In einer äthiopisch-deutschen Kooperation haben Forschende unter der Leitung des Tropeninstituts am LMU Klinikum München Blutproben von Gesundheitspersonal und Gemeinden auf Antikörper untersucht. Die Ergebnisse legen nahe, dass die tatsächliche COVID-19-Prävalenz wesentlich höher ist als in offiziellen Zahlen der WHO und Johns-Hopkins-Universität. Mathematische Modellierungen, die an der Universität Bonn durchgeführt wurden, stützen die Ergebnisse. Das Forschungsteam empfiehlt daher eine Neuausrichtung der Impfstrategie für Afrika. Die Studie ist in der Fachzeitschrift „The Lancet Global Health“ erschienen.

Seit dem ersten berichteten COVID-19-Fall in Äthiopien im März 2020 ist die tatsächliche Verbreitung von SARS-CoV-2 im Land und in Afrika generell weitestgehend unbekannt. Die offizielle Datenlage gibt hierzu bislang wenig Aufschluss. Entgegen Befürchtungen einer humanitären Krise wurden für den afrikanischen Kontinent zu Beginn der Pandemie nur verhältnismäßig wenige COVID-19 (Todes-)Fälle gemeldet. Neuere Studien aber legen nahe, dass die Verbreitung von SARS-CoV-2 bei Beschäftigten im Gesundheitswesen hoch ist (zum Beispiel 41,2 Prozent in der Demokratischen Republik Kongo, 45,1 Prozent in Nigeria). Andere sporadische Berichte geben teilweise noch höhere Zahlen wie 60 Prozent unter Blutspendern in Südafrika an. Es stellt sich die Frage, wie stark der Afrikanische Kontinent tatsächlich durch das Virus betroffen ist – und was das für die Strategien zur Pandemiebekämpfung in Afrika bedeutet.

In einer internationalen Kooperation des Tropeninstituts am LMU Klinikum München (Dr. Arne Kroidl und PD Dr. Andreas Wieser) und der äthiopischen Partner der Jimma Universität (Jimma Medical Center, JMC, Professor Esayas Kebede Gudina, PhD) und des St. Paul's Klinikums in Addis Abeba (SPHMMC, Solomon Ali, PhD), führte das Forschungsteam gemeinsam mit dem Helmholtz Zentrum München, der Ludwig-Maximilians-Universität München, der Technischen Universität München und der Universität Bonn  eine Untersuchung zur Verbreitung von SARS-CoV-2 durch Antikörperbestimmung durch.

Antikörperbestimmung und mathematische Modellierung

In ihrer Studie in Äthiopien bestimmten sie Antikörper in Blutproben von medizinischem Personal „an vorderster Front“ (frontline healthcare workers) sowie aus städtischen und ländlichen Gemeinden in Jimma und Addis Abeba. Ziel war es, mit der Kohortenstudie erstmals epidemiologische Daten zur Seroprävalenz (Häufigkeit spezifischer Antikörper im Blutserum) und Seroinzidenz (Anstieg des Anteils Antikörper-positiver Individuen über die Zeit) in Afrika im zeitlichen Verlauf zu erhalten.

Von August 2020 bis April 2021 führten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler serologische Untersuchungen von Blutproben von medizinischem Fachpersonal an zwei Lehrkrankenhäusern in der Stadt Jimma und den umliegenden ländlichen Gemeinden sowie in der äthiopischen Hauptstadt Addis Abeba durch. Dies erfolgte in insgesamt drei Studienrunden. 

Darüber hinaus entwickelte die Forschungsgruppe um Prof. Dr. Jan Hasenauer vom LIMES-Institut der Universität Bonn ein mathematisches Modell, um den bisherigen Verlauf der Pandemie zu analysieren und den weiteren Verlauf vorherzusagen. Dieses Modell schließt auch das Auftreten von Variantenstämmen des Virus ein. 

