Jak monitorowanie ścieków pomoże zapobiec przyszłym pandemiom

monitorowanie pandemii w ściekach 7 10 
Pobieranie próbek ścieków może być czasochłonne. John Eisele/Uniwersytet Stanowy Kolorado

Mikrobiologów Zuzanna DeLong i Karol Wilusz spotkał się i został miłośnikiem ścieków w kwietniu 2020 r., Kiedy oddolna grupa operatorów oczyszczalni ścieków poprosiła ich o opracowanie i wdrożenie testu wykrywającego SARS-CoV-2 w próbkach z kanałów ściekowych w Kolorado. De Long jest inżynierem środowiska, który bada pożyteczne bakterie. Specjalizacja Wilusza dotyczy biologii RNA. Tutaj opisują, jak działa nadzór nad ściekami i co może zrobić w przyszłości po pandemii.

Jak monitoruje się ścieki pod kątem SARS-CoV-2?

Nadzór nad ściekami wykorzystuje fakt, że wiele ludzkich patogenów i produktów metabolizmu leków u ludzi trafia do moczu, kału lub obu. Wirus SARS-CoV-2, który powoduje COVID-19, pojawia się zaskakująco duże ilości w kale osób zakażonych, mimo że nie jest to główna droga przenoszenia choroby.

Aby dowiedzieć się, czy obecne są jakiekolwiek patogeny, najpierw musimy pobrać reprezentatywną próbkę ścieków, bezpośrednio z kanalizacji lub w miejscu, w którym to, co inżynierowie nazywają „wpływem”, trafia do oczyszczalni. Możemy również użyć ciał stałych, które osiadły ze ścieków.

Technicy muszą następnie usunąć duże cząstki kału i skoncentrować wszelkie drobnoustroje lub wirusy. Następnym krokiem jest ekstrakcja ich kwasów nukleinowych – DNA lub RNA, które przechowują informację genetyczną patogenów.

Sekwencje zawarte w DNA lub RNA działają jak unikalne kody kreskowe dla obecnych patogenów. Na przykład, jeśli wykryjemy geny, które są unikalne dla SARS-CoV-2, wiemy, że koronawirus znajduje się w naszej próbce. Stosujemy podejścia oparte na PCR, podobne do tych stosowany w klinicznych testach diagnostycznych, do wykrywania i oznaczania ilościowego sekwencji SARS-CoV-2.

Bardziej szczegółowe scharakteryzowanie sekwencji kwasu nukleinowego może dostarczyć informacji o szczepach wirusa – na przykład potrafi zidentyfikować warianty jak omicron BA.2.

Obecnie zdecydowana większość wysiłków w zakresie nadzoru nad ściekami koncentruje się na SARS-CoV-2, ale te same techniki działają z innymi patogenami, w tym wirus polio, wpływ i norowirusy.

Przed pandemią jeden wniosek był monitorowanie rzadkich epidemii wirusa polio na obszarach, gdzie trwają szczepienia przeciwko polio. Ścieki można również monitorować pod kątem oznak różnych leków, aby uzyskać wgląd w poziom i rodzaj zażywania narkotyków w populacji.

Gdzie trafiają dane?

Podczas pandemii amerykańskie centra kontroli i zapobiegania chorobom opracowały Krajowy System Nadzoru Ścieków specjalnie do śledzenia SARS-CoV-2 w całym kraju. Ponad 800 witryn raportuje dane do tego systemu NWSS, ale nie wszystkie stany i powiaty są obecnie reprezentowane.


 Otrzymuj najnowsze wiadomości e-mail

Tygodnik Codzienna inspiracja

monitorowanie pandemii w ściekach2 7 10 Ponad 800 miejsc obejmujących populacje różnej wielkości zgłasza dane dotyczące COVID-19 do CDC. Śledzenie danych CDC COVID, CC BY

Wiele agencji państwowych, takich jak Departament Zdrowia Publicznego i Środowiska w Koloradoi miasta, jak Tempe, Arizona, mają własne pulpity nawigacyjne do raportowania danych. Niektóre firmy wykonujące dane z raportów analizy ścieków na własnych dashboardachTeż.

Naszym zdaniem NWSS stanowi ekscytujący pierwszy krok w monitorowaniu zdrowia populacji za pomocą ścieków. Podobne systemy powstają w innych krajach, w tym Australia i Nowa Zelandia.

Co tak naprawdę pokazują dane dotyczące ścieków?

Poziomy SARS-CoV-2 w ściekach z dużych populacji są doskonałym wskaźnikiem poziomu infekcji w społeczności. System automatycznie monitoruje każdego, kto mieszka w kanalizacji, dzięki czemu jest anonimowy, bezstronny i sprawiedliwy. Co ważne, niemożliwe jest również prześledzenie infekcji do konkretnej osoby, gospodarstwa domowego lub sąsiedztwa bez pobrania dodatkowych próbek.

Nadzór nad ściekami nie opiera się na dostępności testów klinicznych ani na ludziach zgłaszających ich wyniki. Wykrywa również bezobjawowe i przedobjawowe przypadki COVID-19; jest to krytyczne, ponieważ ludzie, którzy są zakażone, ale nie chore, mogą nadal rozprzestrzeniać COVID-19.

