Bioterror in der Wurst

Einleitung

Die deutlich veränderte Sicherheitslage in Europa führte zur Refokussierung der militärischen Fähigkeiten auf Landes- und Bündnisverteidigung. Durch den Einmarsch der Russischen Armee in die Ukraine hat sich die Sicherheitslage zusätzlich verschärft, sodass im Rahmen der hybriden Kriegsführung in Europa und gegenüber der NATO auch Auswirkungen spürbar sind, wie auch z. B. Sabotagewarnungen zugenommen haben. Der Blick in das Kriegsgeschehen in der Ukraine verdeutlicht zudem die hohe strategische und taktische Bedeutung der Logistik. Ungeachtet der hohen Bedeutung einsatzbereiter Waffensysteme gilt es in bewaffneten Konflikten auch die Versorgung der kämpfenden Truppe mit Lebensmitteln und Trinkwasser sicherzustellen. Die Absicherung der Versorgungswege mag vordringlich Aufgabe des Lebensmittelunternehmers und seiner Logistik sein, jedoch dürften je nach Lage vor Ort die Möglichkeiten begrenzt sein. Meldungen, seien sie real oder fiktiv (sog. „fake news“), führen in einer angespannten logistischen Lage zu erheblicher Verunsicherung von Bevölkerung und Truppe. Real auftretende lebensmittel- oder trinkwasserbedingte Infektionen haben einen erheblichen Einfluss auf die Einsatzfähigkeit der Truppe. Ziel der eingesetzten diagnostischen Fähigkeiten muss es daher einerseits sein, schnellstmöglich den sicheren Ausschluss zu führen oder aber mit Hilfe dem Stand der Technik entsprechender Verfahren eine belastbare Verifizierung zu ermöglichen. Bei dem sicheren Ausschluss sind grundsätzlich gezielte bzw. gerichtete Verfahren von nicht gezielten Verfahren, sog. „open view-Diagnostik“ abzugrenzen

Schnellmethoden – was geht und was ist realistisch?

Herkömmliche in der Routine eingesetzte Nachweisverfahren existieren für eine Reihe relevanter Lebensmittelinfektionserreger. Diese basieren entsprechend der Erregerbiologie auf kulturellen Nachweisverfahren, die für den gezielten sensitiven Nachweis oder den Ausschluss mehrtägige Inkubationszeiten erfordern. Am Beispiel der Salmonellen im Lebensmittel erfordert dies vier bis fünf Tage. Ein sicherer Ausschluss im verkürzten Verfahren mit ausreichender Sensitivität bedarf trotz hochsensitiver Real Time PCR 22 bis 24 Stunden. Neu etablierte und validierte isothermale Nachweismethoden wie die LAMPA ermöglichen den sicheren Ausschluss innerhalb von 20 Stunden. Eine weitere Verkürzung der Inkubationszeiten zur Anreicherung dürfte aufgrund der Erregerbiologie und Wachstumsansprüche kaum möglich sein. 

Sofern ein schnellerer Ausschluss erforderlich sein sollte, könnten je nach Erreger risikoorientierte Nachweisgrenzen einen zusätzlichen Handlungsspielraum ermöglichen, die es allerdings interdisziplinär vorsichtig abzuwägen und festzulegen gilt. Insbesondere bei Erregern mit anspruchsvollem Wachstum wie Campylobacter könnte auf diese Weise eine Einschätzung des Gefährdungspotenzials mittels LAMP auf diese Weise bereits nach 24 Stunden erfolgen. Derart sensitive Nachweisverfahren sind somit für den gezielten Nachweis geeignet. Bei einer unspezifischen Gefährdungslage wäre das zu prüfende Spektrum möglicher Erreger jedoch kaum abzudecken. Direkte Nachweisverfahren, wie sie in der Lebensmittelvirologie nach komplexer Vorbereitung und Aufreinigung eingesetzt werden, erfordern einen nicht unerheblichen zeitlichen und materiellen Aufwand, sodass sie eher spezialisierten Laboratorien vorbehalten sind und noch keinen Eingang in die Routinediagnostik erfahren haben.  

