Testy ścieków mogą być wykorzystywane do wczesnego wykrywania choroby. (Shutterstock)
Pandemia COVID-19 ponownie rozbudziła zainteresowanie monitoringiem ścieków, w ramach którego systemy kanalizacyjne są monitorowane pod kątem obecności wirusów, bakterii i innych patogenów. W nieoczyszczonych ściekach znaleziono niezakaźne fragmenty materiału genetycznego wirusa we Włoszech, Hiszpanii, Francji, Stanach Zjednoczonych i Kanadzie.
Kilka miast stosuje obecnie podejście do wykrywania infekcji, w tym Ottawa. Przynajmniej jeden Uniwersytet w USA wykorzystał nadzór nad ściekami, aby zidentyfikować epidemię COVID-19, nakazując testowanie i kwarantannę prawie 300 studentów mieszkających w czterech akademikach kampusowych — i powstrzymując rozprzestrzenianie się.
Jako mikrobiolog z doświadczeniem w nadzorze patogenów przenoszonych przez żywność, takich jak: Salmonella i E. coli, zawsze interesują mnie lepsze sposoby identyfikacji infekcji w populacjach.
Identyfikacja choroby obecnie polega na osobach chorych w celu szukania pomocy lekarskiej. . Jednak wielu chorych ludzi nie szuka pomocy, a urzędnicy mogą być nieświadomi chorób lub epidemii przez kilka dni lub tygodni, co prowadzi do większej liczby chorób i śmierci. Aby zająć się epidemiami chorób zakaźnych, takich jak COVID-19, potrzebujemy aktywnych systemów nadzoru, które nie opierają się na działaniach chorych ludzi.
Nadzór ściekowy w celu wykrywania chorób
Nadzór nad ściekami działa, ponieważ wiele czynników zakaźnych jest wydalanych z płynami ustrojowymi, przed i podczas aktywnego zakażenia. Gdy płyny te trafiają do kanalizacji, są transportowane do centralnej oczyszczalni ścieków w celu przetworzenia, gdzie mogą zostać wykryte.
Użyteczność nadzoru nad ściekami została po raz pierwszy dostrzeżona w latach 1960. XX wieku, kiedy naukowcy z Yale University przeprowadzili kilka eksperymentów ocena skuteczności kampanii szczepień przeciwko polio. Przetestowali ścieki w Middletown w stanie Connecticut pod kątem różnych szczepów wirusa polio przed, w trakcie i po programie szczepień.
Próbki ścieków pobrane z akademików na Uniwersytecie Stanowym Utah, 2 września 2020 r. (Zdjęcie AP / Rick Bowmer)
Trzydzieści pięć lat później czułość nadzoru ścieków w celu monitorowania programów szczepień przeciwko wirusowi polio została potwierdzona w eleganckim badaniu, które stało się znane jako Eksperyment z wirusem polio w Helsinkach.
Naukowcy spłukali szczepionkę przeciwko polio w toalecie 20 kilometrów od oczyszczalni ścieków. Następnie naukowcy zebrali próbki ścieków z obiektu w ciągu czterech dni i wykazali, że nadal są w stanie wykryć szczepionkę po przejściu przez system 800 milionów litrów ścieków. Doszli do wniosku, że jedna zarażona osoba rozsiewająca wirusa polio może zostać wykryta w społeczności liczącej 10,000 XNUMX mieszkańców.
Inne badania wykazały, że epidemie można przewidzieć, monitorując ścieki. Na przykład w Izraelu w latach 1970. zakaźny wirus polio był wykryte w ściekach dziewięć dni przed tym, jak lekarze zidentyfikowali pierwszy przypadek. To podejście zostało później dostosowane do: monitorować sukces kampanii szczepionek przeciw polio na arenie międzynarodowej ..
Monitoring ścieków jako system wczesnego ostrzegania
Eksperymenty te położyły podwaliny pod wykorzystanie ścieków do monitorowania innych chorób.
W 2013, badacze w Szwecji poinformował, że nadzór nad ściekami zapewniał wczesne ostrzeżenia o wybuchach epidemii norowirusa i wirusa zapalenia wątroby typu A, dwóch przyczyn chorób wirusowych przenoszonych przez żywność. Co dwa tygodnie od stycznia do maja 2013 r. pobierano próbki ścieków z oczyszczalni ścieków w Göteborgu. Wykorzystując technikę zwaną reakcją łańcuchową polimerazy lub PCR, naukowcy wykryli materiał genetyczny norowirusa na dwa do trzech tygodni przed zidentyfikowaniem chorych.
