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Deutscher Elektronischer Sequenzdaten-Hub (DESH)

Komponenten der Integrierten Molekularen Surveillance

Für die Planung von Maßnahmen zur Eindämmung von COVID-19 kommt der genauen Kenntnis der Eigenschaften von SARS-CoV-2, die die Basisreproduktionszahl und Mortalität bestimmen, eine zentrale Bedeutung zu. Eine besondere Rolle spielen in diesem Zusammenhang Mutationen des Virus. Zum Beispiel wird für die bereits im Dezember identifizierte UK-Mutation des Virus von einer erhöhten Infektionswahrscheinlichkeit im Falle eines Kontaktes mit einer infizierten Person ausgegangen. Für eine erfolgreiche Eindämmung der Pandemie ist es daher entscheidend, einen detaillierten Überblick über die Ausbreitungsmuster spezifischer SARS-CoV-2-Mutationen zu erhalten und auch neue Mutation frühzeitig zu entdecken. Hierfür erweitert das Robert Koch-Institut aktuell die Systeme zur bundesweiten molekularen Surveillance.

Voraussetzung eines solchen Systems ist die Sequenzierung des Virengenoms und die Verknüpfung der dabei entstehenden Sequenzdaten mit den epidemiologischen Daten, die bereits über die Gesundheitsämter an das Robert Koch-Institut (RKI) weitergeleitet werden. Das RKI stellt daneben zur Übermittlung von Sequenzdaten mit DESH eine technische Plattform zur Verfügung, welche von allen sequenzierenden Laboren in Deutschland verwendet werden kann.

Das RKI verpflichtet sich, die Sequenzdaten zusammen mit einer Auswahl von klinisch-epidemiologischen Daten über öffentlich zugängliche Repositorien (GitHub, GISAID) für weitere Forschungsvorhaben bereitzustellen.

Abbildung: Systemaufbau des Deutschen Elektronischen Sequenzdaten-Hub (DESH) Abbildung: Systemaufbau des Deutschen Elektronischen Sequenzdaten-Hub (DESH)

DESH als System zur Sequenzdatenübermittlung

Das RKI betreibt die DESH-Plattform (https://desh.bdr.de), über welche Sequenzdaten aus sequenzierenden Laboren übermittelt werden können. DESH ermöglicht es, rekonstruierte Sequenzdaten über eine Web-Oberfläche zu transferieren. Zudem steht eine technische Schnittstelle zur automatischen Datenübermittlung (REST-API) zur Verfügung. Das System wird kontinuierlich weiterentwickelt und so werden künftig, neben weiteren fachlichen Prüfungen, zusätzliche Funktionen an beiden Schnittstellen bereitgestellt.

Teilnahme als Labor

Jedes Laboratorium in Deutschland, welches SARS-CoV-2 sequenziert, ist laut der Verordnung zur molekulargenetischen Surveillance des Coronavirus SARS-CoV-2 verpflichtet, dem Robert Koch-Institut (RKI) die Sequenz- und zugehörige Metadaten zu übermitteln.

Die Verordnung sieht eine Vergütung für die Durchführung von SARS-CoV-2-Sequenzierungen jedoch nur für bestimmte Laboratorien vor, welche den in der Verordnung genannten Kriterien genügen, und auch nur für eine bestimmte Zahl von Sequenzierungen. Die Vergütung verantworten die Kassenärztlichen Vereinigungen.

Prozess der Datenübermittlung

Für einen möglichst reibungslosen Start finden Sie bitte hier unsere Anleitung, die Sie durch den Prozess der Bereitstellung Ihrer Sequenzdaten auf https://desh.bdr.de führt.
Voraussetzung für die Teilnahme an DESH ist eine vorige Registrierung bei DEMIS. Der Gesamtprozess des Onboardings ist im folgenden Flussdiagramm dargestellt:

Abbildung: Flussdiagramm zum Onboarding-Prozess DESH Abbildung: Flussdiagramm zum Onboarding-Prozess DESH

Für den manuellen Upload per Web-Interface stellt Ihnen das RKI beispielhaft eine .csv-Datei mit dem geforderten Metadatenschema zur Verfügung.
Für den automatischen Upload per REST-API stellt Ihnen das RKI einen Implementationsleitfaden und eine Spezifikation nach OpenAPI 3.0.3 über die Datei Receiver.yaml (ab Version 1.4) (zip, 2 KB, Datei ist nicht barrierefrei) zur Verfügung.
Außerdem werden bestimmte Qualitätskriterien für die Sequenzdaten gefordert.

