WM: Herr Oberstarzt, das InstMikroBioBw hat als erstes Untersuchungsinstitut in Deutschland im Februar 2020 SARS-CoV-2 bei Patienten im Krankenhaus Schwabing identifizieren können. Wie haben Sie sich im Institut für eine solche Situation vorbereitet? Immerhin handelte es sich hier um ein neues Virus.
Oberstarzt PD Dr. Wölfel: Als Forschungseinrichtung des Sanitätsdienstes beschäftigen wir uns bereits im Grundauftrag mit seltenen und gefährlichen Infektionskrankheiten. Daher haben wir auch sehr frühzeitig den Ausbruch des neuartigen Coronavirus in China beobachtet. Als dann im Januar durch die Weltgesundheitsorganisation (WHO) Protokolle zum Nachweis des Erregers veröffentlicht worden sind, haben wir diese unmittelbar in unsere Diagnostik übernommen. Ein Team aus der mobilen medizinischen B-Aufklärung und dem Zentralbereich Diagnostik hat dafür nur eine Woche benötigt, sodass wir bereits vier Tage bevor der erste Patient in eine Münchner Klinik kam, die COVID-19 PCR-Diagnostik verfügbar hatten.
WM: Sie haben auf dieser Basis Anfang März Ihre ersten wissenschaftlichen Erkenntnisse zu COVID-19 in dem hervorragenden Beitrag „Virological assessment of hospitalized patientes with COVID-2019“ in der Zeitschrift „Nature“ publiziert, gemeinsam mit führenden Infektiologen bzw. Virologen wie z.B. Clemens Wendtner und Christian Drosten. Welche Schlussfolgerungen konnten Sie aus den ersten Fällen ziehen?
Oberstarzt PD Dr. Wölfel: Durch die ersten Patienten haben wir eine ganze Menge medizinisches Wissen gewonnen. Schließlich hatten wir mit dem sogenannten „Webasto-Cluster“ erstmals in Europa die Gelegenheit, infektiologische Daten von COVID-19 Patienten außerhalb von China zu gewinnen. Insgesamt wurden zehn Patienten in der Sonderisolierstation des Krankenhauses Schwabing behandelt und wir konnten umfangreiche virologische Untersuchungen durchführen. Zu den interessantesten Beobachtungen zählt, dass SARS-CoV-2 in den ersten Tagen in großer Menge im Rachenraum zu finden ist. Es ist damit, anders als sein naher Verwandter das SARS-CoV-1, sehr leicht von Mensch zu Mensch übertragbar. Außerdem waren die meisten der ersten Patienten nur leicht erkrankt und zeigten bis auf einen keine schwerwiegenden Symptome wie z.B. eine Lungenentzündung. Wir haben schon damals geahnt, dass milde oder sogar asymptomatische Verläufe bei COVID-19 häufiger vorkommen. Es war auch interessant zu untersuchen, was die Ergebnisse der sehr empfindlichen PCR-Tests wirklich bedeuten. Dazu haben wir, gemeinsam mit dem Labor von Christian Drosten, ein Verfahren eingesetzt bei dem „Arbeitskopien“ des Viruserbguts, die sogenannte subgenomische RNS, erkannt werden. Diese kommt nur bei aktiver Vermehrung in Zellen vor. Damit konnten wir „totes“ Virusmaterial von noch aktivem unterscheiden.
Schließlich konnten wir die Entwicklung von Antikörpern gegen SARS-CoV-2 beobachten. Diese Untersuchungen zum Verlauf der Antikörper bei den ersten Coronavirus-Patienten dauern bis heute noch an.
WM: Das InstMikroBioBw hat in den vergangenen Wochen Tausende von Tests auf akute Infektionen mit SARS-CoV-2 durchgeführt. Aus verschiedenen Gründen sind die Testkapazitäten im Institut nicht vollumfänglich genutzt worden. Auch haben sich die Testkriterien im Laufe der Zeit doch stark geändert. Patienten mit milden Verläufen sind anfänglich kaum getestet worden. Wie hoch ist der Anteil positiver Testergebnisse im InstMikroBioBw ausgefallen? Wie sieht das im Vergleich zu den Ergebnissen in Land und Bund aus?
