US-Forscher haben einen Sensor entwickelt, der PRRS-Viren direkt in der Luft von Schweineställen nachweisen kann. Bei ersten Praxistests erreichten die Prototypen eine mit Speichelproben vergleichbare Nachweisempfindlichkeit. Künftig könnte die Technik eine automatische Überwachung von Schweinebeständen ermöglichen.
Ein Forschungsteam der University of Illinois Chicago arbeitet an einem Frühwarnsystem für Virusinfektionen in Schweineställen. Das Gerät soll Krankheitserreger selbstständig aus der Stallluft aufnehmen und nachweisen. Im Unterschied zu herkömmlichen Untersuchungen müssen dafür keine Proben direkt von den Tieren entnommen werden.
Die vom amerikanischen Swine Health Information Center (SHIC) finanzierte Entwicklung konzentriert sich zunächst auf das Virus des Porzinen Reproduktiven und Respiratorischen Syndroms (PRRSV). Unter Leitung von Igor Paprotny haben die Wissenschaftler mehrere Prototypen gebaut und unter Praxisbedingungen getestet.
PRRS-Viren ohne Probenahme bei Schweinen nachweisen
Grundlage des Sensors ist die sogenannte bioAerium-Plattform, die ursprünglich für den Nachweis von Krankheitserregern in der Luft entwickelt wurde. Für den Einsatz in Schweineställen musste das Forschungsteam die Technik an die dortigen Bedingungen anpassen.
Das Verfahren besteht aus zwei Schritten. Zunächst sammelt das Gerät automatisch Aerosole aus der Umgebungsluft. Anschließend wird das gesammelte Material mithilfe eines molekularbiologischen Verfahrens auf genetische Bestandteile des gesuchten Virus untersucht.
Die Forscher setzen dafür auf die sogenannte LAMP-Methode (Loop-mediated Isothermal Amplification). Ähnlich wie bei einer PCR-Untersuchung wird dabei virales Erbmaterial vervielfältigt, um auch geringe Mengen nachweisen zu können.
Der technische Unterschied liegt in der Temperaturführung: Während die klassische PCR wiederholte Temperaturwechsel benötigt, arbeitet LAMP bei einer konstanten Temperatur. Dadurch lässt sich das Verfahren leichter in kompakte Analysegeräte integrieren.
Praxistests bestätigen Nachweis von PRRSV
Bei Versuchen in Schweineställen konnten die entwickelten Prototypen PRRS-Viren wiederholt nachweisen. Nach Angaben des SHIC erreichte die Untersuchung der Stallluft eine ähnliche Nachweisempfindlichkeit wie die Analyse von oralen Flüssigkeitsproben.
Damit liefern die Tests erste Hinweise darauf, dass eine automatisierte Luftüberwachung zur Kontrolle des PRRS-Infektionsgeschehens beitragen könnte.
Für Schweinehalter wäre vor allem die Möglichkeit interessant, Krankheitserreger regelmäßig zu erfassen, ohne Tiere für die Probenahme handhaben zu müssen. Ein entsprechendes System könnte Veränderungen im Infektionsgeschehen frühzeitig anzeigen und gezielte diagnostische Untersuchungen veranlassen helfen.
Allerdings befinden sich die Geräte noch in der Entwicklungsphase. Bevor sie dauerhaft in landwirtschaftlichen Betrieben eingesetzt werden können, sind weitere technische Anpassungen erforderlich. Insbesondere muss ein zuverlässiger Betrieb über das gesamte Jahr sichergestellt werden.
Sensor soll künftig Impf- und Feldviren unterscheiden
Ein weiterer Entwicklungsschritt betrifft die Unterscheidung verschiedener PRRSV-Stämme. Künftige Geräte sollen erkennen können, ob nachgewiesenes Virusmaterial von einem Impfstamm oder einem zirkulierenden Feldvirus stammt.
Diese Unterscheidung wäre für die Bewertung positiver Befunde in geimpften Schweinebeständen wichtig. Ein einfacher Virusnachweis lässt noch keine eindeutigen Rückschlüsse auf die Herkunft des Erregers zu.
Die Forscher prüfen außerdem, wie sich das System für weitere Schweinekrankheiten nutzen lässt. Ursprünglich waren neben PRRSV auch Schweine-Influenzaviren und das Virus der Porzinen Epidemischen Diarrhoe (PEDV) als Zielerreger vorgesehen. Aufgrund der wirtschaftlichen Bedeutung von PRRS wurde die Entwicklung zunächst auf diesen Erreger konzentriert.
Nach Angaben des Forschungsteams lässt sich die Nachweistechnik durch den Austausch entsprechender Reagenzien an andere Viren anpassen.
Vernetzte Sensoren könnten ganze Schweinebetriebe überwachen
Langfristig verfolgen die Wissenschaftler das Ziel, mehrere Krankheitserreger mit einem Gerät gleichzeitig nachzuweisen. Denkbar ist auch der Einsatz vernetzter Sensoren, die an verschiedenen Stellen eines Schweinebetriebs installiert werden.
Damit ließen sich unterschiedliche Stallbereiche überwachen, ohne an jedem Standort regelmäßig manuell Proben entnehmen zu müssen. Die gewonnenen Daten könnten Hinweise darauf liefern, wo Virusmaterial auftritt und wie sich die Nachweissituation innerhalb eines Bestands verändert.
Nach Einschätzung der Forscher könnten solche Geräte bei einer späteren Serienfertigung vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden. Konkrete Angaben zu Anschaffungskosten, Wartungsaufwand oder einem möglichen Zeitpunkt der Markteinführung liegen bislang jedoch nicht vor.
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