Die Bundesdruckerei (BDr) und das RKI möchten Ihnen die Möglichkeit geben, Testszenarien an der REST-API als auch am Web-Interface auszuprobieren. Dafür stellen wir Ihnen gerne einen Zugang auf die Testumgebung https://demo.desh.bdr.de zur Verfügung. Wenn Sie Interesse haben, senden Sie bitte eine entsprechende E-Mail an desh [at] RKI.de. In dieser nennen Sie uns bitte das betreffende Labor, dessen DEMIS_ID und technischen Ansprechpartner*in mit vollständigem Namen, E-Mail und Handynummer. Anschließend wird für Sie ein separates TLS-Zertifikat erzeugt und an Ihren technischen Ansprechpartner*in verschickt.

Bitte beachten Sie zunächst die FAQs weiter unten.

Haben Sie Fragen zu DESH oder benötigen Sie technischen Support insb. bei der Anbindung an die DESH-Plattform wenden Sie sich bitte an desh [at] rki.de.

Releases

Release 1 (19.02.2021): Go-Live

Web-Interface https://desh.bdr.de und REST-API (Version 1)

Stand: 02.06.2021

Release 1.1 (22.04.2021): Sicherheitsupdate inkl. neuer Feature

  • Validierung der Sequenzlänge beim Upload. Die Gesamtanzahl der eindeutigen Nukleotide darf maximal 10% von der Normsequenz abweichen (26912 < ∑"A"+"G"+"C"+"T"+"U" < 32894)
  • Validierung des Probendatums beim Upload (01.01.2020 =< DRAW_DATE =< morgiger Tag)
  • zentraler Upload für mehrere Labore durch einen Nutzer möglich (nur an REST-Schnittstelle, siehe FAQ unten).
  • NachweisBereitstellungSequenzdaten.csv enthält fortan Komma als Trennzeichen.

Stand: 02.06.2021

Release 1.2 (18.06.2021): Stabilisierung und Performance

  • Die Datenübertragung zwischen Front- und Backend erfolgt jetzt gezippt und damit schneller.
  • Das automatisierte Verfahren (REST API) akzeptiert gzip komprimierte Requests. Dies wird durch einen passenden Accept-Encoding Response-Header mit Wert gzip indiziert.
  • Backendfehler werden fortan am Frontend angezeigt. Unkommentierte Abbrüche werden dadurch vermieden.
  • Der maximale Upload erhöht sich von 20MB auf 30MB (ca. 1000 Sequenzen).

Stand: 02.06.2021

Release 1.3 (15.07.2021): Frontenderweiterung

Das Web-Interface erlaubt es Nutzern, Sequenzdaten auch für andere sequenzierende Labore einzureichen. Voraussetzung hierfür ist eine entsprechende Freischaltung des Nutzers (vgl. FAQ: Kann ein Nutzer Sequenzdaten für mehrere Labore einreichen?).

Stand: 02.07.2021

Release 1.4 (09.09.2021): Schnittstellenerweiterung um Versionsfeld

Duplikate auf demis_transaction_id und Sequenzdaten werden abgelehnt. Gleichzeitig ermöglicht das neues Pflichtfeld "version", die Übermittlung von Korrekturen.
Das neue Pflichtfeld "version" hat den Wertebereich "-1", 1-10, wobei

  • 1-10 einer durch das Labor gesetzten Versionsbezeichnung entspricht, die mit "1" startet
  • "-1" markiert die Daten einer demis_transaction_id als "invalid"

Hinweis: Bei jeder Übermittlung muss ein vollständiger Datensatz übertragen werden.

Stand: 09.09.2021

Dateien zum Download

Antworten auf häufig gestellte Fragen (Stand: 15.03.2022)

Wie wird die demis_transaction_id (ehemals IMS-ID) dem Gesundheitsamt über DEMIS übermittelt?

