Viren-Check: Die Jagd nach dem Erreger

Wissenschaft beginnt in einer Bento-Box. Oder genauer gesagt in einem orange-weißen Gerät, dessen Aussehen an einen Behälter für asiatische Köstlichkeiten erinnert. Diese Box enthält jedoch kein buntes Mittagessen, sondern ein Mini-Labor. Das „Bento-Lab“ lässt sich überallhin mitnehmen, um Proben direkt in freier Wildbahn zu analysieren.

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Die Genetikerin Christine Marizzi will mit den kleinen, mobilen Labors und einem Team von jungen Menschen herausfinden, was sich in der Umwelt abspielt. Mit Bento-Labs lassen sich nämlich Inhaltsstoffe von Proben aus der Natur – also ein paar Tropfen Wasser, etwas Erde, Teile von Pflanzen oder Mini-Portionen der Hinterlassenschaften von Vögeln – analysieren. Konkret wird nach Krankheitserregern gesucht, die sich unter den Tieren verbreiten, sagt Marizzi beim Besuch der WZ im neuen Ludwig Boltzmann Institut für Wissenschaftsvermittlung und Pandemievorsorge (LBI SOAP) in Wien. „Viele Erkrankungen entstehen beispielsweise in Wildvögeln, die oftmals keine Symptome haben, aber durch ihre Flugbewegungen neue Viren von Kontinent zu Kontinent tragen“, erklärt die Genetikerin.

Insbesondere in Stadtgebieten, wo Menschen und Tiere auf engem Raum zusammenleben, können Viren dahingehend mutieren, dass sie sich irgendwann auch von Tieren auf Menschen und schließlich von Mensch zu Mensch übertragen. Schlimmstenfalls können sie dann eine Pandemie auslösen. Das wollen Marizzi und ihr Team schon im Ansatz verhindern.

Kein Covid, kein Lockdown, kein Leid

Kurzer Schritt zurück in der Zeit: Von Anfang 2020 bis Anfang 2023 hielt die Pandemie mit dem Coronavirus die Welt in Atem. „Wenn die Menschheit schon im Vorhinein gewusst hätte, dass sich der Erreger SARS-CoV-2 von einem Tiermarkt in der chinesischen Stadt Wuhan auf Menschen übertragen und schließlich in die ganze Welt verbreiten würde, hätte man diesen Tiermarkt rechtzeitig schließen können, und wir hätten uns die Pandemie erspart“, sagt der Virologe Florian Krammer, der Leiter des neuen Instituts. Dann wäre alles ganz normal geblieben: Kein Lockdown, kein Long Covid, keine Toten, kein Leid – und keine Schule im Homeoffice. Wenn es ein effizientes Monitoring für neue Erreger gegeben hätte, hätte der Pandemie-Spuk nicht passieren müssen.

Ein solches Monitoring will das neue Ludwig Boltzmann Institut nun auf den Weg bringen. Das Forschungsteam will wissen, welche Erreger im Anmarsch sind, wo sie sich vermehren, wie sie sich übertragen und ob sie auch für Menschen gefährlich werden könnten, damit die Behörden gegebenenfalls rechtzeitig reagieren können. Ausgangspunkt ist die Großstadt Wien. Idealerweise sollen in der Folge auch andere Regionen untersucht werden. Das Ziel ist eine grundlegende Datenbank der Viren- und Bakterienaktivität in Österreich.

Proben von Wasser, Erde, Vogelkot

Wie funktioniert diese Arbeit? Proben werden in größeren Teams unter anderem in Parks genommen, etwa von Wasser, aus dem Boden oder aus Vogelkot. Dann werden sie vor Ort mit Geräten wie dem bunten „Bento-Lab“ analysiert, um herauszufinden, welches Erbgut sie enthalten. Findet sich in ihnen Virus-DNA, werden die Samples im Labor des Instituts im Detail untersucht, um herauszufinden, ob die Erreger das Zeug dazu haben, auch Menschen zu infizieren.

