Möglichkeiten für den weiteren Pandemie-Verlauf werden durchgerechnet. Doch welche Größen dienen dabei als Maßstab?

Zahlen und Begriffe hat die Pandemie einige im Gepäck. Um konkrete Maßnahmen ableiten zu können, ist eine gute Datengrundlage nötig. Wissenschaftler weltweit versuchen, Szenarien zu berechnen. Damit lässt sich modellieren, in welchen Rahmen sich der zukünftige Verlauf bewegen kann: für den akuten Klinikbedarf, für die Politik, Wirtschaft und die gesamte Gesellschaft.

Das Virus ist neu – und ebenso neu sind die Erkenntnisse, die fortlaufend gewonnen werden. Umso erstaunlicher ist, wie schnell Wissenschaftler und beteiligte Personen agieren und neue Errungenschaften zutage bringen. So konnte das Virusgenom in nur drei Tagen sequenziert werden. Die vollständige Entschlüsselung des Genoms dient u. a. als Grundlage für die Entwicklung der Nachweistests sowie der Medikamenten- und Impfstoffentwicklung, an der gleichermaßen mit Hochdruck gearbeitet wird.

Im Folgenden sind Begriffe, Größen für die Datengrundlage und Zusammenhänge stichpunktartig erläutert, ergänzt mit Hinweisen, wo Zahlen differenzierter zu betrachten sind.

Reproduktionszahl R

• Die Basisreproduktionszahl R₀ gibt an, wie viele Menschen ein einzelner Infizierter durchschnittlich ansteckt, solange niemand immun ist und keine Gegenmaßnahmen getroffen werden (wie Impfen, Isolierung etc.). R₀ steht also für eine Bevölkerung, in der keinerlei Immunität gegen die Erkrankung, hier COVID-19, besteht.
• Für das neue Coronavirus SARS-CoV-2 wird eine R₀ von 2–3 angenommen¹, d. h.: jeder Infizierte gibt das Virus durchschnittlich an zwei bis drei andere Menschen weiter. Zum Vergleich: R₀ der saisonalen Grippe beträgt 1,3, R₀ der Masernerkrankung 12 bis 18 (s. Robert-Koch-Institut, RKI).
• R₀ bedeutet zunächst – ohne Intervention – ein exponentielles Wachstum: Jeder Infizierte steckt ca. 2 bis 3 Mitmenschen an, diese stecken wieder 2 bis 3 an usw.
• Würde jeder Infizierter genau eine andere Person anstecken, bliebe die Zahl der Infizierten konstant. Sinkt die Basisreproduktionszahl aufgrund vieler immuner Menschen auf unter 1, kommt die Pandemie zum Stillstand.
• R₀ hängt davon ab, auf wie viele andere Personen ein Infizierter trifft, solange er ansteckend ist. Treffender lässt sich eine Übertragungsrate mit der Secondary Attack Rate (s. u.) beschreiben.
• Die Basisreproduktionszahl kann nie exakt bestimmt werden. Gründe:
  – Da Infizierte das Virus SARS CoV-2 auch ohne Symptome weiterverbreiten können, bleibt die R₀ am Anfang hoch.
  – Im Verlauf der Epidemie nimmt sie ab, weil Schutzmaßnahmen ergriffen werden.
  – Generell ist bei Tröpfcheninfektionen die R₀ in kalten Jahreszeiten etwas höher (für das neue Coronavirus wird dies noch untersucht): Personen halten sich dann vorwiegend in Räumen auf, in denen
  1. ein engerer Kontakt zwischen den Personen besteht und
  2. trockene Heizungsluft herrscht. Die Tröpfchen erfahren dann einen Verdünnungseffekt und Viren können länger als Aerosol im Luftraum schweben bzw. fast schon an einer Stelle bleiben, anstatt abzusinken. Im Freien hingegen gibt es Einflüsse durch Luftfeuchtigkeit, aber auch bei sehr trockenen Bedingungen findet zumindest Zirkulation statt. Auch sind Viren hier physikalischen Faktoren wie UV-Licht ausgesetzt. [Deshalb wird ein Aufenthalt im Freien empfohlen. Sportliche Betätigung kann zudem das eigene Immunsystem stärken. Bei all dem sollten Begrenzung der Personenzahl und Abstandsregeln aktuell weiterhin eingehalten werden. Es gibt verschiedene Aerodynamik-Modelle, wie z. B. der Universität Eindhoven, die Flugbahnen der Tröpfchenwolken z. B. beim Radfahren beschreiben, was jedoch vor allem beim Windschattenfahren relevant ist. Über die Infektionsgefahr durch Bewegung im Freien gibt es jedoch keine klaren Angaben. Nebeneinander oder versetzt hintereinander zu laufen oder Rad zu fahren unter Einhaltung der normalen Abstände sollte jegliche Gefahr aber reduzieren.]
• Alle Maßnahmen, die derzeit getroffen wurden (Hygienemaßnahmen, Kontaktverfolgung, Kontakteinschränkung), dienen dazu, die Reproduktionszahl zu senken. Man spricht dann von effektiver Reproduktionszahl. Je kleiner die Reproduktionszahl, desto flacher die Kurve. Dazu hat die Deutsche Gesellschaft für Epidemiologie eine Stellungnahme mit Modellierungen zu verschiedenen Szenarien² veröffentlicht. Es ist aber zu beachten, dass selbst bei einer aktuellen Reproduktionszahl von unter 1 (Stand: 19.04.2020) durch Lockerung der Maßnahmen diese wieder steigen wird. Zudem wird befürchtet, dass nicht nur eine größere Angleichung des Infektionsgeschehen innerhalb der Regionen stattfinden wird, sondern auch innerhalb der Altersgruppen. Dadurch könnten auch gerade ältere Menschen verstärkt medizinische Betreuung benötigen.