Mit der Labormeldung/Nachmeldung über DEMIS muss die demis_transaction_id (ehemals IMS-ID) auch dem Gesundheitsamt übermittelt werden. Nur so ist eine Verknüpfung der Falldaten mit den Sequenzdaten im RKI möglich. Für die technische Implementierung einer automatischen Übermittlung der demis_transaction_id (ehemals IMS-ID) aus dem Laborinformationssystem/der Labordatenbank über DEMIS ist eine detaillierte Beschreibung im Wiki von DEMIS zu finden. Es ist dafür eine Anpassung des im Labor verwendeten Informationssystems notwendig, damit die demis_transaction_id (ehemals IMS-ID) über das Datenfeld "demis_transaction_id“ in DEMIS übermittelt wird. Für weitere Fragen zu diesem Implementierungsprozess wenden Sie sich bitte an das DEMIS-Team unter demis [at ] rki.de.

Stand: 18.02.2021

Die PCR-Diagnostik wurde in einem anderen Labor durchgeführt als die Sequenzierung. Welches Labor muss die demis_transaction_id (ehemals IMS-ID) an das Gesundheitsamt übermitteln?

Die Meldung über das Ergebnis der Sequenzierung und damit auch die demis_transaction_id (ehemals IMS-ID) an das Gesundheitsamt liegt in der Verantwortung des sequenzierenden Labors.

Stand: 18.02.2021

Welche Daten muss ich als Labor dem Gesundheitsamt über DEMIS bereitstellen?

Jedes Labor, welches eine (auch erweiterte) Diagnostik zu SARS-CoV-2 durchführt, ist nach IfSG seit dem 01.01.2021 verpflichtet, die Ergebnisse dem zuständigen Gesundheitsamt über DEMIS zu übermitteln. Damit ist auch die Untersuchungsstelle/das sequenzierende Labor verpflichtet eine Labormeldung bzw. Nachmeldung über DEMIS zu veranlassen. Dabei werden neben den Angaben zur betroffenen Person/zum Fall (z.B. Vor- und Nachname) zur Zuordnung der Meldung aus dem Labor im Gesundheitsamt auch die Sequenzierungsergebnisse (z.B. Vorliegen einer bestimmten Mutation) und die demis_transaction_id (ehemals IMS-ID) übermittelt. Die (rekonstruierten) Sequenzdaten werden nicht über DEMIS übermittelt, sondern über DESH.

Stand: 18.02.2021

Wo kann eine DEMIS Labor-ID registriert werden?

Bitte wenden Sie sich hierfür an die DEMIS-Geschäftsstelle, um eine Registrierung vorzunehmen und eine Demis Labor-ID zu erhalten.

Stand: 18.01.2021

Bei Hinweisen auf das Vorliegen einer Mutation: Wie übermittele ich als PCR-durchführendes Labor den Gesundheitsämtern entsprechende Ergebnisse?

Diese Angaben werden über den etablierten Meldeweg via DEMIS dem ÖGD übermittelt. Dabei stehen aktuell in DEMIS Freitextfelder für entsprechende Daten zur Verfügung. Damit beantwortet das diagnostisch tätige Labor die Anforderungen der Meldung nach § 9 des IfSG Absatz (2) 1., vor allem zu den Punkten h) und i). Für Fragen zu diesem Prozess, wenden Sie sich bitte an demis [at] rki.de.

Stand: 18.02.2021

Welche Art von Sequenzdaten sollen übermittelt werden?

Sequenzierende Labore übermitteln ausschließlich vollständig rekonstruierte Sequenzdaten von SARS-CoV-2. Sequenzdaten vorheriger Verarbeitungsschritte und Qualitätsinformationen werden nicht mit übermittelt.

Stand: 21.01.2021

Können auch Sequenzdaten von Teilen des Virus übermittelt werden?

Nein, es werden Vollgenom-Sequenzdaten übermittelt.

Stand: 21.01.2021

Gibt es Qualitätsvorgaben für die Sequenzdaten, z.B. einen maximalen Anteil nicht bestimmter Abschnitte/Basen? Sollen auch Sequenzdaten eingesendet werden, die ggf. von geringer Qualität sind?

Sollen sog.masked“ oder „unmasked“ Sequenzdaten in den FASTA-Dateien übermittelt werden?

Bitte übermitteln Sie ausschließlich „masked“ FASTA-Dateien, in denen fehlende Werte durch ein „N“ ersetzt werden.

Stand: 28.01.2021

Nach welchen Kriterien sind die Proben auszuwählen?

Bitte wählen Sie Proben anhand der in der RKI-Handlungsempfehlung angegebenen Kriterien aus.

Stand: 28.01.2021

Wie erfolgt die Nachprüfung, dass es sich maximal um 5% (bzw. 10%) der positiv getesteten Proben handelt?

