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- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-538226
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.53822
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 1 März 2023 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Prof. Dr. Michael Kabesch und Prof. Dr. Barbara Schmidt und Prof. Dr. Ralf Wagner |
| Tag der Prüfung: | 17 Februar 2023 |
| Institutionen: | Medizin > Lehrstuhl für Kinder- und Jugendmedizin |
| Stichwörter / Keywords: | SARS-CoV-2, Children, COVID-119 |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 600 Technik 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 53822 |
Zusammenfassung (Englisch)
Despite the global interest and concern about COVID-19, real data on children remained limited throughout the pandemic. Early in the COVID-19 pandemic, children and adolescents were thought to be the main transmitters of the disease. In Germany, schools and childcare centers were closed very early during the pandemic, which led to considerable disruption of regular school operations, which ...
Zusammenfassung (Englisch)
Despite the global interest and concern about COVID-19, real data on children remained limited throughout the pandemic. Early in the COVID-19 pandemic, children and adolescents were thought to be the main transmitters of the disease. In Germany, schools and childcare centers were closed very early during the pandemic, which led to considerable disruption of regular school operations, which impaired many children's development and quality of life.
In the first study of the project, we evaluated infection rates of children retrospectively in 3 regions of Bavaria, which were a hotspot (Tirschenreuth), affected moderately (the pre-alpine region around Rosenheim) and at average (Regensburg region) according to available PCR test data from adults during the first COVID-19 wave. As children were not tested at that time due to the lack of PCR test availability, the only way to understand the epidemiology of SARS-CoV-2 infection in children was to evaluate the immune reaction of a large number of children. Infection rates determined by seroconcersation ranged between 3% and 13% and were very similar to the numbers in adults, as shown later. Children had no higher transfection rate, but lockdown measures hit them extremely hard and longer than the rest of the society. While they had mild acute COVID-19, they showed long time effects such as PIMS early on and had no chance to get vaccinated early on. Thus, we hypothesized that only with a large-scale and sensitive testing system it would be possible to bring the children safely back to school in a timely limited zero-COVID approach. This was achieved in the further studies published within this project.
To develop an effective, applicable mass-testing setup to prevent outbreaks, different challenges in each step, including sampling process and logistics, the efficiency of the methods with different variants, reporting time, applicability, and implementable of the system in various settings had to be overcome. We developed a user-friendly gargle test system using feedback from children and simplifying the method using tap water. The broad acceptance of the procedure was evaluated by surveys. We solved data transfer issues in collaboration with IT partners using a software tool we had recently developed for the CHAMP project. We optimized and streamlined RNA extraction methods and developed sensitive and robust PCR test systems to be able to generate screening results in app. two hours on a high throughput scale. We optimized and automated sample handling and found a new way of sample registration, reducing sample-handling time in the laboratory enormously.
We showed that our test system is superior to antigen testing and performs well in all different kinds of settings so that it could be rolled out for mass testing in schools and even in other applications. Within the WICOVIR study, we observed that with the proper RT-qPCR testing system in place, testing twice a week, already after the first three weeks of testing, the rate of positive children in that cohort decreased significantly (p = 0.008). On average, positive pools from our school testing study showed an average Ct value of 34.5 and an average individual CT value of 31 (range 24-36). When antigen tests were performed concomitantly, only 25% of positive individuals were detected at the same time, confirming the superiority of gargle pol PCR to antigen tests also in the field.
During the Omicron wave, while the incidence was rising dramatically from 200 to 3000 positive individuals per 100.000 inhabitants, we showed that a gargle pool testing system can still work and perform much better in detecting positives than antigen testing. Our data suggests that only with the continuous and sensitive gargle pool test system in place the closing of complete wards due to mass illness of staff could be avoided.
After overcoming all the challenges, our ready-to-use testing system could be adapted quickly for new kinds of variants or further pandemics helping to slow down the spread of any kind of respiratory virus, avoiding outbreaks and lockdowns until proper defense strategies such as vaccines are in place.
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
Trotz des weltweiten Interesses und der Besorgnis über COVID-19 blieben die tatsächlichen Daten über Kinder während der gesamten Pandemie begrenzt. Zu Beginn der COVID-19-Pandemie ging man davon aus, dass Kinder und Jugendliche die Hauptüberträger der Krankheit sind. In Deutschland wurden Schulen und Kinderbetreuungseinrichtungen während der Pandemie sehr früh geschlossen, was zu einer ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
Trotz des weltweiten Interesses und der Besorgnis über COVID-19 blieben die tatsächlichen Daten über Kinder während der gesamten Pandemie begrenzt. Zu Beginn der COVID-19-Pandemie ging man davon aus, dass Kinder und Jugendliche die Hauptüberträger der Krankheit sind. In Deutschland wurden Schulen und Kinderbetreuungseinrichtungen während der Pandemie sehr früh geschlossen, was zu einer erheblichen Störung des regulären Schulbetriebs führte, wodurch die Entwicklung und Lebensqualität vieler Kinder beeinträchtigt wurde.