¹ https://www.rki.de/DE/Content/InfAZ/N/Neuartiges_Coronavirus/Steckbrief.html#doc13776792bodyText3
² https://www.dgepi.de/de/aktuelles/article/aktualisierte-stellungnahme-der-deutschen-gesellschaft-fuer-epidemiologie-dgepi-zur-verbreitung-des-neuen-coronavirus-sars-cov-2/109

Sekundäre Attack Rate

• Die Attack Rate (AR) beschreibt den Anteil an Personen, die nach einer bestimmten Exposition erkrankt sind.
  Die sekundäre Attack Rate gibt an, auf wie viele Kontaktpersonen ein Infizierter das Virus tatsächlich übertragen hat ¹.
• In einer Studie ² mit den ersten Coronafällen in Deutschland, dem frühen Münchener Ausbruch, wurde festgestellt, dass die größte Übertragung im Haushalt stattfand. Die Autoren der Studie gehen dabei von ca. 10 % aus, bei Arbeits- und Freizeitkontakten läge sie etwas darunter. Im Alltagsgeschehen jedoch ist das Zeitfenster für eine Infektion größer. Denn die Infektion beginnt laut RKI 2–3 Tage vor Auftreten der Symptome und dauert im Durchschnitt 5–6 Tage, in einigen Fällen bis zu 14 Tagen. Da durch das Gesundheitsamt und Isolationsmaßnahmen jedoch eingegriffen wurde, müsste dies in den tatsächlichen Übertragungszahlen berücksichtigt werden. Prof. Drosten der Charité Berlin geht daher von einer etwas höheren Secondary Attack Rate als 10 % aus.
• Die sekundäre Attack Rate kann die Übertragungsrate in der Realität nicht exakt widerspiegeln, solange nicht Kontaktnähe und -dauer in die Modellrechnung mit berücksichtigt werden.

¹ Centers für Desease Control and Prevention: https://www.cdc.gov/csels/dsepd/ss1978/lesson3/section2.html
² The Lancet: Outbreak of COVID-19 in Germany Resulting from a Single Travel-Associated Primary Case

Durchseuchungsrate und Herdenimmunität

• Die Durchseuchungsrate gibt an, wie verbreitet ein Erreger in einer bestimmten Population ist.
• Eine hohe Durchseuchungsrate bewirkt, dass sich das Virus nicht mehr ausbreiten kann. Das Virus findet nicht schnell genug einen neuen Wirt, um sich dort zu vermehren und sich so weiter zu verbreiten. Dies bewirkt – ebenso wie eine flächendeckende Impfung – eine Herdenimmunität.
• Herdenimmunitätsschwelle: Jede Infektionskrankheit hat eine charakteristische Basisreproduktionszahl (s. o.). Anhand dieser lässt sich die Herdenimmunitätsschwelle ermitteln. Wie viele Menschen müssen immun sein, damit eine Herdenimmunität auftritt, die auch Ungeschützte vor der Ansteckung schützt? In die Berechnung¹ fließt mit ein, dass die tatsächliche Infektiosität immer geringer ist, weil in jeder Bevölkerung ein Anteil gegen jede Infektion bereits immun ist. Auf den Seiten des RKI ist das Prinzip Herdenimmunität anschaulich beschrieben.
  Für SARS-CoV-2 hatte man zunächst eine Herdenimmunitätsschwelle von 65–70 %angenommen. Das würde bedeuten: Solange es noch keinen Impfstoff gibt, wäre die Pandemie erst vorüber, wenn sich 65–70 % der Menschen infiziert und erholt hätten und dann immun wären. Aber: Aktuelle Erkenntnisse zeigen, dass die Immunität bei COVID-19 anders verläuft (s.a. Impfung und Immunisierung bei COVID-19, letzter Abschnitt: „Wie sind die Aussichten?“. Eine fixe Angaber zur Herdenimmunität kann demnach nicht mehr mit einer verlässlichen Aussagekraft herangezogen werden.