Naszym zdaniem badanie ścieków jest coraz ważniejsze, ponieważ coraz więcej testów na COVID-19 wykonuje się w domu. A ponieważ szczepienia doprowadziły również do: bardziej łagodne i bezobjawowe przypadki COVID-19, ludzie mogą zostać zarażeni bez poddawania się testom. Czynniki te oznaczają, że dane dotyczące przypadków klinicznych są mniej pouczające niż wcześniej w pandemii, podczas gdy dane dotyczące ścieków pozostają spójnym wskaźnikiem poziomu infekcji w społeczności. Nadzór nad ściekami nie polega na tym, że ludzie zgłaszają pozytywny test domowy lub nawet są świadomi swoich infekcji. Spencer Platt/Getty Images Wiadomości

Jak dotąd nie można dokładnie przewidzieć liczby zarażonych osób w społeczności na podstawie poziomu wirusa w ściekach. Etap czyjejś infekcji, jak jej organizm reaguje na wirusa, wariant wirusa, jak daleko dana osoba była od miejsca pobrania próbki ścieków, nawet pogoda może wszystko wpływają na ilości SARS-CoV-2 mierzone w ściekach.

Ale naukowcy mogą wywnioskować względne zmiany w częstości infekcji. Obserwowanie wzrostu i spadku poziomu wirusa w ściekach daje wgląd w to, czy liczba przypadków rośnie, czy spada w całej społeczności.

Ponieważ SARS-CoV-2 można wykryć w ściekach na dni lub nawet tygodnie przed wybuchem epidemii, monitorowanie ścieków może zapewnić wczesne ostrzeżenie, że uzasadnione mogą być środki ochrony zdrowia publicznego. A trendy w sygnale są ważne – jeśli wiesz, że poziomy rosną, może to być dobry moment na przywrócenie mandatu maski lub zalecenie pracy w domu. Obecnie urzędnicy ds. zdrowia publicznego wykorzystują dane z monitoringu ścieków wraz z innymi informacjami takie jak wskaźniki pozytywnego wyniku testu oraz liczba przypadków klinicznych i hospitalizacji w społeczności, aby podejmować tego rodzaju decyzje.

Dane z sekwencjonowania mogą również pomóc w wykrywaniu nowych wariantów i monitorowaniu ich poziomów, pozwalając odpowiedziom zdrowotnym na uwzględnienie cech obecnego wariantu.

W mniejszych populacjach, takich jak akademiki i domy opieki, monitorowanie ścieków może wykryć niewielką liczbę zarażonych osób. Może to zaalarmować, że ukierunkowane testy kliniczne mają na celu identyfikację zainfekowanych osób do izolacji. Wczesne wykrywanie, ukierunkowane testy i kwarantanna są skuteczny w zapobieganiu epidemiom. Zamiast używać testów klinicznych do rutynowego monitorowania, administratorzy mogą zarezerwować zakłócające testy kliniczne na czas wykrycia SARS-CoV-2 w ściekach.

Jak będzie wyglądał monitoring w przyszłości?

Powszechne i rutynowe stosowanie monitoringu ścieków dałoby urzędnikom zdrowia publicznego dostęp do informacji na temat poziomu szeregu potencjalnych infekcji w społecznościach amerykańskich. Te dane mogą pomóc w podejmowaniu decyzji o tym, gdzie zapewnić społecznościom dodatkowe zasoby, takie jak przeprowadzanie testów lub klinik szczepień w miejscach, w których rośnie infekcja. Może również pomóc w ustaleniu, kiedy konieczne są interwencje, takie jak maskowanie lub zamknięcie szkoły.

W najlepszym przypadku monitorowanie ścieków może wykryć nowego wirusa, gdy po raz pierwszy pojawi się na nowym obszarze; wczesne zamknięcie w bardzo zlokalizowanym obszarze może potencjalnie zapobiec przyszłej pandemii. Co ciekawe, naukowcy wykryli SARS-CoV-2 w archiwalne próbki ścieków pobrane wcześniej u każdego zdiagnozowano COVID-19. Gdyby monitorowanie ścieków było częścią ustalonej infrastruktury zdrowia publicznego pod koniec 2019 r., mogłoby stanowić wcześniejsze ostrzeżenie, że SARS-CoV-2 staje się globalnym zagrożeniem.

Na razie jednak utworzenie i eksploatacja krajowego systemu nadzoru ścieków, w szczególności obejmującego monitorowanie na poziomie budynków w kluczowych lokalizacjach, jest nadal zbyt kosztowne i pracochłonne.

Trwające prace badawczo-rozwojowe mają na celu uproszczenie i zautomatyzowanie pobierania próbek ścieków. Jeśli chodzi o analizę, adaptacja technologii PCR i sekwencjonowania do wykrywania innych patogenów, w tym nowych, będzie miała kluczowe znaczenie dla pełnego wykorzystania takiego systemu. Ostatecznie nadzór nad ściekami może wspomóc przyszłość, w której pandemie będą znacznie mniej śmiertelne i będą miały mniejszy wpływ społeczny i gospodarczy.