Klassische kulturelle Verfahren sind die Grundlage jeder Verifizierung

Moderne Sequenziertechnologien (NGS) erfahren einen zunehmend breiteren Einsatz auch in der Routinediagnostik. Das Haupteinsatzgebiet derzeit dürfte die Sequenzierung ganzer Erregergenome („whole genome sequencing“ – WGS) sein, um so neben der Identifizierung mit Hilfe bioinformatischer Algorithmen auch weitere Untersuchungen in silico zu ermöglichen. Dies können neben dem Nachweis von Virulenzfaktoren oder Resistenzgenen auch weitergehende phylogenetische Analysen sein, die die Aufklärung natürlicher Ausbruchsgeschehen oder forensisch verwertbare Daten bei einem potentiell artifiziellen Einsatz ermöglichen. Diese Untersuchungen basieren grundsätzlich auf Isolaten oder erfolgen nach Anzucht in der Zellkultur. Daher werden auch in Zukunft klassische kulturelle Methoden erforderlich sein und können trotz des technischen Fortschritts nicht durch andere Nachweismethoden abgelöst werden. Gleichzeitig ergibt sich die Frage der Standards, die auch innerhalb der Bundeswehr sowohl in Form von Isolaten aber auch einer gemeinsam genutzten Referenzdatenbank für unterschiedliche Fragestellungen vorliegen müssen. Je nach Einsatzgebiet oder Region muss die eigenständige Wahrnehmung dieser Aufgaben möglich sein. Dessen ungeachtet sollten die Chancen dieser Technologie für die Intensivierung zivil-militärischer Kooperationen genutzt werden. Ideal wäre auch hier wieder ein approbationsübergreifender Ansatz im Sinne des „One Health“-Ansatzes, denn nur durch die Kenntnis von Routine und natürlichen Ausbruchsgeschehen gepaart mit diagnostischer Kompetenz für die jeweils zur Verfügung stehenden Probenarten lassen sich ungewöhnliche biologische Ereignisse erst identifizieren und bestätigen. 

Open View-Diagnostik in der Lebensmittel- und Trinkwassermikrobiologie

Schwieriger stellt sich die Lage im Falle unspezifischer Szenarien dar, wenn gezielte oder gerichtete diagnostische Verfahren mangels zur Verfügung stehender Kapazitäten kaum noch einsetzbar sind. Die gem. geltender Rechtsgrundlagen gelisteten Erreger, bei deren Anwesenheit im Lebensmittel und / oder Trinkwasser von Gesundheitsgefährdung auszugehen ist, stellen nur einen Bruchteil der relevanten biologischen Risiken dar. 

Nach Einschätzung der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit EFSA sind grundsätzlich alle über Lebensmittel oder Trinkwasser übertragbaren Infektionserreger respektive deren Toxine potentiell als biologisches Risiko relevant. Um dieser Einschätzung diagnostisch besser begegnen zu können, sind sog. „open view-Verfahren“ erforderlich, die eine ganzheitliche Betrachtung ermöglichen. NGS-basierte Systeme haben bei der Untersuchung klinischer Proben mit niedrigem genomischem Hintergrund (z. B. Serum oder Liquor) Erfolge beim Nachweis unbekannter Krankheitserreger vorweisen können. Der Versuch Vergleichbares für die Untersuchung von Trinkwasser zu ermöglichen, scheitert derzeit noch an der geringeren Sensitivität gegenüber anderen molekularen oder kulturellen Verfahren. Im positiven Fall dürften derart gewonnene Daten sehr hilfreich sein, ein negatives Ergebnis hat momentan nur eine sehr eingeschränkte Aussagekraft. Je nach Komplexität des zu untersuchenden Probenmaterials (Serum vs. Organprobe, Human- vs. Tiermedizin, Trinkwasser vs. Lebensmittel) sind hier noch erhebliche methodische Weiterentwicklungen erforderlich. Darüber hinaus sind dringend standardisierte Methoden bei dem diagnostischen Einsatz von NGS sowohl für die Sequenzierung als auch die bioinformatische Auswertung erforderlich. In einem ressortübergreifenden Ansatz sollen beispielsweise unter Beteiligung der Bundeswehr Empfehlungen und Anforderungen für ein deutschlandweites WGS-gestütztes Surveillancesystem inklusive standardisierter Auswerteroutinen erarbeitet werden.

Ausblick

Um den Herausforderungen auch bei ungewöhnlichen biologischen Ereignissen im Lebensmittel-/Wasserbereich begegnen zu können sind bereits auf NATO-Ebene vorgegebene Standards im Bereich Food Defense umzusetzen. Daneben sollten die diagnostischen und analytischen Fähigkeiten des Zentralen Sanitätsdienstes dahingehend weiterentwickelt werden, dass derartige Bedrohungen ausgeschlossen oder zumindest eingegrenzt werden können. Vorhandene Expertisen im Bereich des Medizinischen A-, B- und C-Schutzes einerseits und der lebensmittelchemischen und die veterinärmedizinischen Kompetenz an den Zentralen Instituten des Sanitätsdienstes der Bundeswehr für die Lebensmittel- und Trinkwasseruntersuchung andererseits sollten einen aufeinander abgestimmten Algorithmus von der Routine über die Bestätigung bis zur Spezialdiagnostik etablieren und den sich daraus ergebenen Weiterentwicklungsbedarf mit einer gemeinsamen Strategie bearbeiten. Das im Aufbau befindliche „NGS-Netzwerk Bw“ kann hier nur ein erster Schritt sein, ebenso müssen diagnostische Verfahren für einen schnellstmöglichen Ausschluss weiterentwickelt werden, um Handlungssicherheit zu geben. Zudem müssen die Schnittstellen zivil-militärischer Zusammenarbeit zum Aufbau eines fachlich-wissenschaftlichen Netzwerkes geprüft und ggf. aktualisiert werden. Viele der hier anstehenden Fragestellungen dürften sich angesichts des weltweiten Lebensmittelhandels nur in gesamtstaatlicher Verantwortung lösen lassen.