Computeroptimierte Strategien gegen die SARS-CoV-2-Verbreitung

Welche Infektionsschutz-Maßnahmen eignen sich am besten, um die Verbreitung des neuen Coronavirus einzudämmen? Diese Frage will das Bonner Projekt MoKoCo19 mithilfe von Computermodellen beantworten.

Interdisziplinäre Forschungsgruppe Mathematik und Lebenswissenschaften der Universität Bonn

Interdisziplinäre Forschungsgruppe Mathematik und Lebenswissenschaften der Universität Bonn

Jan Hasenauer

Kontaktverbote, Maskenpflicht oder Schulschließungen haben weitreichende Auswirkungen. Doch in welchem Umfang sie tatsächlich helfen, die Ausbreitung des SARS-CoV-2 Virus zu bremsen oder gar zu stoppen, wurde bislang noch nicht genau erforscht. Das soll das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt MoKoCo19 ändern und verlässliche Einschätzungen zur Wirksamkeit der verschiedenen Schutzmaßnahmen liefern. Die Ergebnisse sollen politischen Entscheidungsträgern helfen, den bestmöglichen Kurs aus der aktuellen Krise zu bestimmen und Überlastungen des Gesundheitssystems vorzubeugen.

Simulationen sagen vorher, was sich dem experimentellen Zugriff entzieht

Im Fokus des Projektes stehen Computermodelle. „Da wir mit der Virusverbreitung nicht ‚experimentieren‘ können, stehen wir gemäß des Philosophie von Galileo Galilei vor der Aufgabe: ‚Messe, was messbar ist, und mache messbar, was nicht gemessen werden kann‘“, sagt Prof. Dr. Jan Hasenauer, Experte für Rechnergestützte Lebenswissenschaften am LIMES-Institut der Universität Bonn. „In der computergestützten Lebenswissenschaft beschreiben wir mit mathematischen Modellen die Eigenschaften komplexer biologischer Systeme. Bei MoKoCo19 ist das der Einfluss von Infektionsschutzmaßnahmen auf die Virusverbreitung. So können wir in silicio – also im Computer – die Wirkung von Maßnahmen des Infektionsschutzes virtuell nachbilden, um die Folgen in der realen Welt besser vorhersagen zu können“, so Hasenauer.

Ein Fall für Zwei: Computermodell und Verlaufsstudie

Das Datenmaterial, mit dem die Bonner Modelle arbeiten, kommt vom Robert Koch-Institut und aus der Studie KoCo19, die Prof. Dr. Michael Hoelscher am Klinikum der Ludwig-Maximilians-Universität München leitet. Das Bayerische Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst, das Klinikum der Ludwig-Maximilians-Universität München und das Helmholtz Zentrum München finanzieren diese Studie. Sie untersucht alle Mitglieder von 3.000 nach dem Zufallsprinzip ausgewählten Münchener Haushalten. Deren Blut wird regelmäßig auf Antikörper gegen SARS-CoV-2 getestet – und das bis zum Ende der Pandemie. So werden die Forschenden die reale Verbreitung des Virus in der Bevölkerung bestimmen. Die aus diesen Daten und den Computermodellen gewonnen Ergebnisse könnten über die aktuelle Krise hinaus dabei helfen, künftige Epidemien und andere Erreger zu bekämpfen.

Hasenauer hatte schon Anfang 2020 erste Modelle für die Ausbreitung von SARS-CoV-2 in China entwickelt. Seine Erfahrungen fließen nun in die Zusammenarbeit mit der Münchener KoCo19-Studie zur Verbreitung des Virus ein.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) öffnete zu Beginn der SARS-CoV-2 Pandemie das Rapid Response Modul der „Richtlinie zur Förderung eines Nationalen Forschungsnetzes zoonotische Infektionskrankheiten“ für einen Förderaufruf zur Erforschung von Covid-19. Ab dem 3. März 2020 konnten Forschende Anträge stellen, um zum Verständnis des Virus und dessen Ausbreitung beizutragen sowie um therapeutische und diagnostische Ansätze gegen Covid-19 zu entwickeln.