Oberstarzt PD Dr. Wölfel: Der relative Anteil positiver Nachweise war in unserem Labor in verschiedenen Phasen des Ausbruchs recht unterschiedlich. Zu Anfang haben wir fast ausschließlich die ersten COVID-19 Patienten in Schwabing untersucht. Die Proben, die dabei genommen wurden, waren natürlich, zumindest am Anfang, nahezu immer positiv. Als sich das Virus dann im März in Deutschland weiter ausgebreitet hat, haben wir Einsendungen aus allen Bundesländern erhalten. Dabei waren etwa 10 % unserer Tests positiv. Das hat auch dem Anteil von SARS-CoV-2 Nachweisen in anderen Laboren entsprochen. Mittlerweile zeigen die Eindämmungsmaßnahmen sehr gute Wirkung, sodass wir bei den Testungen des medizinischen Personals z.B. in den Bundeswehrkrankenhäusern praktisch keine positiven Nachweise mehr haben. Ich hoffe, das bleibt so, aber wir halten in jedem Fall unsere großen Testkapazitäten noch einige Zeit weiter bereit.
WM: Haben Sie inzwischen im Institut genug Reagenzien, um durchhaltefähig zu sein auch im Hinblick auf eine mögliche „zweite Welle“ im Herbst?
Oberstarzt PD Dr. Wölfel: In der Tat hatten wir ganz zu Anfang das Coronavirus-Ausbruchs Versorgungsschwierigkeiten bei einigen Laborreagenzien. Zum Glück sind wir ein Forschungsinstitut mit vielen hochqualifizierten und kreativen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern. Wenn ein bestimmtes Reagenz nicht mehr verfügbar war oder ein Gerät wegen fehlender Plastikware nicht mehr benutzt werden konnte, haben wir einfach eine neue Labormethode entwickelt, um den Engpass zu umgehen. Wenn es darum geht, das Erbgut aus dem Virus aufzureinigen, können wir das z. B. mittlerweile auch mit einfachsten Chemikalien und sogar unter Nutzung von Klopapier. Als mir eine unserer Wissenschaftlerinnen von diesem Verfahren berichtet hat, habe ich es erst für einen Scherz gehalten. Es ist aber tatsächlich möglich, die Erbsubstanz des Virus aus Patientenproben an die Zellulosefasern in Klopapier zu binden und so für einen PCR-Test aufzureinigen.
Alle diese neuen Verfahren bedeuteten natürlich jedes Mal erneute Validation, um die hohe Qualität unserer medizinischen Untersuchungen sicherzustellen. Ich bin sehr stolz auf mein Team, das hier hervorragende Arbeit geleistet hat! Wir haben jetzt, alleine für den Erbgutnachweis des Virus, mehr als zehn verschiedene Labormethoden. Eine davon haben wir bereits wenige Tage nach dem ersten deutschen COVID-19 Fall an das Labor des Bundeswehrzentralkrankenhauses Koblenz weitergegeben. Damit war man auch dort auf die ersten eigenen Fälle gut vorbereitet. Auch unser Schwesterinstitut, das Institut für Radiobiologie der Bundeswehr, hat uns mit seiner Geräteausstattung geholfen. Die Kameradinnen und Kameraden haben sich sofort bereit erklärt mit uns zusammen Coronavirus-Diagnostik durchzuführen und so die Kapazitäten im Sanitätsdienst noch weiter zu erhöhen. Später haben wir unsere Methoden auch noch mit den veterinärmedizinischen Abteilungen der Zentralinstitute in Kiel und München geteilt. Dort können auch sehr viele PCR-Tests durchgeführt werden, wenn die humanmedizinischen Kapazitäten nicht ausreichen sollten.
WM: Welche Schutzmaßnahmen vor einer Infektion mit SARS-CoV-2 haben Sie im Institut für Ihre Mitarbeiter implementiert?
Oberstarzt PD Dr. Wölfel: Wie gesagt, beschäftigen wir uns am Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr schon immer mit gefährlichen Krankheitserregern. Wir haben daher ohnehin umfangreiche Schutzmaßnahmen im Laborbetrieb etabliert. Dazu gehört das Arbeiten in Sicherheitswerkbänken, aber auch das Tragen von Schutzausrüstung in unserem Sicherheitslabor der biologischen Schutzstufe 3. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sind es gewohnt mit den Erregern von Milzbrand, Pest, Affenpocken oder sogar Ebola-Verdachtsproben im Labor umzugehen. Deshalb mussten wir keine neuen Infektionsschutzmaßnahmen einführen.
WM: Im Rahmen der Amtshilfe hat das InstMikroBioBw Unterstützung für die Regierung von Oberbayern und die Landeshauptstadt München geleistet. Um welche Maßnahmen hat es sich hier gehandelt?
