Как може да помогне за предотвратяване на бъдещи огнища

Вземането на проби от отпадъчни води може да отнеме време. Кредит: Джон Айзел/Държавен университет в Колорадо

Отпадъчните води на общността съдържат улики за тежестта на COVID-19. По време на пандемията мониторингът на канализацията става все по-популярен начин да се опитаме да разберем местните тенденции за инфекция.

Микробиолозите Сюзън Де Лонг и Карол Уилус се срещнаха и станаха ентусиасти на канализацията през април 2020 г., когато местна група оператори на пречиствателни станции ги помоли да разработят и разгърнат тест за откриване на SARS-CoV-2 в проби от канализацията на Колорадо. Де Лонг е инженер по околна среда, който изучава полезните бактерии. Експертизата на Wilusz е в биологията на РНК. Тук те описват как работи мониторингът на отпадъчните води и какво може да направи в бъдеще след пандемия.

Как се наблюдават отпадъчните води за SARS-CoV-2?

Мониторингът на отпадъчните води се възползва от факта, че много човешки патогени и продукти от човешкия метаболизъм на лекарствата се намират в урината, изпражненията или и двете. Вирусът SARS-CoV-2, който причинява COVID-19, се появява в изненадващо големи количества в изпражненията на заразените хора, въпреки че не е основен път на предаване на болестта.

За да определим дали присъстват патогени, първо трябва да съберем представителна проба от отпадъчни води, или директно от канализацията, или на мястото, където това, което инженерите наричат ​​„влиятелно“, влиза в станция. пречистване. Можем да използваме и твърди вещества, които са се утаили в отпадните води.

След това техниците трябва да отстранят големи частици изпражнения и да концентрират всички микроби или вируси. Следващата стъпка е да се извлекат техните нуклеинови киселини, ДНК или РНК, които съдържат генетичната информация на патогените.

Последователностите, съдържащи се в ДНК или РНК, действат като уникални баркодове за наличните патогени. Например, ако открием гени, уникални за SARS-CoV-2, ние знаем, че коронавирусът е в нашата проба. Ние използваме PCR-базирани подходи, подобни на тези, използвани в клиничните диагностични тестове, за откриване и количествено определяне на SARS-CoV-2 последователности.

По-подробното характеризиране на последователността на нуклеиновата киселина може да предостави информация за вирусни щамове, например, може да идентифицира варианти като omicron BA.2.

Понастоящем по-голямата част от усилията за наблюдение на отпадъчните води се фокусират върху SARS-CoV-2, но същите техники работят с други патогени, включително полиовирус, грип и норовируси.

Преди пандемията приложение наблюдаваше редки огнища на полиовирус в райони, където ваксинацията срещу полиомиелит продължава. Отпадъчните води също могат да бъдат наблюдавани за признаци на различни лекарства, за да се даде представа за нивото и вида на употреба на наркотици в населението.

Мониторингът на отпадъчните води започна по време на пандемията COVID-19 – и ето как може да помогне за предотвратяване на бъдещи огнища

Лабораторен техник се подготвя да обработва проби от отпадъчни води за откриване на SARS-CoV-2 в Щатския университет в Колорадо. Кредит: Джон Айзел/Държавен университет в Колорадо

Къде отиват данните?

По време на пандемията Центровете за контрол и превенция на заболяванията на Съединените щати разработиха Националната система за наблюдение на отпадъчните води специално за проследяване на SARS-CoV-2 в цялата страна. Над 800 сайта подават данни към тази NWSS система, но в момента не са представени всички щати и окръзи.

Много държавни агенции, като Министерството на общественото здраве и околна среда в Колорадо, и градове като Темпе, Аризона, имат свои собствени табла за отчитане на данни. Някои компании, извършващи тестове за отпадъчни води, също отчитат данни на собствените си табла.

Според нас NWSS представлява вълнуваща първа стъпка в наблюдението на здравето на населението чрез отпадъчни води. Подобни системи съществуват и в други страни, включително Австралия и Нова Зеландия.

Какво всъщност показват данните за отпадъчните води?

Нивата на SARS-CoV-2 в отпадните води от големи популации са отличен индикатор за нивото на инфекция в общността. Системата автоматично следи всички, които живеят в канализационния басейн, така че е анонимна, безпристрастна и справедлива. Важно е също така, че е невъзможно да се проследи инфекцията до конкретен човек, домакинство или квартал, без да се вземат допълнителни проби.

Мониторингът на отпадъчните води не разчита на наличието на клинични тестове или на това кой докладва резултатите от своите тестове. Той също така открива асимптоматични и предсимптоматични случаи на COVID-19; това е от съществено значение, защото хората, които са заразени, но не се чувстват болни, все още могат да разпространяват COVID-19.

Според нас тестването на канализацията е все по-важно, тъй като все повече и повече тестове за COVID-19 се извършват у дома. И тъй като ваксинацията е довела и до по-леки, асимптоматични случаи на COVID-19, хората могат да се заразят, без изобщо да бъдат тествани. Тези фактори означават, че данните от клиничните случаи са по-малко информативни, отколкото в началото на пандемията, докато данните от канализацията остават постоянен индикатор за нивото на инфекция в общността.

