Ispitivanje kanalizacije može školskim okruzima, kampusima i poduzećima pružiti prognozu o širenju COVID-19

Ispitivanje kanalizacije može školskim okruzima, kampusima i poduzećima pružiti prognozu o širenju COVID-19

Objavljeno: 21.12.2020.

Studeni je donio ohrabrujuće vijesti o nekoliko cjepiva protiv COVID-19. No, pripadnici šire javnosti vjerojatno neće biti cijepljeni prije proljeća ili ljeta 2021. godine. Amerikanci će još neko vrijeme živjeti s ovom pandemijom.

Mikrobiolozi i stručnjaci za vodnu politiku vjeruju da epidemiologija zasnovana na otpadnim vodama, koja ispituje sirovu kanalizaciju, ima važnu ulogu. Studije su pokazale da ispitivanje otpadnih voda nudi signal ranog upozorenja da je virus SARS-CoV-2, koji uzrokuje COVID-19, prisutan u zajednici.

Iako je ovaj pristup manje usmjeren od testiranja pojedinaca, vjerujemo da ima i prednosti. Praćenje stopa infekcije kliničkim ispitivanjem učinkovito je samo ako su testovi dostupni i pouzdani i ako su ljudi spremni na testiranje. Uzorkovanje kanalizacije nema tih problema jer svi koriste kupaonicu. Gradovi poput Bostona i Chicaga prikupljaju uzorke kanalizacije kao jedan od načina za praćenje koronavirusa.

Nadzor otpadnih voda daje službenicima javnog zdravstva i upraviteljima ustanova četiri do 10 dana unaprijed, dok su zaražene osobe i dalje asimptomatske, da poduzmu korake za smanjenje širenja COVID-19. A može otkriti genetski signal virusa u kanalizacijskoj vodi koju stvara diskretni segment zajednice, poput sveučilišta, javne škole ili tvornice. Na Sveučilištu u Arizoni omogućilo je školi da učinkovito testira sve stanare u domu istovremeno, anonimno, jeftino i nenametljivo.

Izbjegavanje izbijanja epidemija u kampusu

Znanstvenici su godinama koristili epidemiologiju zasnovanu na otpadnim vodama kako bi otkrili prisutnost dječje paralize i ilegalnih droga u zajednicama. U veljači i ožujku 2020. pilot-studije u Nizozemskoj i Massachusettsu pronašle su SARS-CoV-2 u otpadnim vodama. Nizozemska studija otkrila je virus do dva tjedna prije nego što su klinička ispitivanja potvrdila prvu zaraženu osobu. Studija iz Massachusettsa pokazala je da je mnogo više ljudi vjerojatno zaraženo COVID-19 od prijavljenih slučajeva na navedenom području.

Jedan od nas (Charles Gerba), radeći s mikrobiologom sa Sveučilišta Arizona Ianom Pepperom, započeo je ispitivanje kanalizacije u pročistaču u okrugu Pima u Arizoni u ožujku 2020. Ovaj rad financira Centar za održivu tehnologiju vode i energije na Sveučilištu u Arizoni .

Tada su Pepper i Gerba pokrenuli eksperiment za utvrđivanje prisutnosti virusa SARS-CoV-2 u kampusu Sveučilišta u Arizoni. Dok je škola poduzimala korake za ponovno otvaranje, redovito su testirali 16 mjesta oko kampusa, koristeći šahtove za pristup kanalizacijskim tokovima iz zgrada. Sveučilište je financiralo ovo uzorkovanje.

18. i 20. kolovoza, prije nego što su se studenti uselili u studentske domove, Pepper i Gerba proveli su osnovno istraživanje. Nije otkrivena SARS-CoV-2 RNA. Tada je 25. kolovoza test kanalizacijske vode iz spavaonice Likins Hall otkrio prisutnost RNK SARS-CoV-2 ili genetskog materijala. 26. klinička ispitivanja 270 od 311 stanovnika u domu, koji su svi bili asimptomatski za COVID-19, potvrdila su da jedan ima virus. Zasebno, još jedan student koji je imao simptome prijavio se zdravstvenoj službi u kampusu i bio pozitivan. Dvoje učenika smješteno je premješteno u izolacijski dom. Tijekom sljedeća dva dana testovi preostalih učenika bili su negativni. Bez uzorkovanja otpadne vode, dvoje zaraženih učenika mogli su virus prenijeti drugim stanovnicima studentskih domova.

Sljedećih mjesec dana Pepper i Gerba dva su puta tjedno testirali vodu iz studentskih domova. Studenti su testirani svaki put kad razine virusne RNA u kanalizaciji iz njihovog studentskog doma pređu određenu vrijednost. Svaki put kad je kanalizacijska voda bila pozitivna, naknadnim kliničkim ispitivanjem utvrđeno je da je zaraženi student. Ako su koncentracije virusa u kanalizaciji prešle određenu razinu, stanovnici studentskih domova ponovno su testirani sljedeći dan, a zatim ponovno nakon uklanjanja zaraženih učenika iz zgrade. Nakon praćenja spavaonica tijekom prva četiri tjedna nastave, razina virusa u kanalizaciji pala je na razinu koja je bila ispod praga zabrinutosti, a u nekim slučajevima nije bila otkrivena. Taj se trend odrazio smanjenjem broja slučajeva u spavaonicama. Od 19. listopada sveučilište nije zabilježilo nijedan slučaj među približno 7000 studenata koji žive u studentskim domovima. Sveučilište je doživjelo skok u slučajevima koji uključuju studente koji žive na mjestima gdje kanalizacija nije testirana, poput stanova izvan kampusa, bratstava i sestrinstva. Pepper i Gerba sada testiraju kanalizaciju iz studentskih stanova izvan kampusa.