Oberstarzt PD Dr. Wölfel: Auf Bitten des bayerischen Staatsministeriums des Inneren untersuchen wir Verdachtsproben von Schlüsselpersonal der Sicherheits- und Gesundheitsbehörden. Die Proben werden dabei durch Personal der Abteilung F, MedABC Schutz der Sanitätsakademie genommen und dann bei uns getestet. Außerdem unterstützen wir die Krisenstäbe der Stadt München und der Münchner Feuerwehr bei der Gesundheitsüberwachung ihres Personals.
WM: In einer eindrucksvollen Aktion konnten Sie auch für den Einsatzgruppenversorger „Berlin“ eine vollständige COVID-19 Diagnostik an Bord beim Auslaufen ins Mittelmeer ermöglichen. Wie sind Sie dort vorgegangen?
Oberstarzt PD Dr. Wölfel: Die Bitte zur Unterstützung des Schiffsarztes der „Berlin“ kam an einem Freitagmittag. Der Marinesanitätsdienst war selbst nur sehr kurzfristig vom Auslaufen der „Berlin“ in das Mittelmeer informiert worden. Eine notwendige Quarantänephase sollte auf dem Weg ins Einsatzgebiet durchlaufen werden. Allerdings war auf der „Berlin“ keine Nachweismöglichkeit für das SARS-CoV-2 vorhanden. An unserem Institut haben wir zum Glück einige Erfahrung mit der Entwicklung von Diagnostik für ungewöhnliche Einsatzorte. Es war uns schnell klar, dass wir auf ein Gerät der ABC-Abwehrkräfte der Bundeswehr an Bord der „Berlin“ zurückgreifen müssen. Für die ABC-Abwehr steht nämlich ein PCR-Gerät an Bord zur Verfügung. Um dafür schnell einen COVID-19 Test entwickeln zu können, haben uns die Kameraden der ABC-Abwehr in nur 3 Stunden ein Gerät aus Sonthofen ins Labor gebracht. Eines unserer Entwicklungsteams hat dann den Corona-Test auf dem etwas älteren PCR-Gerät in nur fünf Tagen zum Laufen gebracht. Nachdem wir sicher waren, dass der Test genauso gut mit Patientenproben funktioniert wie unser eigener Test, wurden alle nötigen Reagenzien per Kurier nach Nordholz gebracht und von dort mit dem Hubschrauber auf die „Berlin“ geflogen. Ein medizinisch-technischer Assistent der Marine hat noch bis tief in die Nacht den ersten erfolgreichen Probelauf an Bord durchgeführt. Wir haben ihn dabei über eine Satellitenverbindung direkt aus München angeleitet. Der Kommandant der „Berlin“ konnte dann morgens mit dem Wissen einer sicheren COVID-19 Diagnostik auf seinem Schiff ins Einsatzgebiet fahren.
WM: Thema Antikörpernachweise. Gerade in den letzten Tagen wird sehr viel darüber geschrieben. Gibt es inzwischen Testverfahren, auch am InstMikroBioBw, mit einer ausreichend hohen Sensitivität und Spezifität? Wie stehen Sie zu flächendeckenden Seroprävalenztests, z. B. in der Bundeswehr?
Oberstarzt PD Dr. Wölfel: Die Antikörper-Testungen gegen SARS-CoV-2 sind eine ganz besondere Herausforderung in dieser ohnehin schon komplizierten Corona-Krise. Einige, darunter auch Führungskräfte in der Politik und der Bundeswehr, erwarten davon die Lösung vieler Probleme. Bei uns am Institut haben wir alle Möglichkeiten der modernen Antikörperdiagnostik und entwickeln selbst Tests zum Nachweis der Immunantwort gegen SARS-CoV-2. Zusätzlich bewerten wir fortlaufend neuen Testverfahren die von der Industrie angeboten werden.
