Kako bi ispitivanje otpadnih voda moglo pomoći zaustaviti širenje zajednice COVID-19

Smederevac / Getty

Ključni za poneti

• Čestice virusa COVID-19 otkrivene su tijekom rutinskog ispitivanja otpadnih voda studentskih domova na Sveučilištu u Arizoni.
• Škola je odmah uslijedila nakon testiranja učenika i osoblja i identificirala dvije osobe koje su bile pozitivne na COVID-19, ali nisu imale simptome.
• Priča se natjerala da se ljudi pitaju zašto više zajednica ne testira mokraću i izmet na COVID-19.
• Stručnjaci kažu da je sustav ispitivanja već preopterećen i da bi dodavanje dodatnih uzoraka samo povećavalo trom ritam rezultata.

Dok je redovito testiralo kanalizaciju u studentskim domovima, Sveučilište u Arizoni otkrilo je u uzorcima SARS-CoV-2, virus koji uzrokuje COVID-19. Sveučilište je odgovorilo trenutnim mjerama za zaustavljanje potencijalne epidemije, ali priča je pokrenula pitanja o zašto uzorci urina i stolice tek trebaju biti dodani u mogućnosti ispitivanja COVID-19.

"Sve je ovo zapravo prilično novo", kaže Aaron Peacock, dr. Sc., Direktor molekularne biologije u Microbac Laboratories, Inc, za Verywell. "To zapravo nije bilo redovito ... većina ovih tvrtki koje rade otpadne vode [ispitivanje] su naša komunalna poduzeća, pa su u gradovima ili županijama ili su komunalne četvrti, i oni ' jako su regulirani. "

Paun nije sudjelovao u ispitivanju kanalizacijske kanalizacije na sveučilištu u Arizoni, ali Microbac Laboratories trenutno surađuje s drugim fakultetima i sveučilištima na ispitivanju otpadnih voda na broj virusa SARS-CoV-2.

Tvrtka također surađuje s nekim gradovima i općinama koji su dodijelili sredstva za testiranje na SARS-CoV-2. Paun kaže da ispitivanje otpadnih voda tijekom pandemije - i inače - može nadopuniti druge metode ispitivanja kako bi kampusima, tvrtkama i zajednicama pružilo širu sliku budućih problema.

Praćenje trendova zaraze u zajednici

Testiranje uzoraka kanalizacije na broj virusa COVID-19 razlikuje se od ispitivanja jedne osobe odjednom. Različiti modeli i algoritmi mogli bi pomoći u praćenju općeg broja aktivnih infekcija na nekom području, a podaci bi mogli pomoći u informiranju zajednice o tome idu li slučajevi zaraze prema gore, padaju ili ostaju isti.

„Ako gledate na ovaj način, u balonu ste na visini od 10 000 metara i gledate dolje u šumu, pružajući vam ukupnu ideju o tome što se događa u šumi. Ali kada testirate pojedine ljude, testirate pojedinačna stabla ", kaže Paun.

Paun kaže da se SARS-CoV-2 može baciti u feces osobe prije nego što dobije simptome.

"To je svojevrsni predznak onoga što se možda spušta na štuku zbog aktivnih infekcija", kaže on.

Po toj logici otkrivanje čestica virusa u otpadnim vodama moglo bi pomoći zajednicama da prije identificiraju slučajeve COVID-19, što se i dogodilo na Sveučilištu u Arizoni.

Školski centar za održivu tehnologiju za vodu i energiju testirao je otpadne vode iz rezidencijalnih dvorana u kampusu tijekom prvog tjedna individualne nastave. Pronašli su prisutnost SARS-CoV-2 u jednom studentskom domu. Kada su testirali studente i osoblje na tom mjestu, identificirali su dvije osobe koje su bile pozitivne na virus, ali nisu imale simptome.

Kao dio strategije kampusa "Test, Trace, Treat", svi su studenti morali proći negativni test antigena prije nego što su se mogli useliti u domove za stanovanje, stoji u izjavi sa sveučilišta.

"Ovdje je sve u vezi s vremenom", kaže Jagdish Khubchandani, PhD, MPH, MBBS, profesor javnog zdravstva na državnom sveučilištu New Mexico, za Verywell. “Mislim da sam danas, ako me testirate, nadam se - i najvjerojatnije - negativan. Ali ostavljaš me na miru tri dana. U tih nekoliko dana možda sam otišao u lokalnu trgovinu ili upoznao neke ljude i zarazio se. "

Hvatanje slučajeva prije simptoma

Prema istraživanju Johns Hopkins Medicine, kada se osoba testira u ranim danima infekcije COVID-19, rezultat bi mogao proizvesti lažno negativan rezultat.

Za studiju koja je objavljena uAnali interne medicine, pregledani su podaci iz 1.330 uzoraka koji su podvrgnuti ispitivanju lančane reakcije reverzne transkriptaze polimeraze (RT-qPCR). Istraživači su izračunavali dnevne lažno negativne stope koristeći rezultate testa i prijavljeni datum infekcije ili vrijeme kada su se pojavili simptomi.

Prema njihovim procjenama, osobe koje su testirane na virus tijekom četiri dana nakon što su zaražene imale su 67% veću vjerojatnost da će biti negativne, pa stoga dobivaju lažno negativne. Test se pokazao točnijim osam dana nakon infekcije, ali čak je i tada stopa lažno pozitivnih bila 20%.