¹ Gregg N. Milligan, Alan D. T. Barrett: Vaccinology. Wiley, 2015, ISBN 978-1-118-63628-2

Verdopplungsrate (Epidemic Doubling Time)

• Sie ist durch die Zeit definiert, die es dauert, bis jeweils doppelt so viele Menschen infiziert sind.
• Sie ist abhängig von der Zahl der durchgeführten Tests und von der Geschwindigkeit der Meldeverfahren. Zu Letzteren wird die Nutzung einer Tracking-App diskutiert. Die App kann den Verwaltungsapparat unterstützen und so eine Nachverfolgung schneller bewerkstelligen, um der Infektionsausbreitung entgegenzutreten (s. u., Intensivmedizin).
• Auch wenn sich die Verdopplungsrate verlangsamt, kann die Zahl der Krankenhausbetten und Beatmungsgeräte knapp werden. Initiativen und Kooperationen bieten hier wertvolle Unterstützung, wie z. B. hier (Hilfsangebote gelistet nach: Medizintechnik/Beatmungsgeräte, Schutzkleidung, Diagnostik, Telemedizin und Software).

Fallzahlen und Testungen

• Die Fallzahlen lassen sich den Seiten des RKI, weltweit der WHO entnehmen. Damit werden die gemeldeten, positiven Laborergebnisse erfasst.
• Nicht erfasst werden Infizierte mit unentdeckten bis leichten Symptomen. Zudem lässt sich mit den zugrunde gelegten Daten aus PCR-Testungen nur eine akute Infektion (ca. in den ersten 7 Tagen, s. u. „Viruslast und Virusnachweis“) nachweisen.
• Zur Ermittlung der Fallzahlen im Durchschnitt sind Stichproben, wie sie in Island und Österreich durchgeführt wurden, nicht aussagekräftig. Sie können nur einer Momentaufnahme dienen, nicht jedoch einer landesweit repräsentativen Situation, da die Infektion zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht einheitlich verläuft. Auch die „Gangelt“-Studie („Heinsberg“-Studie) durch Befragungen und Antikörpertests stellt nach eigenen Angaben der Bonner Forscher um den Virologen Hendrik Streeck eine hochprävalente Situation dar, da Gangelt aufgrund des akuten Infektionsherds nach Fasching stark betroffen war. Aktuell gibt es nur Befunde mit zufällig verteiltem Infektionsgeschehen, da wir noch am Anfang der Epidemie stehen.
• Die Anzahl der aktuell durchgeführten PCR-Testungen (s. u.), die fortlaufend durch hochtechnologische Apparaturen erhöht wird, sind im aktuellen Lagebericht des Robert Koch-Instituts und im Epidemiologischen Bulletin veröffentlicht. Dort finden sich auch Angaben zu Lieferschwierigkeiten von europaweit geforderten PCR-Reagenzien, was eine schnelle, groß angelegte Testung einschränkt.
• Für die Ermittlung eines Ausgangszustands, Überblick über das Infektionsgeschehen und zur Steuerung des Personals im Krankenhaus sowie auch des öffentlichen Lebens muss eine breit verteilte und großflächige Bevölkerung sowie die Geschwindigkeit der Infektionen erfasst werden. Hier werden teilweise Antikörper-Testungen (s. u.) eingeführt werden, selbst wenn der Anteil an Antikörper-Positiven in der Bevölkerung aktuell noch gering ist. Das RKI hatte großflächige Antikörper-Testungen angekündigt (RKI-Pressemitteilung). Mittlerweile hat man aber die Erkenntnis, dass vor allem bei Personen mit nur wenigen oder gar keinen Symptomen schon bald nach einer Infektion keine Antikörper im Blut mehr nachweisbar sind. Bluttests der ersten Corona-Patienten in München Ende Januar weisen bei vier der neun Patienten eine inzwischen sinkende Zahl an neutralisierenden Antikörper nach. Auch in China hat man bereits solche Beobachtungen machen können (Nature 18. Juni 2020, doi.org/10.1038/s41591-020-0965-6).Nach Ansicht vieler Virologen ließe sich damit nicht aber zwingend Rückschlüsse ziehen, dass keine Immunität mehr vorläge – vielmehr könne der Schutz weniger stabil und von kürzerer Dauer sein. Wie hoch der Antikörperspiegel und die Neutralisationsaktivität für einen sicheren Schutz muss, um einen ausreichenden Schutz vor der Erkrankung zu gewährleisten, ist noch nicht bekannt.
• Zukünftig weitere wichtige Daten sind die Ermittlung der Fälle pro verfügbaren Krankenhaus- und Intensivbetten, um schneller Voraussagen treffen und planen zu können. Auch die Erfassung des Krankheitsverlaufs der positiv Getesteten sowie die Rate der Infizierten, die ärztliche Hilfe benötigen, müssten für weitere Prognosen erfasst werden.

Todesfälle und Letalität

Aktuelle Angaben zu Todesfällen lassen sich – wie die Anzahl Infizierter (s. Fallzahlen) – den RKI– und WHO-Seiten entnehmen. Zu unterscheiden sind.