Wiele szczepów (typów genetycznych) wirusa zapalenia wątroby typu A wykryto również w próbkach ścieków za pomocą PCR, a dodatkowa analiza wykazała, że dwa szczepy były zaangażowane w trwającą epidemię w Skandynawii i Göteborgu wiosną 2013 roku.
Naukowcy we Włoszech zastosował podobne podejście, aby wykazać, że pacjenci szpitali cierpiący na biegunkę o nieznanej przyczynie byli w rzeczywistości zakażeni norowirusami.
Nadzór w mediach społecznościowych
Jednym z ograniczeń nadzoru nad ściekami jest to, że nie można zidentyfikować rzeczywistych osób, które są zakażone. „Analiza syndromów w mediach społecznościowych”, w której posty w mediach społecznościowych są wyszukiwane w celu znalezienia opisów objawów zgodnych z daną chorobą, pojawiła się jako skuteczne narzędzie do nadzoru chorób zakaźnych, w tym COVID-19.
Połączenie monitorowania ścieków i analizy mediów społecznościowych może wykryć epidemie społeczności, które w przeciwnym razie mogłyby pozostać niewykryte, ponieważ podejście to identyfikuje osoby zakażone, które nie wykazują jeszcze objawów (przedobjawowe) lub które nie wykazują objawów (bezobjawowe). (Obie grupy mogą szerzenie wirusa.) Informacje te mogą być wykorzystywane przez urzędników zdrowia publicznego do wzmacniania dystansu fizycznego i innych praktyk izolacyjnych, takich jak ukierunkowane testowanie osób w celu ograniczenia rozprzestrzeniania się choroby w społeczności.
Rosnące podróże międzynarodowe i globalizacja doprowadziły do szybkiego rozprzestrzeniania się chorób zakaźnych. Aby temu przeciwdziałać, globalny nadzór nad chorobami zakaźnymi musi być prowadzony w czasie rzeczywistym lub w czasie zbliżonym do rzeczywistego i wykraczać poza zwykłe monitorowanie liczby zarażonych osób, a także obejmować zdolność do szybkiego rozpoznawania nowych wzorców chorobowych. Niski koszt, szybkość i zdolność nadzoru nad ściekami do wykrywania pojawiających się patogenów, zanim staną się endemiczne, zwiększa zdolność do niezwłocznego reagowania na epidemie chorób, zmniejszając globalną liczbę zachorowań i zgonów.
O autorze
Lawrence Goodridge, profesor, bezpieczeństwo żywności, Uniwersytet w Guelph
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Powiązane książki:
Ciało utrzymuje wynik: mózg, umysł i ciało w leczeniu traumy
przez Bessela van der Kolka
Ta książka bada powiązania między traumą a zdrowiem fizycznym i psychicznym, oferując spostrzeżenia i strategie leczenia i powrotu do zdrowia.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Oddech: nowa nauka o utraconej sztuce
przez Jamesa Nestora
Ta książka bada naukę i praktykę oddychania, oferując spostrzeżenia i techniki poprawy zdrowia fizycznego i psychicznego.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Paradoks roślin: ukryte zagrożenia w „zdrowej” żywności, które powodują choroby i przyrost masy ciała
przez Stevena R. Gundry'ego
Ta książka bada powiązania między dietą, zdrowiem i chorobami, oferując spostrzeżenia i strategie poprawy ogólnego stanu zdrowia i dobrego samopoczucia.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Kod odpornościowy: nowy paradygmat prawdziwego zdrowia i radykalnego przeciwdziałania starzeniu się
autorstwa Joela Greene'a
Ta książka oferuje nowe spojrzenie na zdrowie i odporność, opierając się na zasadach epigenetyki i oferując spostrzeżenia i strategie optymalizacji zdrowia i starzenia się.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Kompletny przewodnik po poście: uzdrawiaj swoje ciało poprzez post przerywany, co drugi dzień i przedłużony
autorstwa dr Jasona Funga i Jimmy'ego Moore'a
Ta książka bada naukę i praktykę postu, oferując spostrzeżenia i strategie poprawy ogólnego stanu zdrowia i dobrego samopoczucia.