Sequenzierende Labore sind verpflichtet, die Daten aller neuen SARS-CoV-2-Sequenzierungen dem RKI zu übermitteln. Daher prüft das RKI nicht, ob bei der Übermittlung bereits mehr als 5% bzw. 10% der PCR-positiven Proben einbezogen wurden. Die Nachprüfung wird zwischen Kassenärztlichen Vereinigungen und dem sequenzierenden (bzw. einsendendem) Labor vorgenommen.

Stand: 28.01.2021

Werden die zusammengeführten Daten im Anschluss auch für die Fachöffentlichkeit in GISAID und ENA zur Verfügung gestellt oder verbleiben die Daten ausschließlich im RKI?

Es ist ausdrücklich gewünscht, dass die Daten durch das RKI der Fachöffentlichkeit zur Verfügung gestellt werden. Die Daten werden in den Repositorien ENA und GISAID zur Verfügung gestellt. Um den Laboren eine Möglichkeit zur Identifizierung ihrer gesendeten Sequenzdaten auch im Anschluss zu ermöglichen, wird es in Phase 2 einen Public Key für jede Probe geben, die ihnen als sequenzierendes Labor das Auffinden ihrer Daten in diesen Repositorien ermöglicht.

Stand: 18.01.2021

Warum können die Sequenzdaten nicht in anderen Systemen wie GISAID oder DEMIS direkt hochgeladen werden?

Die genannten Systeme und weitere wurden rechtlich auf eine Eignung geprüft. Da es sich um eine gesetzliche Verordnung handelt, kann die Verarbeitungsverantwortung nicht auf einen Verein oder eine Firma im In- oder Ausland übertragen werden. Die Verarbeitung muss aus öffentlicher Hand erfolgen. Die Übertragung an das Robert Koch-Institut erfolgt darüber hinaus aus inhaltlichen Gründen. Nur im Robert Koch-Institut ist eine Integrierte Molekulare Surveillance (IMS) für das gesamte Bundesgebiet möglich, da nur dort die über das Deutsche Elektronische Melde- und Informationssystem für den Infektionsschutz (DEMIS) gemeldeten epidemiologischen und sonstigen Labordaten mit den eingesendeten Sequenzdaten verknüpft werden können.

Stand: 18.01.2021

In welchem Zeitraum sollen die Sequenzdaten übermittelt werden?

Der Verordnung entsprechend müssen die Sequenzdaten spätestens 10 Werktage nach Durchführung der PCR übermittelt werden. Wurde die PCR in einem anderen Labor durchgeführt und dann die Probe an ein sequenzierendes Labor übersandt, ist eine Datenübermittlung ans RKI innerhalb von 10 Werktage nach Erhalt der Probe im sequenzierenden Labor verpflichtend.

Zeitintervalle für die Übermittlung von SARS-CoV-2-Sequenzdaten

Stand: 24.06.2021

Wir als sequenzierendes Labor haben kein vollumfängliches elektronisches Labordatensystem, welches in der Lage wäre, über automatische Schnittstellen (APIs) Sequenzdaten an das RKI zu übermitteln. Wie kommen wir unserer Übermittlungspflicht nach?

Es wird dauerhaft eine webbasierte Lösung zum Sequenzdatentransfer für alle Labore angeboten werden.

Stand: 18.02.2021

Gibt es bereits eine Schnittstellenbeschreibung, damit seitens der LIMS-Hersteller frühzeitig eine Anpassung erfolgen kann?

Zurzeit ist die Schnittstelle im Entwicklungsprozess. Bitte wenden Sie sich an desh [at] rki.de, falls Sie Interesse haben, als Ansprechpartner*in für die Entwicklung mitzuwirken. Sobald Spezifikationen für die Schnittstelle zur Verfügung stehen, werden wir darüber informieren.

Stand: 18.02.2021

Welche Browser werden unterstützt?

Firefox ab Version 77

Chrome ab Version 86

Stand: 07.10.2021

Kann ein Nutzer Sequenzdaten für mehrere Labore einreichen?

Ein Nutzer kann Sequenzdaten zentral für mehrere Labore einreichen. Zur Freischaltung des Nutzers übermitteln Sie bitte an desh [at] RKI.de folgende Daten:

  1. Laborname über den des Nutzers registriert wurde
  2. DEMIS_ID
  3. Kontaktdaten des Nutzers
    i. Anrede
    ii. Vorname
    iii. Nachname
    iv. E-Mail-Adresse
    v. Handytelefonnummer (SMS-Empfang muss vorhanden sein!)