• Fallsterblichkeit Fall-Verstorbenen-Anteil (Case Fatality Rate, CFR): beschreibt die Zahl der gemeldeten verstorbenen Fälle bezogen auf die Zahl der gemeldeten Fälle.
• Mortalität beschreibt die Todesfälle in Bezug auf die gesamte Bevölkerung bzw. eine betrachtete Bevölkerungsgruppe.
• Letalität beschreibt die Anzahl der verstorbenen Fälle als Anteil der Zahl der (tatsächlich) erkrankten Fälle ¹. Dazu liegen keine verlässlichen Daten vor. Gründe:
  – Dunkelziffer nicht berücksichtigt. Statt Todesrate ist die „Infection Fatality Rate“, die Infektionssterblichkeit, die bessere Kennzahl, also der Anteil an Todesfällen aller Infizierten – auch von solchen, die gar keine oder nur wenige Symptome haben. Die Infektionssterblichkeit wird derzeit weiterhin auf ca. 0,7 % geschätzt.
  – Vor allem zu Beginn der Pandemie waren wenig Tests verfügbar (angegebene Infektionsrate zu niedrig und dementsprechend unklares Verhältnis Todes-zu Infektionsrate).
  – Anfangs waren die Krankenhäuser nicht auf die Epidemie vorbereitet.
  – Eine Person, die mit einer Corona-Infektion stirbt, wird statistisch als eine an Corona gestorbene Person gezählt. Die Todesursache könnte in einigen Fällen jedoch eine andere sein. Die Situation bleibt jedoch gleich: Auch für Risikopatienten muss eine medizinische Versorgung sichergestellt sein.

Inkubationszeit und Dauer der Infektiosität

• Die Inkubationszeit, also die Zeit von der Ansteckung bis zum Beginn der Erkrankung, liegt durchschnittlich bei 5–6 Tagen, max. 14 Tagen.
• Die Infektion beginnt ca. 1–2 Tage vor Auftreten der Symptome. Deshalb kann das Tragen von selbstgemachten Masken ein möglicher Schutz für andere sein. Inzwischen haben alle Bundesländer die Maskenpflicht bei engen Kontakten, wie in öffentlichen Verkehrsmitteln und beim Einkaufen, eingeführt.
• Die Infektiösität ist am Tag vor Symptombeginn am größten¹.
• Das Ende der infektiösen Periode ist laut RKI aktuell noch nicht klar definiert. In einer Studie konnten vermehrungsfähige Viren aus Rachen-Proben bis zum vierten, und aus abgehusteten Proben aus der Lunge bis zum achten Tag nach Symptombeginn nachgewiesen werden.

¹ Temporal dynamics in viral shedding and transmissibility of COVID-19, Nature Medicine, published 14.04.2020

Viruslast und Virusnachweis

PCR-Testung

Eine hohe Viruslast befindet in der 1. Woche (manchmal bis ca. 14 Tage) im Rachen und kann in dieser Zeit mit Rachen-Proben durch die PCR-Methode äußerst zuverlässig nachgewiesen werden. Mit der PCR wird hochspezifisch und sensitiv genetisches Material des Virus nachgewiesen ¹.

Antigen-Tests

Auch aktuell entwickelte Antigen-Tests weisen Virus-Material nach und könnten daher ebenfalls in der Anfangsphase zukünftig dem Nachweis dienen.

Antikörper-Tests

Ab ca. 7 Tagen findet laut RKI eine Verlagerung der Viren in die Lunge statt. Im Sputum, also durch Abhusten erhaltenem Schleim, lässt sich mit der PCR das Virus nachweisen, im Rachenabstrich dagegen kaum. Hier bietet sich der ELISA-Antikörpertest

• Die Immunfluoreszenz-Methode weist in einer Farbreaktion Antikörper gegen das Nukleokapsid-Protein, dem Hauptbauprotein des Virus, nach.
• Da Antikörper erst ab der 2. Woche gebildet werden, bedeutet ein negatives Ergebnis nicht, dass man nicht infiziert ist.
• Der Test kann eingesetzt werden, um zu prüfen, ob eine Immunität besteht. Das aufwendige Zellkulturverfahren wird gegenwärtig immer weiter optimiert. In Kürze sollen in sehr vielen Labors hochautomatisierte und validierte Tests zur Verfügung stehen.
• Problem: Zum einen ist die Verfügbarkeit validierter Immunfluoreszenz-Tests derzeit noch begrenzt. Zum anderen ist eine Kreuzreaktion mit anderen Coronaviren nicht ausgeschlossen: Hat man gerade eine Infektion mit einem der Erkältungs-Coronaviren hinter sich, können einige Wochen danach noch IgM-Antikörper aus dieser Infektion im Test gegen das neue Corona-Virus nachweisbar sein (falsch Positive). Es gibt aber weitere, ergänzende Zellkulturverfahren, wie z. B. Neutralisationstests, die die Funktion nachweisen: Befällt in Zellkultur das Virus die Serumzellen noch? Ist das nicht der Fall, hat der Patient Antikörper gebildet. Für solche aufwendigen Tests ist die jeweilige Notwendigkeit abzuklären (z. B. Priorität für klinisches Personal).
• Das RKI erachtet eine breite Testung auf SARS-CoV-2 durch spezifische Antikörper wichtig für epidemiologische Fragestellungen, um den Stand der Immunisierung in der Bevölkerung abzuschätzen. Zwar lässt sich damit noch keine flächendeckende Aussage zum Infektionsgeschehen treffen, dafür aber zu Ergebnissen wie z. B. zur Serokonversionsrate in der Bevölkerung. Gemeint ist damit der Antikörperwechsel von unspezifischen IgM- zu spezifischen IgG-Antikörpern ², die eine Immunität vermitteln.
• Auch wenn von einigen bereits verfügbaren Schnelltests momentan noch abgeraten wird (s. a. RKI), da sie noch nicht komplett validiert sind und evt. falsch negative, andererseits stark kreuzreagieren und falsch positive Ergebnisse liefern können, werden solche Schnelltests weiter geprüft und validiert. Für die künftige IVD-Verordnung bereitet sich das Paul-Ehrlich-Institut als eines der möglichen EU-Referenzlabore vor ³.
• Da sich in einigen PCR-Proben Virusmaterial auch im Darm nachweisen ließ (bisher ohne nachgewiesene Infektiösität, s. RKI), wäre generell auch Stuhl-Testung möglich. Allerdings ist hier ein komplett anderes Testverfahren vonnöten, das zudem noch validiert werden müsste.

