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Corona-Spürhunde Diagnose frei Schnauze

Hundenasen erschnüffeln bestimmte Krebsarten und sogar eine Coronainfektion. Doch Hunde in Hausarztpraxen sind zu aufwändig. Forscher arbeiten nun an einer künstlichen Hundenase.

Von: Niels Waibel

Stand: 14.06.2021

Eine Nase, so fein…

Gäbe es eine Weltmeisterschaft im Riechen, wären sie regelmäßig unter den Favoriten auf den Sieg: Die Hunde mit ihrer Supernase. Mehr als eine Million Gerüche können sie unterscheiden, selbst feinste Geruchsspuren nehmen sie wahr, schon wenige Moleküle reichen ihnen, um eine Substanz zu wittern.

Die Luft geht in der Hundenase getrennte Wege

Das kommt nicht von ungefähr: In der Hundenase teilt sich der Luftstrom direkt beim Einatmen: Ein Teil geht direkt in die Lungen, ein anderer macht einen kleinen Umweg über die Reichschleimhaut. Die ist mit mehr als 200 Millionen Riechzellen ausgestattet und 10-20 Mal größer als die von uns Menschen. Bringt es die menschliche Riechschleimhaut auf etwa 10cm2 kommen Hunde je nach Rasse auf bis zu 200cm2. Damit diese immense Fläche erreicht werden kann, ist die Oberfläche der Schleimhaut in feinen Lamellen geformt. Welchen Stellenwert der Geruchssinn für die Hunde hat, zeigt sich auch in der relativen Größe des Riechzentrums im Hundegehirn: Immerhin 10% macht das Riechzentrum im gesamten Gehirn bei den Hunden aus. Im menschlichen Gehirn ist es gerade einmal 1%.

Die beste Nase des Menschen

Die Menschen wissen schon seit tausenden von Jahren, wie sie sich diese Fähigkeiten der Hunde zunutze machen können. Auf der Jagd, als Wachhund, bei der Suche nach Drogen oder Sprengstoff, immer ist auf den Geruchssinn der Hunde Verlass. Durch die Corona-Pandemie ist der Einsatz der Vierbeiner in der Medizin in den Fokus gerückt. Denn für Hunde scheint es ein Leichtes zu sein, Geruchsproben von Menschen, die eine Corona-Infektion haben, von Nicht-Infizierten zu unterscheiden. Nach einigen Wochen Training erschnüffeln sie zielsicher weit über 90% der positiven Proben.

Hundetrainer vor dem Biomedizinischen Campus in Rom

An den Flughäfen von Helsinki und Dubai sind Corona-Spürhunde bereits im Einsatz. Fluggäste geben freiwillig eine Geruchsprobe ab, indem sie sich mit einem Feuchttuch über die Haut an Gesicht oder Armen reiben. Das Tuch wird dann in einem gesonderten Raum den Hunden zum Riechtest vorgelegt. Schlagen die Hunde an, wird das Ergebnis zur endgültigen Diagnose durch einen Labortest abgesichert. In Deutschland werden derartige Forschungen an der Tierärztlichen Hochschule Hannover unter der Leitung des Tiermediziners Prof. Holger Volk durchgeführt. Volk kann sich das Verfahren am Flughafen auch in anderen Szenarien, wie beispielsweise bei einem Theater- oder Kinobesuch vorstellen. Um das Erschnüffeln des Coronavirus durch Hunde noch zu verfeinern, trainieren die Tiermediziner die Spürhunde zur Zeit darauf, Corona von Geruchsproben des Grippevirus zu unterscheiden.

100% schaffen auch die Hunde nicht

Corona-Infektionen sind längst nicht die einzigen Krankheiten, die von Hunden am Geruch erkannt werden können. Verschiedene Krebsarten, Diabetes, Malaria, Asthma und weitere Infektionskrankheiten wurden schon erfolgreich von den Hundenasen detektiert. Durch die Krankheiten ändern sich Stoffwechselprozesse der Betroffenen und diese Veränderungen nehmen Hunde mit ihren feinen Nasen wahr. Immer wieder finden sich Berichte über die erstaunliche Sicherheit, mit der die Tiere sogenannte Volatile-Organic-Compounds erkennen. Allerdings ohne, dass sich daraufhin ein regelmäßiger Einsatz der Tiere in der medizinischen Diagnostik einstellte.

Der Nase nach zu den positiven Proben

Tatsächlich fällt die Vorstellung von schnüffelnden Hunden in Arztpraxen eher schwer, schließlich besteht die Welt nicht nur aus Hundefans. Und letztendlich streuen Studienergebnisse, wie die einer Studie aus dem Jahr 2016 der Uniklinik Krems in Österreich, auch Zweifel an der wissenschaftlichen Belastbarkeit der tierischen Schnüffeleien: Im Rahmen der damaligen Untersuchungen zur Krebserkennung erkannten die Versuchshunde unter strengen wissenschaftlichen Versuchsbedingungen nur 84% der positiven Proben und erschnüffelten immerhin 31% falsch-positive Ergebnisse. Zumindest ein Hinweis darauf, dass im medizinischen Alltag auch feine Hundenasen Gefahr laufen, auch mal daneben zu riechen.

Künstliche Hundenasen?

Für die medizinische Forschung ist die Hundenase deshalb vor allem ein Vorbild, wenn es darum geht, technische Lösungen für die Detektion von Krankheiten zu finden. Sie legt die Messlatte hoch und tatsächlich gibt es im Moment noch kein Verfahren, das es mit ihrer Sensitivität aufnehmen kann. Dennoch sind technische Lösungen in Sicht, die es möglich machen, über die Atemluft der Betroffenen bestimmte Erkrankungen wie Krebs oder Asthma zu diagnostizieren. Die künstliche Hundenase hätte den Vorteil, dass ihre Ergebnisse für die Wissenschaftler nachvollziehbarer und reproduzierbar sind. Das System des Teams um den Chemiker Prof. Boris Mizaikoff vom Institut für Analytische und Bioanalytische Chemie der Uni Ulm arbeitet mit verschiedenen elektronischen und optischen Sensorsystemen, die hintereinander geschaltet sind.

Prof. Boris Mizaikoff und die technische Lösung

Atmet eine Testperson durch das Mundstück des Systems, vergleicht dieses das entstehende Muster des Atemgases mit abgelegten Mustern von erkrankten Personen und prüft, ob Übereinstimmungen vorliegen. Das Prinzip entspricht eins zu eins der Vorgehensweise der vierbeinigen Vorbilder. Im nächsten Entwicklungsschritt könnte das System allerdings noch weitergehen: es könnte dann nicht nur das vorgefundene Muster mit bekannten vergleichen, sondern gleichzeitig eine Analyse der Zusammensetzung der jeweiligen Atemgase liefern. Damit wären die Fähigkeiten der Hunde dann tatsächlich übertroffen. Denn auch der beste Schnüffelhund wird nie Auskunft darüber geben können, was er denn da genau gerochen hat. Er kann lediglich Geruchsmuster, auf die er zuvor trainiert wurde, wiedererkennen. So macht bei der Frage, wer eher den Einzug in Arztpraxen und Krankenhäuser schaffen wird – die Hunde- oder die künstlichen Nasen –  am Ende doch die Technik das Rennen.


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