Daneben übermitteln Sie bitte die DEMIS_IDs der Labore, die für den Nutzer freigeschaltet werden sollen.

Stand: 02.07.2021

Können weitere Nutzer für ein Labor registriert werden?

Weitere Nutzers werden für das Verfahren DESH wie folgt angelegt:

  1. Der IT-Ansprechpartner des Labors wendet sich an desh [at] rki.de mit der Änderung (Nutzer neu). Dabei sind folgende Daten des neuen Nutzers zu nennen:
    a. Laborname
    b. DEMIS_ID
    c. Kontaktdaten des neuen Nutzers
    i. Anrede
    ii. Vorname
    iii. Nachname
    iv. E-Mail-Adresse
    v. Handytelefonnummer (SMS-Empfang muss vorhanden sein!)
  2. Der neue Nutzer erhält einen Zugang zum Service-Portal der Bundesdruckerei
  3. Der IT-Ansprechpartner des Labors stellt dem neuen Nutzer das Zertifikat zur Verfügung.

Der Nutzer kann nun Daten hochladen.

Stand: 15.03.2022

Ich habe eine PCR-positive Probe als Zufallsstichprobe ohne klinische Anforderung sequenziert. Wie informiere ich das einsendende Labor bzw. die/den Probennehmer*in über das Sequenzierungsergebnis?

Um Irritationen zu vermeiden, können Sie im Befund eine kurze Erklärung abgeben, dass die Rückmeldung aufgrund einer zufälligen Auswahl im Rahmen der aktuell notwendigen bevölkerungsweiten Überwachung von SARS-CoV-2-Mutationen erfolgt ist.

Stand: 28.01.2021

Warum werden ggf. nicht alle Sequenzen auf GISAID veröffentlicht?

Alle Sequenzen, die an DESH übermittelt werden, sind für den Upload vorgesehen. Diese Uploads finden seit dem 03.03.2021 statt. Voraussetzung für eine Veröffentlichung ist jedoch, dass die Sequenzen zusätzlichen internen Qualitätssicherungsmaßnahmen standhalten. Diese übersteigen in Teilen die Prüfungen an den DESH Interfaces. Liegt beispielswiese ein Frameshift vor, wurden die Sequenzen von GISAID bisher nicht angenommen. Eine Veröffentlichung mit Vermerk "Frameshift = unconfirmed" ist angestrebt.
Daneben sind alle über DESH eingelieferten Daten unabhängig von ihrer Qualität auf GitHub abgelegt (vgl. https://github.com/robert-koch-institut/SARS-CoV-2-Sequenzdaten_aus_Deutschland).

Stand: 09.09.2021

Welche Metadaten werden zu den Sequenzdaten bei GISAID hinterlegt?

Probenentnahmedatum, Region (aus Postleitzahl des Diagnostiklabors), Probenentnahmestrategie (Stichprobe, Verdacht, ...), Sequenzierungstechnik (ILLUMINA, ION_TORRENT, ...) und Probentyp (s001, s002) werden zur Sequenz übermittelt. Falldaten, wie Geschlecht und Alter werden nicht übermittelt bzw. auf "unknown" gesetzt.

Stand: 09.09.2021

Wie erhalten Labore die GISAID Accession Nummern zu Sequenzen, die via RKI hochgeladen wurden?

Labore können die von ihnen stammenden Sequenzen in GISAID über die demis_transaction_id (/ IMS_ID ) finden und downloaden. Dazu verwenden sie bitte die Suchfunktion "sample ID given by the originating lab".

Stand: 09.09.2021

Was ist ein "Originating Lab", was ein "Submitting Lab" und was ein "Submitter"?

"Originating Lab" ist das Labor in dem die Sequenz erzeugt wurde (z.B. LMU, LADR oder andere). "Submitting Lab" ist das RKI, da es die Sequenzen hochlädt. "Submitter" ist die Person, die dem RKI als Ansprechpartner*in für die Sequenzen des Labors benannt wurde oder ein Standardnutzer des RKI, wenn keine Ansprechperson benannt wurde.
Der Submitter des Labors wird auch zu bereits erfolgten Uploads nachgetragen.

Stand: 09.09.2021

Stand: 19.10.2022

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