Weitere und aktuelle Informationen zur Immunität, Immunisierung und Impfung sowie Aussichten:

Impfung und Immunisierung bei COVID-19

Coronaviren enttarnt – die Rolle des Immunsystems

¹ Akkreditierte Labore in der Medizin (ALM e.V.) und Berufsverband der Ärzte für Mikrobiologie, Virologie und Infektionsepidemiologie (BÄMI e.V.), Pressemitteilung
² Xiao DAT et al. Profile of specific antibodies to SARS-CoV-2: the first report
³ Paul-Ehrlich-Institut, newsroom https://www.pei.de/DE/newsroom/hp-meldungen/2020/200323-covid-19-nat-tests.html 

Intensivmedizin: Modellrechnungen

Es gibt einen Aspekt, der oft nicht wahrgenommen wird: Bei einem großen Teil der COVID-19-Betroffenen handelt es sich um ältere vielfach erkrankte Menschen. Dabei ist ein großer Anteil der Erkrankten schwerstpflegebedürftig oder wurde bislang palliativmedizinisch versorgt. Wird nun eine Corona-Infektion diagnostiziert, wird aus dem Patienten ein Intensivpatient. Auch hier müssen Ausstattung und Personal vorbereitet sein. Zum anderen müssen auch ethische Fragen in der Palliativmedizin geklärt werden.

Ob nun Palliativpatient, ältere Menschen oder Risikopatienten jeglichen Alters: Wie stark müssten wir die Reproduktionszahl senken, damit die Kurve hinreichend flach wird, d. h. unser Gesundheitssystem mit der Erkrankung gut fertigwerden kann? Hier stellt sich die Frage nach verfügbaren Kapazitäten (Personal, Schutzkleidung, Intensivbetten, Beatmungsgeräte) unseres deutschen Gesundheitssystems. Dazu hat die Deutsche Gesellschaft für Epidemiologie verschiedene Szenarien anhand des Faktors Anzahl Intensivbetten (derzeit rund 30.000, die jedoch mit weiteren Intensivpatienten geteilt werden müssen) errechnet. Geschätzt werden 2–6 % Intensivbehandlung und 10–20 Tage Liegedauer der Patienten. Selbst im besten Fall – 2 % Intensivbehandlung, 10 Tage Liegedauer und einer Reproduktionszahl von 1,5 – würde man sich zwar der 30.000-Betten-Kurve etwas annähern, in Peak-Zeiten sie aber noch immer übersteigen.

Anhand dieser Modellstudien wurde errechnet, dass sich die Reproduktionszahl auf 1,1 senken müsste, um eine Überbelastung der Intensivstationen zu vermeiden. Das dafür nötige Durchhalten der aktuellen Kontaktverbots-Maßnahmen über 1,5 Jahre ist mental, gesellschaftlich und wirtschaftlich nicht tragbar. Deshalb verfolgt man aktuell die Möglichkeit etwas lockereren Maßnahmen mit der Konsequenz, dass sich die Bevölkerung wieder stärker infiziert und die Reproduktionsziffer wieder stärker steigt.

Ziel dabei ist weiterhin die Isolation von Kranken und die Nachverfolgung der Kontakte, um Infektionsketten zu brechen. Dennoch müssen die Fallzahlen so klein sein, dass unsere Gesundheitsämter wieder dazu in der Lage sind, alle Fälle zu verfolgen. Dazu muss die Datengrundlage fortlaufend verbessert werden. Eine Tracking-App kann hier unterstützen. Zusammen mit Schutzmaßnahmen wie Einhaltung von Hygieneregeln, Tragen von Masken in der Öffentlichkeit (öffentliche Verkehrsmittel, Einkaufen) sowie breit angelegter Antikörper-Testung könnten diese Gegenmaßnahmen nachkorrigieren, ohne dass die Übertragungsrate wieder explodiert und die Krankenversorgung einen Kollaps erfährt. Dieses Nachkorrigieren könnte nach Einschätzung vieler Wissenschaftler ein Weg aus dem Corona-Shutdown oder eines ON-Off-Mechanismus sein. Aber auch damit würde eine Herdenimmunität noch lange nicht erreicht. Diese lässt sich dann erst durch eine Impfung erzielen.

