Din martie 2020, când a început pandemia COVID-19, oamenii de știință au folosit probe de apă uzată netratată pentru a căuta fragmente ale virusului SARS-CoV-2 vărsat în fecalele pacienților infectați, ceea ce le permite să ofere avertismente timpurii cu privire la focarele virale. Nivelurile de virus cresc de obicei timp de aproximativ patru până la șase zile în apele reziduale înainte ca într-o zonă să se înregistreze o creștere a numărului de cazuri clinice.
Comunitățile și furnizorii de servicii medicale pot, prin urmare, să utilizeze datele privind apele reziduale pentru a prezice creșterile locale și pentru a intensifica eforturile de testare și vaccinare, conform National Geographic.
Pandemia a atras din nou atenția asupra valorii monitorizării apelor reziduale
Primele lucrări au fost atât de reușite încât, în septembrie 2020, Centrele pentru controlul și prevenirea bolilor din SUA au înființat un Sistem național de supraveghere a apelor reziduale, în parteneriat cu zeci de stații de tratare din întreaga țară și finanțând supravegherea apelor reziduale pentru SARS-CoV-2.
Până în februarie 2022, fondurile CDC susțineau programe în peste 400 de locații din 37 de state, patru orașe și două teritorii, deși acoperirea rămâne neuniformă. Cu o finanțare garantată până în 2025, obiectivul este de a ajunge în toate cele 50 de state, spune Amy Kirby, liderul de proiect al CDC, și de a extinde colectarea de date pentru a include și alte virusuri, cum ar fi gripa și norovirusul, bacteria Escherichia coli, care se transmite prin alimente, bacteriile care au devenit rezistente la antibiotice și agentul patogen fungic Candida auris.
Inițial, oficialii din domeniul sănătății publice au fost sceptici cu privire la eforturile de supraveghere a apelor reziduale pentru SARS-CoV-2, notează Rachel Poretsky, ecologistă microbiană la Universitatea Illinois Chicago. Unii erau îngrijorați că substanțele chimice din apele uzate ar putea degrada materialul genetic al virusului, în timp ce alții se îndoiau că este posibil să se secvențieze materialul viral distinct derivat din apele uzate.
Monitorizarea apelor reziduale a dat rezultate imediat
Poretsky și alți oameni de știință le-au dovedit că se înșelau. Cu ajutorul unei subvenții independente, ea și colegii ei au lucrat cu Departamentul de Sănătate Publică din Chicago pentru a detecta și cuantifica SARS-CoV-2 la Stickney și la alte câteva stații de tratare a apelor uzate din regiune.
"Când am reușit să arătăm că datele [din apele reziduale] oglindeau ceea ce se observa în mediul clinic sau umpleau lacunele din infrastructura noastră de sănătate publică, oamenii au început să se bazeze pe ele un pic mai mult", spune ea, conform National Geographic.
Virologul Heléne Norder de la Universitatea din Göteborg, Suedia, se numără printre oamenii de știință care, de ani de zile, au făcut presiuni pentru a avansa cercetarea în domeniul monitorizării apelor uzate. Cu ajutorul îmbunătățirii instrumentelor de secvențiere moleculară, oamenii de știință au identificat anterior virusul gripal A, rotavirusul, adenovirusul, virusul Aichi și astrovirusul în apele reziduale. Dar Norder spune că deseori i-a fost greu să își ia munca în serios sau s-a luptat să obțină fonduri - până acum.
"Din păcate, a fost nevoie de o pandemie pentru a realiza cât de important și de interesant este acest domeniu de cercetare", spune chimistul de mediu Arjun Venkatesan de la Universitatea Stony Brook din New York.
Istoria supravegherii apelor uzate
Unul dintre primele succese în ceea ce privește detectarea agenților patogeni în canalizare a avut loc în Belfast, Irlanda, care s-a confruntat cu epidemii devastatoare de febră tifoidă în secolul al XIX-lea. Boala se răspândea atunci când oamenii consumau alimente sau apă contaminate cu bacteria Salmonella typhi, prezentă în fecalele persoanelor infectate.
Chiar și după ce epidemiile s-au diminuat, purtătorii cronici asimptomatici au continuat să excrete bacterii în fecale timp de ani de zile. Dar, în acele zile de început, oamenii de știință au avut probleme în a dovedi că contaminarea cu ape uzate era vinovată de izbucnirea bolilor.
În anii care au urmat, oamenii de știință au explorat monitorizarea apelor uzate ca instrument de supraveghere a sănătății publice. Israelul, de exemplu, nu mai suferea de poliomielită de șase ani când, în 1988, o epidemie a lăsat 15 persoane paralizate. Prelevarea de probe de apă uzată a arătat că canalizările deschise erau o sursă potențială de expunere la virus.
De atunci, 25 până la 30 de locații din Israel și din teritoriile palestiniene adiacente au colectat lunar probe de canalizare pentru a detecta virusul poliomielitei înainte de apariția cazurilor simptomatice în comunitate. O astfel de supraveghere a permis autorităților israeliene să depisteze "circulația silențioasă" a poliovirusului sălbatic în canalizarea țării în 2013, ceea ce a determinat eforturi de vaccinare în masă. În ultimele aproximativ două decenii, peste 20 de țări au adoptat aceeași abordare.
