Forschungsgruppen in aller Welt testen, ob Hunde COVID-19 am Geruch erkennen können.Credit: Fatemeh Bahrami/Anadolu Agency/Getty
Asher ist ein Exzentriker, Storm liebt es, sich zu sonnen und Maple liebt es, ihr Gehirn zu benutzen. Alle drei könnten eine Rolle bei der Kontrolle der COVID-19-Pandemie spielen, aber sie sind keine Wissenschaftler oder Politiker. Sie sind Hunde.
Und sie sind nicht allein. Auf der ganzen Welt werden Hunde darauf trainiert, den Hauch einer COVID-19-Infektion aufzuspüren. Hundetrainer berichten von außergewöhnlichen Ergebnissen – in einigen Fällen können die Hunde das Virus mit nahezu perfekter Genauigkeit erkennen. Wissenschaftler, die an diesen Bemühungen beteiligt sind, vermuten, dass Hunde bei der Kontrolle der Pandemie helfen könnten, da sie Hunderte von Menschen pro Stunde an belebten Orten wie Flughäfen oder Sportstadien untersuchen können und billiger sind als herkömmliche Testmethoden wie die RNA-Amplifikationstechnik PCR.
Die meisten dieser Ergebnisse wurden jedoch noch nicht von Fachleuten geprüft oder veröffentlicht, so dass es für die breitere wissenschaftliche Gemeinschaft schwierig ist, die Behauptungen zu bewerten. Forscher, die an konventionellen Virustests arbeiten, sagen, dass die ersten Ergebnisse von Hundegruppen faszinierend und vielversprechend sind. Einige bezweifeln jedoch, dass sich das Verfahren so weit ausdehnen lässt, dass die Tiere einen bedeutenden Beitrag leisten können.
Am 3. November trafen sich Gruppen, die mit den Tieren arbeiten, zu einem Online-Workshop mit dem Namen International K9 Team, um vorläufige Ergebnisse von Experimenten auszutauschen und die Koordinierung ihrer Forschung zu verbessern.
„Niemand sagt, dass sie eine PCR-Maschine ersetzen können, aber sie könnten sehr vielversprechend sein“, sagt der Veterinärneurologe Holger Volk von der Tierärztlichen Hochschule Hannover in Deutschland, der ein Projekt zur Ausbildung und Untersuchung von COVID-Schnüffelhunden leitet und auf der Veranstaltung nicht sprach.
Sinn des Wunders
Menschen nutzen den überlegenen Geruchssinn von Hunden schon seit Jahrzehnten aus. Hunde haben 300 Millionen Duftrezeptoren in der Nase, im Vergleich zu den 5 oder 6 Millionen des Menschen. Dadurch sind sie in der Lage, winzige Geruchskonzentrationen zu erkennen, die Menschen nicht wahrnehmen können. Spürhunde sind bereits ein vertrauter Anblick auf Flughäfen, wo sie Schusswaffen, Sprengstoffe und Drogen aufspüren. Wissenschaftler haben die Hunde auch darauf trainiert, bestimmte Krebsarten und Malaria zu erkennen, aber die Tiere werden nicht routinemäßig für diesen Zweck eingesetzt. Die Forscher wissen nicht genau, was die Hunde riechen, aber viele vermuten, dass diese Krankheiten den menschlichen Körper veranlassen, ein bestimmtes Muster flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) abzusondern. Diese Moleküle verdampfen leicht und erzeugen einen Geruch, den Hunde wahrnehmen können. Frühere Arbeiten mit Nicht-COVID-Viren ließen vermuten, dass auch Virusinfektionen den Körper zu diesem Verhalten veranlassen könnten.
Viele Spürhund-Wissenschaftler richteten ihre Aufmerksamkeit schon früh in der Pandemie auf COVID-19. Sie haben ihre Hunde darauf trainiert, an Proben, meist Schweiß, in sterilen Behältern zu riechen und sich hinzusetzen oder den Boden zu betatschen, wenn sie Anzeichen einer Infektion entdecken. Bei Versuchen an Flughäfen in den Vereinigten Arabischen Emiraten, Finnland und dem Libanon werden Hunde eingesetzt, um COVID-19 in Schweißproben von Fluggästen aufzuspüren; diese werden dann mit herkömmlichen Tests verglichen. Den auf der K9-Tagung vorgestellten Daten zufolge haben die Hunde in Finnland und im Libanon Fälle bereits Tage vor der Entdeckung des Virus durch herkömmliche Tests erkannt, was darauf hindeutet, dass sie eine Infektion erkennen können, bevor Symptome auftreten.
Riad Sarkis, Chirurg und Forscher an der Saint-Joseph-Universität in Beirut, ist Teil eines französisch-libanesischen Projekts, in dessen Rahmen 18 Hunde ausgebildet wurden. Sarkis hat die beiden besten Hunde für den Versuch am Flughafen im Libanon ausgewählt. Die Hunde untersuchten 1.680 Passagiere und fanden 158 COVID-19-Fälle, die durch PCR-Tests bestätigt wurden. Den unveröffentlichten Ergebnissen zufolge identifizierten die Tiere negative Ergebnisse mit 100 %iger Genauigkeit und erkannten 92 % der positiven Fälle korrekt. „Das ist sehr genau, machbar, billig und reproduzierbar“, sagt Sarkis, der angesprochen wurde, die Hunde in Schulen, Banken und Gefängnissen einzusetzen, und mit einem Einkaufszentrum zusammenarbeitet, um COVID-19-Tests mit den Tieren anzubieten.