Offene Aspekte – es gibt auch hoffnungsvolle

Doch bis es soweit ist, gibt es noch einige Aspekte, die positiven Einfluss haben könnten, wenngleich sie derzeit spekulativ sind. So sind zum einen weitere Fortschritte in der Medikamentenentwicklung zu erwarten, sodass man z. B. Risikopatienten frühzeitig medikamentös behandeln könnte.

Darüber hinaus weiß man noch zu wenig über die Infektiösität von Kindern. Erfahrungen aus Infektionsgeschehen mit anderen Coronaviren haben gezeigt, dass Kinder vergleichsweise wenig infiziert werden. Für diese Infektion mit dem neuen Coronavirus müsste man prüfen, ob Kinder nur ohne Symptome oder auf irgendeine bestimmte Art resistent sind und somit die Herdenimmunitätsschwelle herabsetzen würden.

Zur Übertragungsrate: Die Charité in Berlin hat am 30. April eine erste Studie dazu vorgenommen. Auch wenn es noch weiterer Studien bedarf, geben diese Ergebnisse – wie auch die frühe Studie aus China¹ –erste Hinweise, dass Kinder das Virus genauso übertragen wie Erwachsene. Jedoch kann die Empfänglichkeit eine andere sein.

Die Empfänglichkeit wurde in einer weiteren Studie aus Shanghai² analysiert. Grob vereinfacht hat sie ergeben, dass ein Kind (0 bis ca. 14 Jahre) etwa ein Drittel so hohes Risiko hat, das Virus zu empfangen wie ein Erwachsener. Zudem ermittelte die Studie, dass ein Ruheständler ein anderthalbmal so hohes Risiko hat wie ein Erwachsener.

Möglicherweise gibt es noch eine weitere unbekannte Immunität: Die Studie aus China beschreibt, dass innerhalb eines Haushalts nur rund 15 % Übertragung stattfindet. Hygiene- und Abstandsregeln können in einem Haushalt nur bedingt Einfluss haben. Es muss noch erforscht werden, ob und auf welcher Basis eine gewisse Immunität, eine Grundimmunität, vorliegen könnte, etwa durch frühere Infektionen mit Erkältungs-Coronaviren. Möglicherweise hat auch die Saisonalität einen Einfluss (s.o. Reproduktionszahl), auch wenn Epidemiologen hier eher einen eher geringen vermuten.

Aktuelle Informationen zur Immunität, Immunisierung und Impfung:

Impfung und Immunisierung bei COVID-19

Coronaviren enttarnt – die Rolle des Immunsystems

¹ Impact of contact tracing on SARS-CoV-2 transmission, The Lancet, April 27th
² Changes in contact patterns shape the dynamics of the COVID-19 outbreak in China, Science, April 29th

Unverkennbar ist: So plötzlich das neue Virus aufgetreten ist, so rasant laufen auch Forschungen und Studien. Es geht um den Schutz von Menschen und darum und dabei den wirtschaftlichen Schaden gering zu halten. Wichtig dabei ist, dass Daten umfassend erhoben und richtig interpretiert werden. Schließlich dienen sie als Stellschrauben für weitere Maßnahmen. Dennoch ist klar: Erst durch Impfung lässt sich die Situation in den Griff bekommen. Unterstützung für Wissenschaft und Forschung ist essenziell. Sei es durch Förderung auf politischer und wirtschaftlicher Ebene als auch auf gesellschaftlicher, bei der Akzeptanz, Bildung von Initiativen oder einfach nur Geduld gefragt sind. Das gilt sowohl für diese Epidemie als auch für jede weitere.

Der Beitrag Corona: Zahlen und Zusammenhänge erschien zuerst auf Redaktion Text Idee.

Coronavirus-Modellierungsstudien über die Entwicklung der aktuellen Pandemie lassen aufhorchen. Was bringen die Maßnahmen und welche Perspektiven ergeben sich?

Geschlossene Gewerbe und Schulen, Kontakt und- Ausgangsbeschränkungen. Weltweit werden Maßnahmen ergriffen, um die Ausbreitung des neuen Coronavirus in den Griff zu kriegen. Die Bedrohung durch das neue Coronavirus SARS-CoV-2 ist überall angekommen.

Doch damit ergibt sich eine weitere Gefahr. Schnell kommt schnell das Gefühl der Ratlosigkeit auf – oder noch fataler: des Kontroll- und Moralverlusts. Der Leiter der Virologie an der Charité Berlin, Prof. Christian Drosten ergriff im NDR-Podcast schnell die Chance, an die Vernunft zu appellieren. Klares Handeln ist jetzt gefragt.

Dass Quarantänemaßnahmen und Kontaktverbote nötig sind, ist klar. Es gibt unzählige modellhafte Darstellungen zur exponentiellen Ausbreitung. Ebenso eindeutig ist aber auch: Mit zwei oder drei Wochen sozialer Isolation ist das Problem nicht gelöst.

Denn bei einer exponentiellen Virus-Ausbreitung werden die Menschen zwar schnell immun: Eine „Herdenimmunität“ und Stopp der weiteren Virusausbreitung werden erreicht, wenn voraussichtlich 60-70 % der Bevölkerung immun sind. Gleichzeitig aber werden die Kapazitäten des weltweiten Gesundheitssystems weit überschritten und unzählige Menschen werden sterben.