Dramatischer Anstieg der SARS-CoV-2-Seroprävalenz im zeitlichen Verlauf

Die Ergebnisse zeigten, dass die SARS-CoV-2-Seroprävalenz unter dem medizinischen Personal während des Studienzeitraums dramatisch angestiegen war: Im Klinikum in Addis Abeba verzeichnete das Forschungsteam einen Anstieg von 10,9 Prozent im August 2020 auf 53,7 Prozent im Februar 2021, was auf eine Sieben-Tage-Inzidenz von 2.223 pro 100.000 Einwohner schließen lässt. In Jimma stiegen die Zahlen bei 30,8 Prozent im November 2020 auf 56,1 Prozent im Februar 2021, dies legt eine Inzidenzrate von 3.810 pro 100.000 Einwohnern nahe. In den städtischen Gemeinden zeigte sich Anfang 2021 ein deutlicher Anstieg der Seroprävalenz auf fast 40 Prozent, dies entspräche Inzidenzraten von 1.622 in Jimma bzw. 4.646 pro 100.000 Einwohner in Addis Abeba. Die Seroprävalenz in ländlichen Regionen stieg von 18 Prozent im November 2020 auf 31 Prozent im März 2021. Damit liegen die Zahlen zur vermuteten Seroprävalenz weit über den gemeldeten Zahlen der Weltgesundheitsorganisation (WHO) oder Johns-Hopkins-Universität (von 290.000 Infektion bei 112 Millionen Einwohnern – dies entspricht einer Prävalenz von 0,26 Prozent, Stand: August 2021).

Neuausrichtung der Impfstrategie für Afrika gefordert

Die Studie veranschaulicht die COVID-19-Infektionsdynamik in einer afrikanischen Bevölkerung anhand der Ausbreitung von SARS-CoV-2 unter medizinischem Personal, in der Stadt und auf dem Land in Äthiopien. Die Ergebnisse deuten auf eine große Infektionswelle in Äthiopien hin, die besondere Aufmerksamkeit im Hinblick auf die Belastung des Gesundheitssystems und die Kontrolle von COVID-19 Ausbrüchen erfordert. Vor diesem Hintergrund fordert Professor Dr. Michael Hoelscher, Direktor des Tropeninstituts am LMU Klinikum, eine Anpassung der Impfstrategie für afrikanische Länder: „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Immunität – durch durchgemachte SARS-CoV-2 Infektionen – in der afrikanischen Bevölkerung viel höher ist als angenommen. Dies ermöglicht es, Impfstoffe effektiver einzusetzen. So könnte zum Beispiel vor einer Impfung der Antikörperstatus ermittelt und gegebenenfalls nur eine Dosis als Auffrischung verimpft werden. Zudem ermöglicht dies einen gezielten Einsatz des Impfstoffes, insbesondere bei Risikogruppen und bei älteren Menschen.“

Transdisziplinäre Forschung

Der Forschungsansatz der Verknüpfung von Mathematik und Lebenswissenschaften gehört zu einem gemeinsamen thematischen Schwerpunkt der Exzellenzcluster ImmunoSensation2 und des Hausdorff Centers for Mathematics sowie der Transdisziplinären Forschungsbereiche „Modelling“ und „Life and Health“ der Universität Bonn – fächerübergreifende Verbünde der Exzellenzuniversität, in denen Jan Hasenauer Mitglied ist.

Beteiligte Institutionen und Förderung:

An der Studie waren das Tropeninstitut (Abteilung für Infektions- und Tropenmedizin) des LMU Klinikums München, das Deutsche Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) in München, das Institut für Gesundheitswesen der Jimma Universität in Äthiopien, das St. Paul's Hospital Millennium Medical College in Addis Abeba (Äthiopien), das Institut für medizinische Informationsverarbeitung, Biometrie und Epidemiologie der LMU, das Institute of Computational Biology des Helmholtz Zentrums München, die TU München und die Universität Bonn beteiligt.

Die Studie wurde finanziert durch die Bayerische Staatskanzlei, das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), das EU-Förderprogramm “Horizon 2020” der Europäischen Kommission, die Deutsche Forschungsgemeinschaft und die Volkswagenstiftung.

Publikation: Gudina E K, Ali S, Girma E, Gize A, Tegene B, Hundie G B, Sime, W T, Ambachew R, Gebreyohanns A, Bekele M, Bakuli A, Elsbernd K, Merkt S, Contento L, Hoelscher M, Hasenauer J, Wieser A, Kroidl A: Late but massive spread of SARS-CoV-2 in Ethiopia: Longitudinal cohort study among frontline healthcare workers and community. The Lancet Global Health, DOI: ???

Kontakte: 

Prof. Dr. Jan Hasenauer
LIMES-Institut
Universität Bonn
Tel. +49 228 73 62226
E-Mail: jan.hasenauer@uni-bonn.de

Prof. Dr. med. Michael Hoelscher
Direktor Tropeninstitut (Abteilung für Infektions- und Tropenmedizin)
LMU Klinikum München
Tel. +49 89 4400-59801
E-Mail: hoelscher@lrz.uni-muenchen.de