In der ersten Studie des Projekts haben wir retrospektiv die Infektionsraten von Kindern in drei Regionen Bayerns ausgewertet, die nach den verfügbaren PCR-Testdaten von Erwachsenen während der ersten COVID-19-Welle ein Hotspot (Tirschenreuth), mäßig betroffen (das Voralpenland um Rosenheim) und durchschnittlich (Region Regensburg) waren. Da Kinder damals mangels Verfügbarkeit von PCR-Tests nicht getestet wurden, war die einzige Möglichkeit, die Epidemiologie der SARS-CoV-2-Infektion bei Kindern zu verstehen, die Auswertung der Immunreaktion einer großen Anzahl von Kindern. Die durch Serokonzentration ermittelten Infektionsraten lagen zwischen 3 % und 13 % und waren, wie später gezeigt wird, den Zahlen bei Erwachsenen sehr ähnlich. Kinder wiesen keine höhere Transfektionsrate auf, aber die Abriegelungsmaßnahmen trafen sie extrem hart und länger als den Rest der Gesellschaft. Sie hatten zwar ein mildes akutes COVID-19, zeigten aber schon früh Langzeitfolgen wie PIMS und hatten keine Chance, sich frühzeitig impfen zu lassen. Daher stellten wir die Hypothese auf, dass es nur mit einem groß angelegten und sensiblen Testsystem möglich sein würde, die Kinder in einem zeitlich begrenzten Null-COVID-Ansatz sicher in die Schule zurückzubringen. Dies wurde in den weiteren Studien, die im Rahmen dieses Projekts veröffentlicht wurden, erreicht.
Um ein wirksames, anwendbares System für Massentests zur Verhinderung von Krankheitsausbrüchen zu entwickeln, mussten in jedem Schritt verschiedene Herausforderungen gemeistert werden, darunter der Probenahmeprozess und die Logistik, die Effizienz der Methoden mit verschiedenen Varianten, die Meldezeit, die Anwendbarkeit und die Implementierbarkeit des Systems in verschiedenen Umgebungen. Wir entwickelten ein benutzerfreundliches System für den Gurgeltest, indem wir das Feedback von Kindern nutzten und die Methode durch die Verwendung von Leitungswasser vereinfachten. Die breite Akzeptanz des Verfahrens wurde durch Umfragen evaluiert. In Zusammenarbeit mit IT-Partnern lösten wir Probleme bei der Datenübertragung mit Hilfe eines Software-Tools, das wir kürzlich für das CHAMP-Projekt entwickelt hatten. Wir haben die RNA-Extraktionsmethoden optimiert und gestrafft und empfindliche und robuste PCR-Testsysteme entwickelt, um Screening-Ergebnisse in ca. zwei Stunden im Hochdurchsatzmaßstab zu erzielen. Wir optimierten und automatisierten die Probenhandhabung und fanden einen neuen Weg der Probenregistrierung, wodurch die Zeit für die Probenhandhabung im Labor enorm verkürzt wurde.
Wir haben gezeigt, dass unser Testsystem dem Antigentest überlegen ist und in den verschiedensten Umgebungen gut funktioniert, so dass es für Massentests in Schulen und sogar in anderen Anwendungen eingesetzt werden könnte. Im Rahmen der WICOVIR-Studie konnten wir beobachten, dass mit dem richtigen RT-qPCR-Testsystem, das zweimal wöchentlich zum Einsatz kommt, bereits nach den ersten drei Testwochen die Rate der positiven Kinder in dieser Kohorte deutlich zurückging (p = 0,008). Im Durchschnitt wiesen die positiven Pools aus unserer Schulteststudie einen durchschnittlichen Ct-Wert von 34,5 und einen durchschnittlichen individuellen CT-Wert von 31 auf (Bereich 24-36). Bei gleichzeitiger Durchführung von Antigentests wurden nur 25 % der positiven Individuen gleichzeitig nachgewiesen, was die Überlegenheit der PCR mit Gurgellösung gegenüber Antigentests auch in der Praxis bestätigt.
Während der Omicron-Welle, als die Inzidenz dramatisch von 200 auf 3000 positive Personen pro 100.000 Einwohner anstieg, haben wir gezeigt, dass ein Gurgeltestsystem immer noch funktionieren kann und bei der Erkennung von Positiven viel besser abschneidet als Antigentests. Unsere Daten deuten darauf hin, dass nur mit dem kontinuierlichen und empfindlichen Gurgeltestsystem die Schließung ganzer Stationen aufgrund von Massenerkrankungen des Personals vermieden werden könnte.
Nach Überwindung aller Herausforderungen könnte unser gebrauchsfertiges Testsystem schnell für neue Varianten oder weitere Pandemien angepasst werden und dazu beitragen, die Ausbreitung jeglicher Art von Atemwegsviren zu verlangsamen und Ausbrüche und Schließungen zu vermeiden, bis geeignete Abwehrstrategien wie Impfstoffe zur Verfügung stehen.
Metadaten zuletzt geändert: 01 Mrz 2023 09:58
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