Um die Tausende Tote aufgrund Infektionen mit SARS-CoV-2 zu verhindern (aktuellen Zahlen: WHO), sind langfristige Maßnahmen notwendig. Aber was bedeutet das genau?

Modellierungsstudie zur Eindämmung des Coronavirus SARS CoV-2

Am 24. März publizierten Forscher des Imperial College London eine Modellierungsstudie. Die viel beachtete Studie analysierte die wahrscheinlichen Auswirkungen mehrerer Maßnahmen auf die Eindämmung und Unterdrückung der Ausbreitung des Coronavirus weltweit. Gerade diese Prognosen haben die aktuelle britische politische Strategie maßgeblich beeinflusst. Auch in Deutschland hat sich das Bundesinnenministerium an dieser Studie orientiert.

Die Ergebnisse der Studie wurden im 9. Bericht des WHO-Kollaborationszentrums für die Modellierung von Infektionskrankheiten veröffentlicht. Das Team hat sich dabei sich auf die Auswirkungen von fünf solcher Maßnahmen, allein und in Kombination, fokussiert:

1. Isolierung folgender Personen zu Hause: diejenigen mit Symptomen der Krankheit (Husten und/oder Fieber) nach dem Auftreten der Symptome
2. Hausquarantäne: alle Haushaltsmitglieder von Personen mit Krankheitssymptomen bleiben 14 Tage lang nach dem Auftreten der Symptome zu Hause
3. „Social distancing“, wie es gerade bei uns in Deutschland und in vielen anderen Ländern gehandhabt wird: Kontakte außerhalb des Haushalts (Schule, Arbeitsplatz etc.) werden gemieden
4. „Social distancing“ der über 70-Jährigen, die am stärksten von schweren Krankheiten bedroht sind (z. B. Kontakt mit Verwandten einschränken)
5. Schließung von Schulen und Universitäten

Die Durchführung nur von einzelnen der oben genannten Maßnahmen führte in der Studie zu ernüchternden Ergebnissen. Intensivbetten für schwerkranke Patienten würden weiterhin nicht ausreichend zur Verfügung stehen, ebenso wie Beatmungsgeräte.

Die Forscher stellten bei der Modellierung fest, dass Kombinationen von Maßnahmen zu einem von zwei Szenarien führen würden:

Szenario 1 (Verlangsamung der Infektionsausbreitung):

Die Maßnahmen würden die Ausbreitung der Infektion verlangsamen, aber nicht vollständig stoppen. Jedoch würde das Gesundheitssystem etwas entlastet und die am stärksten von schweren Krankheiten bedrohten Personen geschützt. Der Höhepunkt der Infektionswelle würde über einen Zeitraum von drei bis vier Monaten im Sommer erreicht sein.

Szenario 2 (Unterdrückung der Infektionsausbreitung):

Die intensiveren Maßnahmen könnten die Übertragung zunächst unterbrechen und die Fallzahlen senken. Sobald diese Maßnahmen jedoch gelockert werden, würden die Fallzahlen wieder steigen. Dies birgt ein Risiko einer Folge-Epidemie in den Wintermonaten.

Und wie sehen die berechneten Ergebnisse der beiden Szenarien aus? Im ersten Szenario wäre die optimale Kombination folgende: häusliche Isolation der Symptom-Fälle (Punkt 1 der Liste oben), häusliche Quarantäne (Punkt 2) und soziale Distanzierung der über 70 Jahre alten Menschen (Punkt 4). Damit ließe sich die Spitzenlast im Gesundheitswesen um zwei Drittel und die Zahl der Todesfälle um die Hälfte reduzieren.

Das zweite Szenario zielt auf eine Unterdrückung des Ausbruchs. Hier wäre die gesamte Maßnahmen-Kombination erforderlich. Also auch eine soziale Distanzierung außerhalb des Haushalts (Punkt 3) und zusätzlich Schul- und Universitätsschließung (Punkt 5). Damit einhergehend müssen immer die aktuellen Krankheitsdaten betrachtet werden. So könnten Maßnahmen im Laufe der Zeit vorübergehend gelockert, aber auch schnell wieder zu verschärft werden, sobald die Fallzahlen steigen. Gerade die fortlaufende Situation in Südkorea und China sollte dazu auch einbezogen werden.

Zeitfenster für Medikamente und Impfstoffe

Dieses zweite Szenario erinnert also an On-Off-Beziehungen. Was gesellschaftspolitisch, sozial und wirtschaftlich tragbar ist, wird derzeit überall diskutiert. Die Modellrechnung besagt: Durch Kombination der Maßnahmen würde das Gesundheitssystem etwas entlastet, aber keine Herdenimmunität erreicht.

Es findet demnach eine Verschiebung statt, sobald wir uns alle wieder in der Gesellschaft treffen, türmt sich die Welle erneut auf. Jedoch mit einem Vorteil: Es ist Zeit gewonnen, um das medizinische Personal und die Versorgung aufzustocken. Vor allem aber auch Zeit, um ein Medikament zu entdecken bzw. weiterzuentwickeln.

