lokaler Ebene zu erhöhen.
Schließlich stellten wir fest, dass die Anforderungen an die Abwasserprogrammierung zwischen ländlichen und städtischen Gemeinden variieren. Ländliche Behörden können im Vergleich zu ihren nicht-ländlichen Kollegen vor erheblichen operativen Herausforderungen stehen. Zum Beispiel hatten sie weniger wahrscheinlich eine Beziehung zu einem Versorgungs- und Abwassertestlabor und sie hatten Mühe, zeitnahe Daten von Labors zu erhalten.
Aus Effizienzsicht schnitten die ländlichen Behörden jedoch besser ab. In großen städtischen Gemeinden müssen Behörden möglicherweise kostspielige vorgelagerte Probenahmen durchführen, um Daten zur Viruslast zu erhalten, die detailliert genug sind, um Maßnahmen im Bereich der öffentlichen Gesundheit zu unterstützen. Aber in kleineren, ländlichen Gemeinden können Daten, die aus der Probenahme in zentralen Kläranlagen gewonnen werden – was auf lange Sicht kostengünstiger und nachhaltiger ist – ausreichend sein, um das Pandemiemanagement zu informieren.
Die Bevölkerungsdichte hat auch Auswirkungen darauf, welche Funktionen der Abwasserüberwachung optimiert werden sollten (insbesondere für die Überwachung von Infektionskrankheiten). Städtische Zentren müssen möglicherweise der Entwicklung eines Frühwarnsystems auf der Grundlage von Abwasserdaten Priorität einräumen – beispielsweise durch die Einrichtung routinemäßiger Probenahmen und Tests an einer Handvoll Sentinel-Warnstellen. Aber für ländliche Gemeinden kommen Frühwarnungen vor neuen Bedrohungen oft von Städten. das erster US-Fall von SARS-CoV-2 wurde in Snohomish County – dem drittbevölkerungsreichsten County in Washington – entdeckt, während die erster bestätigter Fall der Omicron-Variante in den USA wurde in San Francisco identifiziert. Infolgedessen können ländliche Gemeinden möglicherweise andere Bedürfnisse priorisieren, z. B. die Übertragung von Viruskonzentrationen im Abwasser in eine Schätzung der Covid-19-Fälle in der Gemeinde.
Was kann Abwasserüberwachungsprogramme effektiver machen?
Basierend auf den Erfahrungen der von uns befragten Führungskräfte im Bereich der öffentlichen Gesundheit sehen wir zwei wichtige Schritte, die unternommen werden müssen:
Erstens müssen die Gesundheitsbehörden, die die Abwasserdaten generieren, wissen, wie sie diese für das Pandemiemanagement verwenden können. Bisher wurden Ressourcen aufgewendet, um Daten zu generieren, die manchmal nicht verwendet oder verwendet werden können. Investitionen in Schulungsprogramme, die es lokalen Endnutzern ermöglichen, auf ihre eigenen Abwasserdaten zuzugreifen, diese zu verstehen und zu interpretieren, werden von entscheidender Bedeutung sein. Noch besser wäre es, die örtlichen Gesundheitsbehörden mit einem Analysetool auszustatten, das ihre Abwasserdaten mit herkömmlichen Überwachungsdaten integriert, eine ganzheitliche Risikobewertung erstellt und die Beamten warnt, wenn Maßnahmen aufgrund von Änderungen des Gemeinschaftsrisikos erforderlich sind.
Zweitens sollten lokale Behörden Gelder und andere Unterstützung für die Abwasserprogrammierung erhalten. Diese Behörden waren seit Beginn der Pandemie die Bausteine und das Testfeld für die Abwasserüberwachung, doch zu oft wurden die lokalen Gemeinschaften sich selbst überlassen. Ihre direkte Unterstützung kann dazu beitragen, dass die nationale Abwasserüberwachung koordiniert und systematisiert und dennoch kontextspezifisch und an die Bedürfnisse der Gemeinschaft angepasst ist.
Wir befinden uns in einem entscheidenden Moment, in dem das Interesse an der Leistungsfähigkeit der Abwasserüberwachung geweckt wurde, insbesondere um neuartige Krankheitserreger und Gesundheitsbedrohungen zu erkennen. Wie wir unser nationales System jetzt anpassen, um den unterschiedlichen Bedürfnissen unserer Gemeinschaften gerecht zu werden, wird den zukünftigen Erfolg dieses innovativen Ansatzes zur Überwachung der Gesundheit der Bevölkerung bestimmen oder beeinträchtigen.
Aparna Keshaviah ist eine leitende Forscherin bei Mathematica, die die Abwasserüberwachung, die Umweltgesundheit und die öffentliche Gesundheitsforschung leitet. Megan Diamond ist Managerin bei der Rockefeller Foundation und leitet die globale Abwasserüberwachungsarbeit am Pandemic Prevention Institute.