Mitmachen können in erster Linie junge Menschen. Die Forscher:innen wollen Schüler:innen und Studierende dafür gewinnen, sich am wissenschaftlichen Prozess zu beteiligen. Dazu will man Schulen besuchen und ihnen das Angebot unterbreiten, im Team mitzuforschen. Mit interessierten Klassen wollen Marizzi und ihre Kolleg:innen in der Folge konkrete Forschungsfragen erarbeiten und dann in der Natur nach Antworten suchen.

Forschungsfragen mit Schüler:innen finden

Welche Krankheitserreger finden sich in Wasserproben in der Schulumgebung? Welche vermehren sich im Boden? Gibt es Viruserkrankungen auch bei Insekten, und wenn ja, können sie sich vom Insekt zum Vogel zum Säugetier verbreiten? „Mit Fragen wie diesen könnte man starten“, sagt die Genetikerin: „Wir wollen offen an die Sache herangehen und die Projektziele gemeinsam mit jenen Schüler:innen erarbeiten, die mitforschen wollen.“

Und wie gefährlich ist das Ganze? „Unsere jungen Forschungsgruppen sind besser vor möglichen Infektionsrisiken geschützt als die meisten Menschen, die im Park ein Picknick machen“, tritt Marizzi Bedenken der WZ entgegen. Nach einer Einschulung zum wissenschaftlichen Arbeiten mit den mobilen Geräten und einer Vermittlung der Grundprinzipien des Forschungsprozesses werden Handschuhe, Masken und Schutzkleidung verteilt, damit nichts passieren kann, und dann geht’s los. „Wer keine Proben aus der Umwelt sammeln will, kann auch das Verhalten von Vögeln beobachten oder zeichnen, was er oder sie sieht“, räumt die Molekularbiologin mit mehr als zehn Jahren Berufserfahrung in der Forschung mit jungen Menschen ein.

Werkzeug, um die Welt besser zu verstehen

Community Science nennt sich die Praxis, etwas gemeinsam mit der Bevölkerung zu erforschen. Bei Vogel-, Schmetterlings- oder Sternenzählungen wird sie häufig angewandt, da niemand so viele Wissenschaftler:innen beschäftigen könnte, wie Personal für Artenzählungen benötigt wird. Auch in der Archäologie sind oft Lai:innen zugange, wie eben auch beim Sammeln von Proben, um nur einige Beispiele zu nennen.

Warum ist das wichtig? „Wissenschaft ist ein Werkzeug, das uns ermöglicht, die Welt besser zu verstehen“, erklärt die Psychologin Julia Holzer, die am LBI für Pandemievorsorge für die Wissenschaftskommunikation verantwortlich ist. „Allerdings liefert die Forschung ja nicht sofort Ergebnisse, sondern sie muss sich diese erst erarbeiten. Und diese Tatsache ist etwas unbefriedigend für das Gehirn, das nach Lösungen sucht.“ Wir Menschen lieben keine vagen Ideen und keine Zwischenzustände, sondern bevorzugen klare Antworten. Zur Effizienzsteigerung nehme das ungeduldige Gehirn Abkürzungen – und verlasse sich dabei gerne auch auf das viel zitierte „Bauchgefühl“, das aber nur vermeintliche Lösungen anbieten kann, wenn die Fakten fehlen. Zu den Folgen zählen Trugschlüsse und Wissenschaftsskepsis. „Leider ist das Bauchgefühl nicht besser geeignet, Probleme zu lösen als die Wissenschaft“, sagt Holzer.

Das Labor im Bus für junge Menschen

Das Problem ist nur, dass die Forschung vielen Menschen, die noch nicht damit in Berührung gekommen sind, sehr komplex erscheint. Die Idee der Community Science ist, diese Menschen mit Wissenschaft vertraut zu machen. „Wer einmal geforscht hat, versteht diesen Prozess und diese Form des Arbeitens in der Regel besser und ist daher geneigter, der Forschung zu vertrauen“, erläutert die Kommunikatorin.

Christine Marizzi weiß, dass diese Vorgehensweise gut ankommt. Als Director for Community Science beim „BioBus“ leitet die außerordentliche Assistenzprofessorin an der Icahn School of Medicine in New York City ein mobiles Labor, das Wissenschaft zu den Menschen bringen soll. Zielgruppe sind vor allem Schüler:innen, die aufgrund ihrer sozialen Herkunft wenig Zugang zur wissenschaftlichen Gemeinschaft haben.