Welche Ansätze es dazu bereits gibt, ist im Blog Coronavirus – Impfstoffe und Medikamente beschrieben.

Wie ist das mit den Tests auf Coronaviren?

Je mehr getestet wird, desto weniger Infektionen bleiben unerkannt. Es ist außerdem wichtig die Infektionsketten zu kennen um entsprechend zu reagieren. Ein wichtiger Aspekt für Voraussagen über den Epidemie-Verlauf und somit für eine Entscheidungsbasis zu weiteren Maßnahmen sind die Fallzahlen.

Doch wie lassen scih die Daten reaitätsnahl darzustellen? Dazu müsste korrekterweise auch die Dunkelziffer berücksichtigt werden, also die unentdeckten Fälle mit leichten oder unerkannten Symptomen. Bei einer hohen Dunkelziffer von nicht erfassten Fällen wird auch die Zahl der Todesfälle zu hoch dargestellt.

Der aktuell verfügbare PCR- Test ist früh im Infektionsgeschehen anwendbar. Es konnte inzwischen bestätigt werden, dass sich sehr früh im Verlauf einer SARS-CoV-2-Infektion große Mengen des Virus im Rachen befinden.

Selbst wenn in Deutschland vergleichsweise viel getestet wird, ist aktuell eine flächendeckende Testung noch nicht möglich. Bisher wird dazu das PCR-Verfahren angewandt: Bereits im Januar hat Prof. Drosten, Leiter der Charité Berlin mit seinem Team diesen Test entwicklet und weltweit zur Verfügung gestellt. Erfarung hat  der Virologe genug, bereits bei der SARS-Epidemie von 2003 konnte er den Test entwicklen und forscht seitdem noch intensiver an Coronaviren.

Das PCR-Verfahren ist zwar hochsensitiv, kommt jedoch aufgrund der großen Testzahlen an seine Grenzen. Es müssen alle Fälle getestet werden, als flächendeckende Methode kann die bisherige Labor-Methode alleine zunächst nicht dienen. Deshalb wird aktuell das Testpensum erhöht: Im Labor Berlin, Europas größtes Krankenhauslabor, werden in einer großen Hightech-Maschine die Abläufe weitgehend automatisiert, sodass als 3.000 Corona-Tests pro Tag damit möglich sind. Es sind jedoch jetzt schon Engpässe in den Diagnostiklaboren zu verzeichnen. Sowohl Fachpersonal als auch Laborausrüstung wird knapp.

Aussichten

Doch es gibt gute Aussichten: Bald sind auch Antigen-Tests verfügbar. Im Gegensatz zur PCR-Methode, welche die Nukleinsäure des Virus nachweist, werden hier spezifische Virusproteine aufgespürt. Auch wenn Antigen-Tests nicht so sensitiv sind wie die PCR-Tests, sind die Ergebnisse vielverprechend: In Validierungsstudien hat sich der Test gerade in der ersten Infektionswoche als geeignet erwiesen, da dann das Virus im Rachenabstrich in großen Mengen vorliegt. Falsch-negativ könnte der Test allerdings ab der zweiten Woche nach Infektion sein, wenn sich das Virus weniger im Rachen befindet und verstärkt in die Lunge verlagert. Da aber die klassische Testsituation der Beginn der Symptomatik darstellt, sind Antigentests ein wirklicher Lichtblick: Sie sind schnell und günstig herzustellen. So könnten sie bald die PCR-Tests ergänzen und zum Großeinsatz kommen.

Auch Antikörpertests auf den Coronavirus sind in Kürze verfügbar. Hier muss man jedoch differenzieren: Die seit einigen Tagen kommerziell verfügbaren Antikörpertests, meist aus Asien, sind noch nicht ausreichend geprüft. Sie könnten demnach eine gewisse Fehlerrate aufweisen. Es besteht also ein Risiko, dass sie ein falsch negatives Ergebnis liefern, der Test also trotz Virusbefall nicht anschlägt.

Generell gilt bei Antikörpertests: Sie weisen keine Viruspartikel nach, sondern Antikörper gegen das Virus. Das Fatale daran: Die Antikörper werden jedoch die im Laufe unserer Immunreaktion erst in der zweiten Woche, nach rund 10 Tagen, gebildet. In der Anfangsphase der Infektion ist man „blind“, ein negativer Test hat somit keine Aussagekraft.

Im umgekehrten Fall jedoch hat man es schwarz auf weiß: Ist der Test positiv, sind Antikörper gebildet. Somit ist nachgewiesen, dass die getestete Person immun ist. Antikörpertests werden aktuell intensiv geprüft, in Kürze sollen valide Antikörpertests verfügbar sein. Damit könnten großflächig Personen, allem voran aus der Gesundheits- und Pflegebranche, getestet werden, um eine mögliche Immunität festzustellen. Dies würde ein sicherer Einsatz dieser Personengruppen ermöglichen und auch knappe Ressourcen sparen, da z. B. auf spezielle Schutzausrüstung verzichtet werden kann.

Der Beitrag Coronavirus – Modellierungsstudien erschien zuerst auf Redaktion Text Idee.