Hunde unter­scheiden SARS-CoV-2 von anderen Atem­wegs­infektionen

Ein großes länderübergreifendes Forschungsteam unter der Leitung der Stiftung Tierärztlichen Hochschule Hannover (TiHo) veröffentlichte am 19. November aufbauend auf der Zusammenarbeit mit der Bundeswehr eine neue Studie über medizinische Spürhunde in der Fachzeitschrift Frontiers in Medicine. Die Studie zeigt erstmals, dass Hunde SARS-CoV-2 mit hoher Spezifität von 15 anderen viralen Atemwegserregern unterscheiden können. Sie bestätigt zudem nicht nur erneut, dass Hunde eine zuverlässige und schnelle Hilfe sind, um mit SARS-CoV-2 infizierte Personen zu erkennen, sondern zeigt auch, dass die Stoffe, die die Tiere bei COVID-19-Infizierten riechen, spezifisch für SARS-CoV-2 sind. Die Hunde riechen nicht die Viren selbst, sondern flüchtige organische Verbindungen, die bei Stoffwechselvorgängen nach einer Virusinfektion entstehen.

Hunde unterscheiden verschiedene Atemwegsviren

Um festzustellen, ob die Hunde SARS-CoV-2-Proben von anderen viralen Erregern der Atemwege unterscheiden können, setzte das Forschungsteam zwölf Spürhunde ein. Zu den anderen viralen Erregern gehörten Influenza A und B, das humane Respiratorische Synzytialvirus, das Metapneumovirus, das humane Parainfluenzavirus Typ 1 und 3, das Rhinovirus, das Adenovirus und mehrere humane Coronaviren, darunter SARS-CoV-1 und MERS-CoV. Für die Studie entwarfen die Forschenden drei Testszenarien: Im ersten Testszenario unterschieden die Spürhunde, die mit inaktivierten Speichelproben von SARS-CoV-2-Patienten trainiert wurden, mit einer mittleren Sensitivität von 74 Prozent und einer Spezifität von 95 Prozent zwischen SARS-CoV-2 und Abstrichproben von Patienten, die mit anderen Atemwegsviren infiziert waren. Die Sensitivität bezieht sich auf den Nachweis von positiven Proben. Die Spezifität bezieht sich auf den Nachweis negativer Kontrollproben. Da nicht alle Virusproben ohne Weiteres von infizierten Personen verfügbar waren, verwendete das Forschungsteam für das zweite Szenario Zellkulturen. Die Hunde hatten sie zuvor ebenfalls mit inaktivierten Speichelproben von SARS-CoV-2-Patienten trainiert. Sie waren auch in diesem Testszenario in der Lage, zwischen verschiedenen Atemwegsviren zu unterscheiden, schnitten aber schlechter ab, als im ersten Testszenario. Für das letzte Szenario trainierten die Forschenden die Hunde darum mit inaktiviertem Zellkulturmaterial von SARS-CoV-2. Die Hunde zeigten ähnliche Leistungen wie im ersten Szenario bei der Unterscheidung von SARS-CoV-2 und anderen viralen Erregern. Auch bei den Zellkulturen riechen die Hunde die flüchtigen organischen Stoffe. Die Zellkulturen bestehen aus menschlichen Zellen, zu denen die unterschiedlichen Erreger hinzugegeben wurden.

Geruchserkennung von Hunden

Dr. Esther Schalke, Oberstabsveterinär und Fachtierärztin für Verhaltenstherapie, Zentraler Sanitätsdienst der Bundeswehr, sagte: "Diese Studie ist ein weiterer Beweis für das Potenzial, das Spürhunde bei der Bekämpfung der aktuellen Pandemie haben könnten. Es ist schwer vorstellbar, aber die Geruchserkennung von Hunden ist um drei Größenordnungen empfindlicher als die derzeit verfügbaren Geräte."

Hunde erkennen flüchtige organische Verbindungen

Professor Dr. Holger A. Volk, Leiter der Klinik für Kleintiere der TiHo, sagte: "Es ist bekannt, dass infektiöse Atemwegserkrankungen spezifische flüchtige organische Verbindungen freisetzen können, und diese Studie zeigt, dass Hunde diese einzigartigen Muster flüchtiger organischer Verbindungen von SARS-CoV-2 erkennen können."

Der Geruchssinn des Hundes

Seit Beginn der Domestizierung nutzt der Mensch die außergewöhnlichen Geruchsfähigkeiten von Hunden, um Beute zu jagen, aber auch, um sich selbst vor Raubtieren zu schützen. Heutzutage werden Hunde zunehmend auch im Bereich der medizinischen Forschung zur Geruchserkennung eingesetzt. Sie sind in der Lage, infektiöse und nicht-infektiöse Krankheiten wie verschiedene Krebsarten, Malaria, bakterielle und virale Infektionen zu erkennen (Jendrny et al., 2021). Der Geruchssinn des Hundes ist unübertroffen und mit dem Geruchssinn des Menschen nicht zu vergleichen; Hunde haben mehr als 1.000 Gene für die Olfaktion, eine höhere Nasenoberfläche, einen optimierten Luftstrom zum Riechen, 40-mal mehr Riechrezeptorzellen (200 bis 300 Millionen gegenüber 5 bis 8 Millionen beim Menschen) und ein zusätzliches Geruchssystem (vomeronasales Organ) um einige Beispiele zu nennen. Ein Exempel veranschaulicht die Geruchsfähigkeit von Hunden: Ein Hund ist in der Lage den Tropfen einer Flüssigkeit in 50.000.000 Litern Wasser, das entspricht 20 Schwimmbecken olympischer Größe, zu erkennen.

Projektpartner

Medizinische Hochschule Hannover

Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf

Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin

Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

Zentrum für Biologische Gefahren und Spezielle Pathogene

Referenzlabor für SARS-CoV-2 und WHO Collaborating Centre for Emerging Infections and Biological Threats, Robert Koch-Institut

Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr, München

Ludwig-Maximilians-Universität München

Zentraler Sanitätsdienst der Bundeswehr, Koblenz

Sanitätsversorgungszentrum der Bundeswehr, Fürstenfeldbruck

Schule für Diensthundewesen der Bundeswehr, Ulmen

Finanzierung

Das Projekt wurde als Sonderforschungsprojekt des Sanitätsdienstes der Bundeswehr (02Z9-S-852121) gefördert und vom COVID-19-Forschungsnetzwerk des Landes Niedersachsen (COFONI) mit Mitteln des Niedersächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kultur (14-76403-184) unterstützt.

(Veröffentlicht am 19. November 2021)