"Čak i kad se zarazim", hipotetično objašnjava Khubchandani, "u početku prvih 7 do 10 dana - ili čak dva tjedna za neke ljude - nemam simptoma, ali svejedno nastavljam s prolijevanjem virusa."

Sveučilište u Arizoni preselilo je dvojicu studenata koji su imali pozitivan test na COVID-19 iz rezidencije u karantenu. Studenti će nastaviti nastavu na mreži dok se ne budu mogli sigurno vratiti u studentski dom i na osobne studije.

Nakon što su učenici u karanteni, školski Centar za održivu tehnologiju za vodu i energiju ponovno je testirao otpadne vode studentskog doma i nije pronašao tragove virusa.

Ako se virus baca u tjelesni otpad i potencijalno se može koristiti za otkrivanje koronavirusa prije COVID-19 testova poput nazofaringealnog brisa, zašto onda više škola i zajednica ne testira uzorke urina i fekalija?

"Analiza urina predstavljala bi dodatne korake i opteretila testiranje", kaže Khubchandani. S obzirom na to da su ispitivanja prenapona i kašnjenja u zaostalim laboratorijima već problem, testiranje tjelesnog otpada za pojedince bio bi dodatni izazov.

Kako testirati otpadne vode na COVID-19

Paun objašnjava da laboratoriji Microbac dobivaju reprezentativni uzorak na jedan od dva načina. Prvo je ono što se naziva grab testom, gdje se prikuplja slučajni uzorak. Drugi je kompozitni test, gdje se postavlja instrument za prikupljanje otpadnih voda svakih 15 ili 20 minuta.

Zatim se pH uzorka podešava tako da se čestice virusa lijepe za druge čestice, što pomaže u filtriranju. Zatim se ekstrahiraju nukleinske kiseline i potencijalna virusna RNA i provodi se RT-qPCR test. Test "mijenja RNK u komplementarnu DNK", kaže Peacock. "A tada tu komplementarnu DNK očitava naš instrument."

RT-qPCR

RNA je pretvorena u komplementarnu DNA, sintetički oblik DNA izrađen od RNA predloška.Test ima brojne primjene, od genetike do kliničkih istraživanja.

RT-qPCR test ista je analiza koja se koristi za uzorke prikupljene iz briseva nazofarinksa. Međutim, potreban vam je još jedan pokazatelj za ispitivanje otpadnih voda. Microbac također testira virus paprike blagog motleta (PMMoV).

"To je vrsta najčešćih virusa povezanih s ljudima u otpadnim vodama", kaže Paun. Također se koristi za ispitivanje kvalitete vode. "Pomoću tog PMMoV-a možete znati koliko je ljudskog otpada u otpadnoj vodi u bilo kojem trenutku", kaže Peacock, navodeći potrebu za razlikovanjem od ljudskog i industrijskog unosa. "A onda to možete upotrijebiti za utvrđivanje rezultata za svoje SARS-CoV-2 brojeve."

Testiranje izvan spavaonica

"Korporacije, industrije, tvornice i radilišta mogu biti dobra mjesta za procjenu opterećenja virusom", kaže Khubchandani. Primjerice, u prvim mjesecima pandemije, pogoni za pakiranje mesa postali su žarišta izbijanja COVID-19. Provjera prisutnosti virusa u kanalizaciji biljke mogla bi pomoći u sprečavanju budućih izbijanja.

Jagdish Khubchandani, PhD, MPH, MBBS

Mislim da ono što moram naglasiti jest da je naš najveći izazov kod ispitivanja kanalizacijske vode ili ljudi: kako to prevesti na javnu prilagodbu?

Gradovi bi također mogli koristiti testiranje za prikupljanje podataka iz različitih pododjeljaka zajednice. "Gdje god imate lift stanicu (pumpu) ili područje na kojem se skuplja voda - [bez obzira je li to za kvart ili za srednju školu - možete to testirati", kaže Peacock.

Međutim, financiranje i birokracija još uvijek mogu predstavljati prepreku. „U većoj situaciji u zajednici puno je dodatnih troškova za obogaćivanje uzorka kako bi se dobila prava vrsta virusnog opterećenja. A mnogi gradovi možda nemaju takve vrste resursa. " Kaže Khubchandani.

Khubchandani također iznosi još jedno važno razmatranje za prikupljanje podataka. "Mislim da moram naglasiti da je naš najveći izazov s ispitivanjem kanalizacijske vode ili ljudi: kako to prevesti u javnu prilagodbu?"

Ako zajednica testiranjem kanalizacije otkrije visok teret COVID-19, tada bi se morale dogoditi agresivnije mjere socijalnog udaljavanja i testiranja pojedinaca unutar te zajednice.Khubchandani dodaje da su podaci u konačnici "korisni samo ako postoji procjena u stvarnom vremenu i akcija zajednice vođena tom procjenom".

Što ovo znači za vas

Iako vaša zajednica možda uskoro neće testirati kanalizaciju na COVID-19, priča sa Sveučilišta u Arizoni podsjetnik je da se virus može širiti čak i kada nemate simptome. Nastavljajući poduzimati odgovarajuće mjere društvenog udaljavanja, nošenje maske i prakticiranje učinkovite higijene ruku i dalje su najbolji načini da zaštitite sebe, svoju obitelj i svoju zajednicu.