Screening auf SARS-CoV-2 mithilfe von Corona-Spürhunden in Ruanda: Schnell und kostengünstig

Die Ergebnisse einer aktuellen Studie belegen, dass Corona-Spürhunde eine kosten- und zeitsparende Methode darstellen, um SARS-CoV-2-infizierte Menschen zu erkennen. Das Verfahren ist zum Screening großer Menschenmengen geeignet.

Ein ruandisch-deutsches Forschungsteam zeigte in einer Studie auf dem afrikanischen Kontinent, dass sich mit dem Einsatz ausgebildeter Corona-Spürhunde an Flughäfen Zeit und Kosten drastisch reduzieren lassen, wenn Reisende auf das Coronavirus getestet werden sollen. Je länger die Pandemie andauert, desto mehr werden die Kosten für die Tests zu einem Problem. „Deshalb sollten günstige und wirksame Methoden in Betracht gezogen werden“, sagt Professor Dr. Holger Volk, Leiter der Klinik für Kleintiere der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo), der die Studie leitete. Ihre Ergebnisse veröffentlichte das Forschungsteam in der Fachzeitschrift „Frontiers in Medicine“.

Das Verfahren lässt sich zudem problemlos für das Screening von großen Menschenmengen einsetzen. Professor Leon Mutesa, Direktor des Zentrums für Humangenetik im College für Medizin und Gesundheitswissenschaften an der Universität von Ruanda und ebenfalls leitender Wissenschaftler des Projekts, sagte: „Die Ergebnisse der Studie deuten darauf hin, dass ausgebildete Hunde COVID-19-Patienten anhand von Achselschweißproben mit guter Sensitivität und hervorragender Spezifität genau unterscheiden können. Dies zeigt, dass das Konzept zuverlässig ist.“ Gashegu Misbah, Direktor der One Health Unit am Rwanda Biomedical Center, fügte hinzu: „Unsere Ergebnisse sind eine Empfehlung, dieses Verfahren zur COVID-19-Erkennung breiter einzusetzen.“

Die Vorteile: Die Hunde „arbeiteten“ preiswerter und schneller

Der Einsatz von Corona-Spürhunden erwies sich in der aktuellen Studie günstiger als Antigen-Schnelltests. Die Kosten für die Untersuchung von 5.253 Proben mit dem Antigen-Schnelltest betrugen etwa 14.000 US-Dollar, das entspricht 2,67 US-Dollar pro Probe.

Die für die Tests benötigte Zeit war mit den Spürhunden ebenfalls kürzer: Mit den Tieren lagen die Ergebnisse nach drei Stunden vor. Mit Antigen-Schnelltests betrug die Wartezeit elf Stunden. Dabei wurden bis zu 50 Proben innerhalb von drei Minuten untersucht.

Testgenauigkeit

Das internationale Team führte die Studie von August bis September 2021 während der Delta-Welle durch. Die Sensitivität (Erkennung positiver Proben) des SARS-CoV-2-Nachweises lag zwischen 75,0 und 89,9 Prozent für die Hunde mit der niedrigsten bzw. höchsten Leistung. Die Spezifität (Erkennung negativer Proben) lag zwischen 96,1 und 98,4 Prozent. Von Januar bis März 2022 führte das Team eine zweite Testphase durch. Sie fiel mit der Omikron-Welle zusammen: Die Sensitivität sank deutlich, während die Spezifität bei allen vier Hunden über 95 Prozent blieb. Dies zeigt, dass die Spürhunde für jeden Virus-Stamm trainiert werden müssen. Die Tiere riechen nicht das Virus selbst, sondern flüchtige organische Verbindungen, die die Körperzellen während einer Infektion produzieren.

Dr. Sabin Nsanzimana, ehemaliger Generaldirektor des Rwanda Biomedical Centre, kommentierte die Studie: „Dieses höchst innovative Projekt war eine der vielen Maßnahmen, die wir zur Bekämpfung der aktuellen Pandemie ergriffen haben. Die Ergebnisse der Arbeiten sind nicht nur jetzt hilfreich, sondern geben uns auch ein Instrument für künftige Pandemien an die Hand.“

Die Autoren weißen abschließend daraufhin, dass, obwohl Hunde Potenzial als Echtzeit-Detektoren von sogenannten VOCs  (Volatile Organic Compounds) haben, die SARS-CoV-2-infizierte Menschen absondern, die Tiere ein intensives Training im Vorfeld benötigen und eine sorgfältige Auswahl der leistungsstärksten Hunde vor dem Einsatz vorgenommen werden sollte. Interessanterweise könnte die Variation der Leistung von Hunden durch neu auftretende COVID-19-Varianten beeinflusst werden, weshalb regelmäßige Auffrischungskurse für eine bessere Infektionskontrolle dringend empfohlen werden, so die Autoren weiter. Da der Einsatz von Geruchsspürhunden zunimmt, ist es außerdem wichtig, Vorsichtsmaßnahmen zu treffen, um ein Ansteckungsrisiko zu vermeiden, während Hunde mit infizierten menschlichen Proben interagieren. Im Rahmen der Studie wurden maßgeschneiderte Probenhalter mit doppelten Schutzsystemen entwickelt, um die Hunde vor Infektionen zu schützen. Holger Volk sagte: „Es war mir eine große Ehre, mit den exzellenten Forschern in Ruanda zusammenzuarbeiten. Alle wissenschaftlichen Mosaiksteine fügen sich nun zusammen und ergeben ein klares Bild, dass der Geruchssinn des Hundes für die Erkennung von SARS-CoV-2-Infizierten unübertroffen ist.“

Auch der deutsche Botschafter in Ruanda, Dr. Thomas Kurz, zeigte sich hochzufrieden mit der erfolgreichen Kooperation: „Wir freuen uns, dass unsere Unterstützung für dieses gemeinsame Forschungsprojekt in Ruanda zu einer weiteren Methode zur Eindämmung der Pandemie geführt hat.“

 

Über den Geruchssinn des Hundes

Seit Beginn der Domestizierung nutzt der Mensch die außergewöhnlichen Geruchsfähigkeiten von Hunden, um Beute zu jagen, aber auch, um sich selbst vor Raubtieren zu schützen. Heutzutage werden Hunde zunehmend auch im Bereich der medizinischen Forschung zur Geruchserkennung eingesetzt. Sie sind in der Lage, infektiöse und nicht-infektiöse Krankheiten wie verschiedene Krebsarten, Malaria, bakterielle und virale Infektionen zu erkennen (Jendrny et al., 2021). Der Geruchssinn des Hundes ist unübertroffen und mit dem Geruchssinn des Menschen nicht zu vergleichen. Hunde haben mehr als 1.000 Gene fürs Riechen, eine größere Nasenoberfläche, einen optimierten Luftstrom zum Riechen, 40-mal mehr Riechrezeptorzellen (200 bis 300 Millionen gegenüber 5 bis 8 Millionen beim Menschen) und ein zusätzliches Geruchssystem (vomeronasales Organ) um einige Beispiele zu nennen. Ein Exempel veranschaulicht die Geruchsfähigkeit von Hunden: Ein Hund ist in der Lage den Tropfen einer Flüssigkeit in 50.000.000 Litern Wasser, das entspricht 20 Schwimmbecken olympischer Größe, zu erkennen.