Im Bus kann jede:r ab dem Kindergartenalter forschen. Er parkt vor Schulen oder bei Veranstaltungen und lädt dazu ein, die Umwelt im Detail zu erkunden. „BioBus Junior Scientists“ können verschiedene Proben aus der Umwelt, aber auch Insekten und Pflanzen Flüssigkeiten, unter Mikroskopen betrachten und auf Inhaltsstoffe analysieren. Sie arbeiten in Kleingruppen direkt in ihren Grätzeln, entwickeln Forschungsfragen und arbeiten diese aus. „Nachweislich erhöht diese Form der Mitarbeit das Interesse an der Wissenschaft ebenso wie die Identifikation mit dem eigenen Umfeld. Und das Erfolgserlebnis, wenn man selbst etwas Neues herausfindet, löst positive Gefühle aus“, weiß Marizzi.

Größtes Risiko ist derzeit die Vogelgrippe

Und was wurde entdeckt? In New York konnte das junge Team um Marizzi und Krammer das hochpathogene H5N1-Vogelgrippevirus, das mittlerweile auch in Geflügelfarmen in Deutschland und Österreich kursiert, schon im Frühjahr 2024 im Central Park nachweisen. Die Arbeit wurde unter Nennung der BioBus Junior Scientists auf der Preprint-Plattform „bioRxiv“ veröffentlicht. Man stützte sich für die neuen Analysen auf Proben von Vogelkot, die gesammelt wurden.

„Das größte Risiko ist momentan die Vogelgrippe. Wir kämpfen seit Jahren damit, zuerst in Wildvogelpopulationen und jetzt in Geflügelbetrieben, wo es viel Kontakt mit Menschen gibt. Deswegen besteht ein gewisses Risiko, dass wir uns damit anstecken“, erklärt Krammer.

Von Wildvögeln zu Rindern zu Menschen?

Immerhin ist die genannte Variante des Virus in den USA bereits von Vögeln auf Rinder übergesprungen. „H5N1 kennt man an sich seit den 1950er-Jahren. Aber diese Version ist sehr fit und das ist neu. Wenn sich dieser fitte Vogelgrippe-Stamm mit einem Stamm von menschlicher Influenza vermischt, dann kann es zu einem neuen Virus kommen, das sich von Mensch zu Mensch überträgt“, warnt der Virologe. Zwar gibt es mittlerweile Medikamente gegen die Vogelgrippe beim Menschen, aber wünschen tut sich so eine Mutation wohl trotzdem niemand. Entwarnung gibt Krammer hingegen für die Kinderlähmung Polio, an der kürzlich jemand in Deutschland erkrankt ist: Für Menschen, die gegen Polio geimpft seien – und das seien in Europa die allermeisten –, sei dieses Virus „derzeit kein Problem“.

In Zukunft will das Team des LBI für Wissenschaftsvermittlung und Pandemievorsorge aber in Österreich nicht nur Wildvögel wie Enten oder Gänse im Blick haben, sondern auch mit Katzenbesitzer:innen zusammenarbeiten. „Viele Katzen sind im Freien unterwegs und schleppen gelegentlich erjagte Tiere heran. Erstens könnten wir Menschen, die sich vielleicht kaum für Wissenschaft interessieren, gewinnen, wenn es um die Gesundheit ihrer Katzen geht. Und zweitens bringen die Jägerinnen auch Wildtiere nach Hause, die bezüglich bestimmter Hanta-Viren, Borna-Viren oder Leptospirose-Bakterien, die bei Menschen mitunter schwere Krankheitsverläufe hervorrufen, interessant sein könnten“, sagt Krammer.

Und noch etwas ist am LBI SOAP geplant: Zusammen mit Behörden der Stadt Wien will man Ratten einfangen und untersuchen, woran sie erkranken, um die Hygiene in der Stadt im Auge zu behalten. In weiterer Folge will das Forschungsteam den Aufbau seiner Datenbank idealerweise auch auf die Bundesländer ausdehnen.