AVID – Aptamerbasierte Virendetektion in Wasser und Abwasser

Im Projekt AVID entwickeln wir eine aptamerbasierte Filterkartusche, die infektiöse Viren aus Wasser und Abwasser anreichert und so einen schnellen, verlässlichen Nachweis viraler Kontaminationen ermöglicht. Damit wird erstmals eine robuste Unterscheidung zwischen infektiösen und inaktivierten Viren für die Wasseranalytik möglich.

Herausforderung

Die sichere Erfassung viraler Kontaminationen in Wasser und Abwasser ist analytisch anspruchsvoll: Viren treten in sehr niedrigen Konzentrationen auf, sind heterogen verteilt und bereits wenige infektiöse Partikel können ein relevantes Gesundheitsrisiko darstellen. Mit der EU-Verordnung (EU) 2020/741 zur Wasserwiederverwendung und der Aufnahme somatischer Coliphagen in die Trinkwasserverordnung steigt der Druck, virale Belastungen zuverlässig zu überwachen. Klassische kulturbasierte Verfahren gelten zwar als Goldstandard für die Bestimmung der Infektiosität, sind jedoch langsam, teuer und für viele humanpathogene Viren nur eingeschränkt einsetzbar. PCR-Verfahren sind schnell und sensitiv, erfassen aber auch inaktivierte Viren und überschätzen damit potenziell das Infektionsrisiko – es fehlt ein standardisierbares Verfahren, das Infektiosität und Konzentration gleichzeitig abbildet.

Ziele und Vorhaben

AVID zielt auf die Entwicklung eines einfachen, standardisierbaren Verfahrens zum Nachweis potentiell infektiöser Viren in Wasser und Abwasser. Kernstück ist eine Filterkartusche, in der spezifische Aptamere auf einem Trägermaterial immobilisiert sind und intakte Viruspartikel aus großen Wasservolumina binden und anreichern, während Störstoffe sowie freie Nukleinsäuren abgetrennt werden. Die gebundenen Viren werden eluiert und mit etablierten virusgenom-spezifischen PCR-Methoden quantifiziert – so entsteht eine Phänotyp‑Genotyp‑Kopplung (PGK) zwischen Viruspartikel und Virusgenom. Im Projekt identifizieren und optimieren wir geeignete Aptamerstrukturen (SELEX), entwickeln die PGK-Plattformmatrix bis hin zu einem Demonstrator zur Probenahme an handelsüblichen Wasserhähnen und validieren Sensitivität und Spezifität im Vergleich zu kulturbasierten Referenzverfahren. Flankierend bereiten wir IP-Schutz und Standardisierungsaktivitäten vor, um die Technologie langfristig in Normen (z. B. ISO/DIN) der viralen Wasseranalytik zu verankern.

Auswirkung 

Mit AVID steht Endanwendern ein Analyseverfahren zur Verfügung, das eine schnellere und verlässlichere Einschätzung des Infektionsrisikos durch Viren in Wasser erlaubt. Betreiber von Wasserwerken, Kläranlagen und Wasserwiederverwendungssystemen können Desinfektions-, Hygienisierungs- und Aufbereitungsprozesse besser beurteilen und regulatorische Anforderungen gezielt erfüllen. Dienstleister aus Wasseranalytik und Diagnostik erhalten eine neue, skalierbare Plattformtechnologie mit „First‑to‑market“-Potenzial zur Erschließung des entstehenden Markts der gesetzlich geregelten viralen Wasseranalytik. Perspektivisch kann die Aptamer-basierte PGK-Plattform auf weitere Indikatorviren und Pathogene übertragen werden und so die mikrobiologische Sicherheit von Trinkwasser- und Bewässerungssystemen nachhaltig verbessern.

Das Projekt »AVID« wird aus Mitteln der Fraunhofer-Gesellschaft im Rahmen des internen SME-Programms gefördert.