O Autorach

Zuzanna DeLong, profesor nadzwyczajny inżynierii lądowej i środowiskowej, Colorado State University i Karol Wilusz, profesor mikrobiologii, immunologii i patologii, Colorado State University

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.


Polecane książki: Zdrowie

Oczyszczanie ze świeżych owocówOczyszczanie ze świeżych owoców: detoks, schudnięcie i przywrócenie zdrowia dzięki najsmaczniejszym pokarmom natury [Miękka okładka] autorstwa Leanne Hall.
Schudnij i poczuj się zdrowo, jednocześnie oczyszczając organizm z toksyn. Oczyszczanie ze świeżych owoców oferuje wszystko, czego potrzebujesz do łatwego i wydajnego detoksykacji, w tym codzienne programy, przepyszne przepisy i porady dotyczące zaprzestania oczyszczania.
Kliknij tutaj, aby uzyskać więcej informacji i/lub zamówić tę książkę na Amazon.

Rozwijaj się żywnościThrive Foods: 200 roślinnych przepisów na szczyt zdrowia [Miękka okładka] autorstwa Brendana Braziera.
Opierając się na redukującej stres, prozdrowotnej filozofii żywieniowej przedstawionej w jego uznanym przewodniku żywienia wegańskiego Prosperować, profesjonalny triathlonista Ironman, Brendan Brazier, teraz zwraca uwagę na Twój talerz obiadowy (także miskę śniadaniową i tacę na lunch).
Kliknij tutaj, aby uzyskać więcej informacji i/lub zamówić tę książkę na Amazon.

Śmierć przez medycynę – Gary NullŚmierć przez medycynę autorstwa Gary'ego Nulla, Martina Feldmana, Debory Rasio i Carolyn Dean
Środowisko medyczne stało się labiryntem zazębiających się rad dyrektorów korporacji, szpitali i rządów, infiltrowanych przez firmy farmaceutyczne. Najbardziej toksyczne substancje są często zatwierdzane w pierwszej kolejności, podczas gdy łagodniejsze i bardziej naturalne alternatywy są ignorowane ze względów finansowych. To śmierć przez medycynę.
Kliknij tutaj, aby uzyskać więcej informacji i/lub zamówić tę książkę na Amazon.


Może Ci się spodobać

śledź InnerSelf na

facebook iconikona twittericon youtubeikona instagramikona kuflaikona rss

 Otrzymuj najnowsze wiadomości e-mail

Tygodnik Codzienna inspiracja

DOSTĘPNE JĘZYKI

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeeliwhihuiditjakomsnofaplptroruesswsvthtrukurvi

NAJCZESCIEJ CZYTANE

rozprzestrzenianie się chorób w domu 11 26
Dlaczego nasze domy stały się hotspotami COVID
by Becky Tunstall
Pozostanie w domu uchroniło wielu z nas przed zarażeniem się COVID-XNUMX w pracy, szkole, sklepie czy…
zespół nagłej śmierci niemowląt 11 17
Jak chronić swoje dziecko przed zespołem nagłej śmierci niemowląt
by Rachel Księżyc
Każdego roku około 3,400 noworodków w USA umiera nagle i nieoczekiwanie podczas snu, zgodnie z…
czary i ameryka 11 15
Co mit grecki mówi nam o współczesnych czarach
by Joel Christensena
Życie na North Shore w Bostonie jesienią przynosi wspaniałe obracanie się liści i…
mężczyzna i kobieta w kajaku
Bycie w przepływie swojej misji duszy i celu życia
by Kathryn Hudson
Kiedy nasze wybory oddalają nas od naszej misji duszy, coś w nas cierpi. Nie ma logiki…
dwóch wspinaczy, z których jeden podaje drugiemu pomocną dłoń
Dlaczego dobre uczynki są dla ciebie dobre
by Michaela Glausera
Co się dzieje z czyniącymi dobre uczynki? Liczne badania potwierdzają, że ci, którzy regularnie angażują się…
Jak kultura wpływa na emocje, które odczuwasz wobec muzyki
Jak kultura wpływa na emocje, które odczuwasz wobec muzyki
by George'a Athanasopoulosa i Imre Lahdelmy
Prowadziłem badania w takich miejscach jak Papua-Nowa Gwinea, Japonia i Grecja. Prawda jest taka…
powrót do domu to nie porażka 11 15
Dlaczego powrót do domu nie oznacza porażki
by Rosie Aleksander
Pomysł, że przyszłość młodych ludzi najlepiej zapewni wyprowadzka z małych miasteczek i wsi…
olejek eteryczny i kwiaty
Używanie olejków eterycznych i optymalizacja naszego ciała, umysłu i ducha
by Heather Dawn Godfrey, PGCE, licencjat
Olejki eteryczne mają wiele zastosowań, od eterycznych i kosmetycznych po psycho-emocjonalne i…

Nowe postawy - nowe możliwości

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.pl | Rynek wewnętrzny
Copyright © 1985 - Publikacje wewnętrzne 2021. Wszelkie prawa zastrzeżone.