Oamenii de știință au reușit, de asemenea, să folosească apele reziduale netratate pentru a depista alte focare virale înainte ca oamenii să se îmbolnăvească. În Suedia, Norder și colegii săi au înregistrat în 2013 un vârf de norovirus, supranumit "virusul vărsăturilor de iarnă", în probele de ape uzate cu cel puțin două săptămâni înainte ca majoritatea pacienților infectați să fie diagnosticați în spitalele și centrele de îngrijire a bătrânilor din Gothenburg. De asemenea, ei au detectat anumite tulpini ale virusului hepatitei A în apele reziduale cu câteva săptămâni înainte de cazurile clinice raportate.
Dar în multe țări și regiuni, monitorizarea sistematică la stațiile de tratare a apelor uzate lipsește de mult timp. Acest lucru s-ar putea schimba datorită COVID-19.
Căutarea SARS-CoV-2 în canalizare
La începutul anului 2020, oamenii de știință chinezi au confirmat prezența materialului genetic SARS-CoV-2 în probele de scaun de la un pacient infectat. La scurt timp după aceea, cercetătorii din Olanda au raportat prezența ARN-ului viral în apele reziduale din țara lor.
La stația de tratare a apelor reziduale Amersfoort din centrul Olandei, aceștia au descoperit fragmente de ARN SARS-CoV-2 în apa netratată cu șase zile înainte de a fi raportate primele cazuri din țară, în martie 2020. Pe măsură ce mai multe persoane au contractat COVID-19, aceste fragmente au devenit mai abundente. Astfel, cercetătorii au propus supravegherea apelor uzate pentru a furniza dovezi privind prezența și circulația SARS-CoV-2 în comunitate. Acest lucru este deosebit de valoros atunci când multe infecții pot fi ușoare sau asimptomatice sau când testarea poate să nu fie ușor accesibilă.
Rolf Halden, un inginer de mediu de la Universitatea de Stat din Arizona, a fost rapid de luat în seamă. Din 2018, Halden și colegii săi au folosit monitorizarea apelor reziduale pentru a urmări consumul de opiacee în Tempe și au împărtășit actualizări lunare cu comunitatea prin intermediul unui tablou de bord online. Gripa a fost următoarea pe lista lor, dar au pivotat rapid pentru a căuta SARS-CoV-2 în momentul în care a lovit pandemia. În mai 2020, echipa sa a identificat un focar de infecție în Guadalupe - un oraș cu preponderență hispanică și nativ-americană, în care lipseau testele -, ceea ce a declanșat un răspuns rapid din partea lucrătorilor din domeniul sănătății din comunitate.
O echipă de oameni de știință a detectat material genetic SARS-CoV-2 în apele reziduale de la un cămin
Un succes similar a fost obținut prin analizarea apelor reziduale pentru SARS-CoV-2 în universități. În august 2020, o echipă de oameni de știință de la Universitatea din Arizona a detectat material genetic SARS-CoV-2 în apele reziduale de la un cămin, ceea ce a determinat efectuarea imediată a testelor și identificarea a doi studenți asimptomatici, care au fost apoi izolați.
Între noiembrie 2020 și aprilie 2021, un studiu care a utilizat date din orașul New York a constatat o tendință similară în ceea ce privește creșterea și scăderea numărului de cazuri noi de COVID-19 și a nivelurilor de virus în cele 14 stații de tratare a apelor uzate din oraș. Iar în noiembrie 2021, orașul a găsit dovezi de Omicron în apele sale reziduale cu cel puțin câteva zile înainte ca primul caz să fie identificat clinic.
Pe măsură ce Omicron a depășit varianta Delta în SUA, oficialii din domeniul sănătății publice au folosit datele privind apele reziduale pentru a lua decizii cu privire la momentul în care să întrerupă tratamentele, cum ar fi cele două tipuri de anticorpi monoclonali care nu au funcționat împotriva noii variante, spune inginerul de mediu Colleen Naughton de la Universitatea din California, Merced, care urmărește eforturile de monitorizare a apelor reziduale SARS-CoV-2 în întreaga lume.
Experții atrag atenția că monitorizarea apelor uzate nu poate înlocui programele de testare corespunzătoare. În primul rând, este greu de înțeles cantitatea absolută de ARN viral într-o comunitate din acest tip de eșantion.
Între timp, eforturile de monitorizare continuă să evolueze. Odată cu recenta creștere a numărului de cazuri de variola maimuței din SUA, Poretsky a început să caute dovezi ale virusului în apele reziduale din zona Chicago.
"Nu avem o idee despre cât de multă boală există, dacă se răspândește, cât timp ar fi putut fi prezentă înainte de a începe să căutăm cazuri clinice", spune ea. „Dar apele reziduale pot conține indicii”, conform National Geographic.
Fiți la curent cu ultimele noutăți. Urmăriți StiriDiaspora și pe Google News