Leider ist das Thema COVID-19 Antikörperdiagnostik, wie oft in der Wissenschaft, nicht so einfach: Antikörper entstehen im menschlichen Körper, wenn sich das Immunsystem mit einem Krankheitserreger auseinandersetzt. Je intensiver diese Auseinandersetzung, z.B. bei einer schweren Lungenentzündung, desto stärker und anhaltender ist auch die Immunantwort. Wir wissen aber mittlerweile, dass viele SARS-CoV-2 Infizierte nur milde Krankheitsverläufe haben oder sogar gar nicht bemerken infiziert zu sein. Einige dieser Menschen scheinen auch nur wenig Antikörper und das nur über kurze Zeit zu bilden. Bedenkt man die Verwandtschaft des SARS-CoV-2 mit anderen Coronaviren, die bei uns regelmäßig Erkältungskrankheiten auslösen, dann ist das eigentlich nicht verwunderlich. Denn gerade an diesen Erkältungs-Coronaviren kann man nach einigen Jahren immer wieder erkranken. Außerdem können sich Antikörper gegen diese Erkältungs-Coronaviren in bestimmten Labortests manchmal wie scheinbare SARS-CoV-2 Antikörper verhalten, ohne jedoch Schutz gegen COVID-19 zu bieten. Um den Unterschied herauszufinden, muss man einen recht aufwändigen virologischen Test, den sogenannten Neutralisationstest machen. Nur mit diesem Test weiß man derzeit ganz genau, ob vor einer Coronavirus-Infektion schützende Antikörper im Blut sind. Wir führen derzeit sehr viele solcher Tests bei uns am Institut durch und arbeiten auch an alternativen Bestätigungsverfahren.
Seroprävalenzuntersuchungen in der Bevölkerung und auch in der Bundeswehr sind aus meiner Sicht sinnvoll. Allerdings muss man sicher sein durch die verbreiteten Antikörper gegen Erkältungs-Coronaviren keine falschen Daten zu erheben.
WM: Gibt es inzwischen wissenschaftlich belastbare Aussagen zu der Dauer einer möglichen Immunität nach einer überstandenen SARS-CoV-2 Infektion?
Oberstarzt PD Dr. Wölfel: Wir stehen hier noch recht weit am Anfang der wissenschaftlichen Untersuchungen. Seitdem die ersten Fälle in Deutschland Ende Januar 2020 aufgetreten sind, verfolgen wir den Verlauf der Immunantwort der ersten Patienten hier bei uns am Institut. Dabei zeigen sich ganz unterschiedliche Verläufe der Antikörperwerte im Blut: Bei einigen Patienten sind sie nach der Infektion angestiegen und recht konstant, bei anderen Patienten gehen die Antikörperwerte allerdings bereits nach 90 Tagen zurück. Zum Glück ist ein Schutz durch Antikörper nicht der einzige Weg der Immunantwort. Es gibt außerdem noch den Schutz durch Immunzellen im Körper. Wie gut diese zelluläre Immunantwort gegen SARS-CoV-2 ist, untersuchen wir gerade zusammen mit anderen Forschungsgruppen in Deutschland. Leider ist das sehr aufwendig und kann nicht ohne weiteres in jedem Krankenhauslabor durchgeführt werden. Für die immer wieder diskutierten Immunitätsausweise sehe ich im Moment noch keine ausreichende wissenschaftliche Datengrundlage.
Wir müssen erst noch mehr darüber lernen, wie sich eine Immunität gegen SARS-CoV-2 entwickelt und wie lange sie belastbar anhält.
WM: Letzte Frage: Was würden Sie sich für Ihr Institut zur noch besseren Erfüllung Ihrer Aufgaben im Rahmen der Nachweise von Covid-19 wünschen?
Oberstarzt PD Dr. Wölfel: Das Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr ist eine hochspezialisierte Einrichtung des Sanitätsdienstes. Die mittlerweile mehr als die 90 Männer und Frauen, die am Institut arbeiten, verfügen über außergewöhnliche wissenschaftliche und technische Fähigkeiten. Ich kenne das Institut seit 2003 und es ist toll zu sehen, wie hervorragend alle militärischen und zivilen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in der Corona-Krise ohne Pause zusammenarbeiten. Die Organisationsstrukturen für das Personal sind allerdings seit 2004 nicht mehr grundlegend überprüft worden. Sie sind dem wissenschaftlichen Fortschritt der letzten 16 Jahre einfach nicht mehr angemessen. Für so einen Einsatz wie jetzt in der Corona-Krise mussten wir alle unsere Personalreserven einsetzten. Um auch bei der nächsten Pandemie noch genauso gut reagieren zu können, wäre aus meiner Sicht die Anpassung der Personalorganisation des Instituts an die wissenschaftliche Realität und an die aktuellen Anforderungen der Bundeswehr dringend erforderlich.
WM: Herr Oberstarzt, wir bedanken uns für das sehr interessante Gespräch und wünschen Ihnen und Ihrem Institut weiter große Erfolge bei der Bewältigung der COVID-19 Pandemie.
Datum: 24.11.2020
Wehrmedizin und Wehrpharmazie 2/2020