Досега не можете точно да предвидите броя на заразените в дадена общност въз основа на нивото на вируса в нейните отпадъчни води. Етапът на инфекция на човек, как тялото му реагира на вируса, вариантът на вируса, разстоянието между човек и мястото, където е взета отпадъчната проба, дори времето може да повлияе на количествата SARS-CoV-2, измерени в отпадъчните води.

CDC COVID Data Tracker, CC BY“>

Мониторингът на отпадъчните води започна по време на пандемията COVID-19 – и ето как може да помогне за предотвратяване на бъдещи огнища

Повече от 800 обекта, които обхващат популации с различни размери, отчитат броя на отпадъчните води на COVID-19 на CDC. Кредит: CDC COVID Data Tracker, CC BY

Но учените могат да изведат относителни промени в степента на инфекция. Наблюдението на нивата на вируса се повишава и намалява в канализацията дава представа за това дали случаите се увеличават или намаляват в общността като цяло.

Тъй като SARS-CoV-2 може да бъде открит в отпадъчни води дни или дори седмици преди появата на огнища, наблюдението на отпадъчните води може да осигури ранно предупреждение, че мерките за обществено здраве могат да бъдат оправдани. И тенденциите в сигнала са важни –ако знаете, че нивата се увеличават, сега може да е подходящ момент да възстановите мандата за маска или да препоръчате работа от вкъщи. Понастоящем служителите в областта на общественото здравеопазване използват данни от наблюдение на отпадъчните води, заедно с друга информация, като нива на положителни тестове и брой клинични случаи и хоспитализации в общността, за да вземат този тип решения.

Данните за секвениране могат също да помогнат за откриване на нови варианти и за наблюдение на техните нива, позволявайки на здравните реакции да вземат предвид характеристиките на наличния вариант.

В малки популации, като общежития в колежи и старчески домове, мониторингът на канализацията може да открие малък брой заразени хора. Може да звучи алармата, че целевите клинични тестове имат за цел да идентифицират заразените хора, за да ги изолират. Ранното откриване, целенасоченото тестване и карантината са ефективни за предотвратяване на огнища. Вместо да използват клинични тестове за рутинно наблюдение, администраторите могат да резервират разрушителни клинични тестове за моменти, когато SARS-CoV-2 е открит в отпадъчните води.

Как ще изглежда наблюдението в бъдеще?

Широко разпространеното и рутинно използване на мониторинг на канализацията ще даде на служителите в общественото здравеопазване достъп до информация за нивата на редица потенциални инфекции в американските общности. Тези данни биха могли да ръководят решенията за това къде да се предоставят допълнителни ресурси на общностите, като например провеждане на тестове или клиники за ваксинация на места, където инфекцията се увеличава. Това може също да помогне да се определи кога са необходими интервенции като маскиране или затваряне на училища.

В най-добрия случай мониторингът на отпадъчните води може да хване нов вирус, когато за първи път пристигне в нова зона; ранното спиране в много локализирания район може потенциално да предотврати бъдеща пандемия. Интересното е, че изследователите са открили SARS-CoV-2 в архивирани проби от отпадъчни води, събрани преди някой да бъде диагностициран с COVID-19. Ако надзорът на отпадъчните води беше част от инфраструктурата за обществено здравеопазване, създадена в края на 2019 г., то можеше да предостави по-ранно предупреждение, че SARS-CoV-2 се превръща в глобална заплаха.

Засега обаче създаването и функционирането на национална система за мониторинг на отпадъчните води, особено такава, която включва мониторинг на ниво сграда на ключови места, все още е твърде скъпа и изискваща труд.

Текущите усилия за изследване и развитие се опитват да опростят и автоматизират вземането на проби от отпадъчни води. От аналитична страна, адаптирането на PCR и технологиите за секвениране за откриване на други патогени, включително нови патогени, ще бъде от съществено значение, за да се възползват пълноценно от такава система. В крайна сметка мониторингът на отпадъчните води може да помогне за подкрепа на бъдеще, в което пандемиите са далеч по-малко смъртоносни и имат по-малко социално и икономическо въздействие.


CDC се обръща към данни за отпадъчни води, за да проследи разпространението на COVID


Предоставено от The Conversation

Тази статия е препубликувана от The Conversation под лиценз Creative Commons. Прочетете оригиналната статия.Разговорът

цитат: Мониторингът на отпадъчните води започна по време на пандемията COVID-19: Как може да помогне за предотвратяване на бъдещи огнища (2022 г., 5 май) Извлечено на 5 май 2022 г. от https://medicalxpress.com/news/2022-05 -wastewater-covid-pandemic -futureoutbreaks.html

Този документ е обект на авторско право. Освен за честна употреба за целите на частно проучване или изследване, никоя част не може да бъде възпроизвеждана без писмено разрешение. Съдържанието е предоставено само за информация.

Add Comment