Länder mit niedrigem Einkommen und begrenztem Platzangebot in den Labors könnten von diesem Ansatz besonders profitieren, sagt Isabella Eckerle, Virologin an den Genfer Universitätskliniken in der Schweiz.
Probengrößen
Es gibt jedoch nur einen einzigen veröffentlichten Zeitschriftenartikel über die Wirksamkeit von Hunden beim Erschnüffeln von COVID-19, der von Volk’s Gruppe verfasst wurde; er beschreibt ihn als Pilotstudie1. Die Forscher trainierten acht Hunde an Proben aus dem Mund und der Luftröhre von sieben Personen, die mit COVID-19 ins Krankenhaus eingeliefert wurden, und sieben nicht infizierten Personen. Die Hunde identifizierten 83 % der positiven und 96 % der negativen Fälle.
Die Falsch-Positiv- und Negativ-Raten des Standard-PCR-Labortests variieren je nach Marke des verwendeten Tests und dem Zeitpunkt des Tests. Eine systematische Übersichtsarbeit, die als Preprint2 auf medRxiv veröffentlicht wurde, ergab, dass die falsch-negative Rate von RT-PCR-Tests bei 2-33 % liegt, wenn dieselbe Probe mehrmals getestet wird. 4 % der PCR-Testergebnisse im Vereinigten Königreich könnten falsch-positiv sein, so die Regierungsdokumente.
Kritiker sagen, dass in der deutschen Hundestudie Proben von zu wenigen Patienten verwendet wurden. Die Hunde könnten lernen, den spezifischen Geruch der Proben zu erkennen und nicht den von COVID-19, sagt Cynthia Otto, die das Penn Vet Working Dog Centre an der Universität von Pennsylvania in Philadelphia leitet und ebenfalls mit COVID-19-Spürhunden arbeitet.
In ihrer Arbeit, die ebenfalls unveröffentlicht ist, hat sie herausgefunden, dass die Hunde den Unterschied zwischen Urin- oder Schweißproben von Menschen mit COVID-19 und solchen von Menschen ohne die Krankheit erkennen können. Sie arbeitet mit Chemikern zusammen, um zu verstehen, welche flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) die Hunde aufspüren; ein entsprechendes Papier wird derzeit überarbeitet. „Die Hunde können das. Die Herausforderung besteht darin, dass wir als Menschen nicht wissen, was die Hunde verwirren kann“, sagt sie. Um einen großen Datensatz zu sammeln, sammelt ihr Team Schweißproben von 1.000 T-Shirts, die über Nacht von Personen getragen wurden, die positiv und negativ auf COVID-19 getestet wurden.
Eine Gruppe in Frankreich unter der Leitung des Veterinärwissenschaftlers Dominique Grandjean an der Nationalen Veterinärschule von Alfort bei Paris hat ihre Arbeit3 im Juni auf dem Preprint-Server bioRxiv veröffentlicht. Die Forscher, zu denen auch Sarkis gehörte, trainierten acht Hunde darauf, COVID-19 in 198 Schweißproben aufzuspüren, von denen etwa die Hälfte von Menschen mit der Krankheit stammte. Wurden diese in einer Reihe negativer Proben versteckt, identifizierten die Hunde die positiven Proben in 83-100 % der Fälle. Wie gut die Hunde negative Testergebnisse erkannten, geht aus der Studie nicht hervor. Die Forschungsergebnisse werden nun von einer Fachzeitschrift geprüft, aber Grandjean sagt, dass der Prozess nicht einfach war. „Es ist sehr schwierig, Arbeiten über Spürhunde zu veröffentlichen, weil die meisten Gutachter keine Ahnung von Arbeitshunden haben“, sagt er.
Die Daten dieser Studie sehen vielversprechend aus, sagt Fyodor Urnov, ein Wissenschaftler, der an der University of California, Berkeley, an COVID-Tests arbeitet. Er würde jedoch gerne größere Datensätze darüber sehen, wie gut Hunde positive und negative Proben identifizieren. Er weist auch darauf hin, dass die Leistungen der einzelnen Hunde sehr unterschiedlich sind. In Grandjeans Studie erkannten beispielsweise zwei Hunde 68 von 68 positiven Proben, während ein Hund 10 von 57 Fällen übersah.
Die Gruppen müssen ihre Stichprobengröße erhöhen, bevor die breitere wissenschaftliche Gemeinschaft beurteilen kann, wie nützlich die Hunde sein könnten, stimmt James Logan zu, einem Forscher für Infektionskrankheiten an der London School of Hygiene & Tropical Medicine, der COVID-19-Hunde ausbildet und untersucht, darunter Storm, Maple und Asher. „Es ist wichtig, nicht zu früh mit großen Behauptungen und kleinen Datensätzen herauszugehen“, sagt er.