Praćenje trendova

Ispitivanje otpadnih voda ima dva važna ograničenja za kontrolu COVID-19. Prvo, negativan rezultat ne znači da nitko nije zaražen. Ljudi su možda u ranoj fazi zaraze i još ne izlučuju virus.

Drugo, ispitivanje kanalizacije trenutno ne može utvrditi koliko je ljudi povezanih s određenim uzorkom zaraženo, premda pokretanje s Cambridgea pod nazivom Biobot radi na odgovoru na ovo pitanje.

No ispitivanje otpadnih voda može ukazati na to idu li infekcije prema gore ili prema dolje. Testovi u kampusu sveučilišta u Arizoni omogućili su znanstvenicima da utvrde da li virusno opterećenje ili trend raste ili se smanjuje. U Tucsonu su Pepper i Gerba ustanovili da su se koncentracije virusa u otpadnim vodama smanjile za 99% nakon što su državni i lokalni dužnosnici u proljeće 2020. uveli redoslijed boravka kod kuće i propisane maske, a povećale su se kada su ta ograničenja ukinuta u ljeto. Ova su otkrića važna jer potvrđuju da nalozi i nalozi za zadržavanje kod kuće smanjuju širenje virusa. Krajem listopada testovi Peppera i Gerbe zabilježili su nagli porast virusa u tvornici okruga Pima. Tjedan dana kasnije, javni zdravstveni službenici najavili su 66% više slučajeva u odnosu na tjedan prije.

Skaliranje

Federalne agencije prelaze na upotrebu epidemiologije zasnovane na otpadnim vodama protiv pandemije. U kolovozu su Centri za kontrolu i prevenciju bolesti i Odjel za zdravstvo i ljudske usluge uspostavili Nacionalni sustav nadzora otpadnih voda - nacionalnu bazu podataka o uzorcima koje su dostavili državni, lokalni i plemenski zdravstveni odjeli i laboratoriji. Sustav će analizirati podatke kako bi pružio smjernice za javno zdravstvo, sažeo i protumačio nacionalne podatke za države i javnost i osigurao usporedivost podataka u cijeloj zemlji. Nacionalni zavodi za zdravlje trenutno traže ponude od privatnih tvrtki za ispitivanje do 30% državnih komunalnih postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda, a očekuje da će dodijeliti ukupno 19 milijuna američkih dolara za pet do 10 korisnika. Međutim, vjerujemo da ovaj pristup može pružiti dragocjene informacije na odvojenim mjestima, poput tvornica i sveučilišta, prije nego što njihova otpadna voda uđe u komunalne kanalizacijske sustave.

Testovi Peppera i Gerbe koštaju 150 dolara po uzorku za kemijske reagense, ali sada privatne tvrtke ulaze na ovo tržište. Konkurencija je smanjila cijenu od 20 dolara po testu, iako naknade za laboratorijsku obradu mogu dodati dodatnih 120 do 400 dolara. Najmanje jedna tvrtka S&P 500, IDEXX Laboratories, sada prodaje setove javnim i privatnim laboratorijima za ispitivanje komunalnih postrojenja ili uzvodnih lokacija.

Jedno ograničenje je da mnogi laboratoriji javnog zdravstva nemaju strojeve koji provode testove za analizu prisutnosti koronavirusa, koji se nazivaju termociklizatorima. Druge nestašice u lancu opskrbe mogle bi se pojaviti ako se ova tehnologija usvaja šire. Svjetska zdravstvena organizacija, CDC i Američka agencija za zaštitu okoliša kreću u stvaranje smjernica, metoda i standarda za epidemiologiju temeljenu na otpadnim vodama za COVID-19. Te su mjere presudne kako bi se osiguralo da su testovi ponovljivi i ponovljivi - zlatni standard dobre znanosti.

Sve dok razni testovi točno utvrđuju prisutnost virusa, vjerujemo da ima smisla da privatne i javne organizacije započnu s ispitivanjem otpadnih voda iz tvornica, postrojenja, kampusa, vojnih baza i uredskih zgrada, u koordinaciji sa službenicima javnog zdravstva. Dok države rade na suzbijanju zabilježenih razina infekcije COVID-19, to vidimo kao presudan dodatak njihovim alatima.

Pripremila: Astrid Werbolle

Izvor: www.theconversation.com

Ove web stranice koriste kolačiće kako bi poboljšale Vaše korisničko iskustvo i vodile analitiku o posjećenosti.
Saznaj više...

U redu Izbriši kolačiće