Ako môže testovanie odpadových vôd pomôcť zastaviť šírenie komunity COVID-19

Smederevac / Getty

Kľúčové jedlá

• Častice vírusu COVID-19 boli zistené počas rutinného testovania odpadových vôd na internátoch na arizonskej univerzite.
• Škola okamžite nadviazala na testovanie študentov a zamestnancov a identifikovala dvoch ľudí, ktorí boli pozitívni na COVID-19, ale nemali príznaky.
• Tento príbeh ľudí zaujal, prečo viac spoločenstiev netestuje moč a výkaly pre COVID-19.
• Odborníci tvrdia, že testovací systém je už preťažený a pridanie ďalších vzoriek by len pridalo k pomalému tempu výsledkov.

Počas pravidelného testovania splaškových spální na univerzite v Arizone detegovala vo vzorkách vírus SARS-CoV-2, ktorý spôsobuje COVID-19. Univerzita reagovala okamžitými opatreniami na zastavenie potenciálneho ohniska, príbeh však priniesol otázky o prečo do možností testovania COVID-19 ešte musia byť pridané vzorky moču a stolice.

"Toto je vlastne úplne nové," hovorí Verywell Aaron Peacock, PhD, riaditeľ molekulárnej biológie v spoločnosti Microbac Laboratories, Inc. "Skutočne sa to nerobilo pravidelne ... väčšina z týchto spoločností, ktoré robia [testovanie] odpadových vôd, sú naše energetické spoločnosti, takže sú v mestách alebo okresoch, alebo sú to okresy služieb a oni '" sú prísne regulované. “

Peacock sa nezúčastňoval testovania splaškových spální univerzity na Arizonskej univerzite, ale spoločnosť Microbac Laboratories v súčasnosti spolupracuje s inými vysokými školami a univerzitami na testovaní ich odpadovej vody na prítomnosť vírusov v SARS-CoV-2.

Spoločnosť tiež spolupracuje s niektorými mestami a obcami, ktoré pridelili finančné prostriedky na testovanie SARS-CoV-2. Peacock hovorí, že testovanie odpadových vôd počas pandémie - a inak - môže doplniť ďalšie testovacie metódy, aby poskytlo kampusom, podnikom a komunitám lepší obraz o budúcich problémoch.

Monitorovanie trendov infekcie v komunite

Testovanie vzoriek odpadových vôd na počet vírusov COVID-19 sa líši od testovania jednej osoby po druhej. Rôzne modely a algoritmy by mohli pomôcť monitorovať všeobecný počet aktívnych infekcií v oblasti a údaje by mohli pomôcť informovať komunitu o tom, či prípady infekcie stúpajú, klesajú alebo zostávajú rovnaké.

"Ak sa na to pozriete takto, ste hore v balóne vo výške 10 000 stôp a pozeráte sa dole do lesa, aby ste získali celkovú predstavu o tom, čo sa v lese deje." Ale keď testujete jednotlivých ľudí, testujete jednotlivé stromy, “hovorí Peacock.

Peacock hovorí, že SARS-CoV-2 sa môže vylučovať do výkalov človeka skôr, ako sa prejavia príznaky.

"Je to niečo ako predzvesť toho, čo môže prichádzať zo šťuky na aktívne infekcie," hovorí.

Z tejto logiky vyplýva, že detekcia vírusových častíc v odpadových vodách by mohla pomôcť komunitám skôr identifikovať prípady COVID-19, čo sa stalo na Arizonskej univerzite.

Školské stredisko udržateľnej technológie pre vodu a energiu v škole testovalo odpadovú vodu z internátnych hál kampusu počas prvého týždňa výučby osobne. Zistili prítomnosť SARS-CoV-2 v jednej spálni. Pri testovaní študentov a zamestnancov na danom mieste identifikovali dvoch jedincov, ktorí boli pozitívni na vírus, ale nemali príznaky.

Podľa vyhlásenia univerzity boli v rámci stratégie kampusu „Test, Trace, Treat“ všetci študenti povinní podstúpiť negatívny test na antigén, aby sa mohli presťahovať do internátnych hál.

"Je to všetko o načasovaní," hovorí Verywell Jagdish Khubchandani, PhD, MPH, MBBS, profesor verejného zdravia na Štátnej univerzite v Novom Mexiku. "Myslím si, že dnes, ak ma otestujete, dúfam - a s najväčšou pravdepodobnosťou - som negatívny." Ale ty ma necháš na tri dni samého. Za tých pár dní som možno išiel do miestneho obchodu s potravinami alebo stretol nejakých ľudí a nakazil som sa. “

Chytanie prípadov pred príznakmi

Podľa výskumu spoločnosti Johns Hopkins Medicine, keď je človek testovaný v prvých dňoch infekcie COVID-19, výsledok by mohol spôsobiť falošne negatívny výsledok.

Pre štúdiu, ktorá bola publikovaná vAnnals of Internal Medicineboli skontrolované údaje z 1330 vzoriek, ktoré prešli testom polymerázovej reťazovej reakcie na reverznú transkriptázu (RT-qPCR). Vedci vypočítali denné falošne negatívne výsledky pomocou výsledkov testov a zaznamenaného dátumu infekcie alebo času, kedy sa príznaky objavili.

Podľa ich odhadov mali jedinci, ktorí boli testovaní na vírus počas štyroch dní po infikovaní, o 67% vyššiu pravdepodobnosť negatívnych testov, a preto dostali falošne negatívnych výsledkov. Test sa ukázal byť presnejší osem dní po infekcii, ale aj tak bola miera falošne pozitívnych výsledkov 20%.

"Aj keď sa nakazím," vysvetľuje Khubchandani hypoteticky, "spočiatku počas prvých 7 až 10 dní - alebo u niektorých ľudí dokonca aj dva týždne - nemám žiadne príznaky, ale vírus stále vylučujem."

Arizonská univerzita presťahovala dvoch študentov, ktorí mali pozitívny test na COVID-19, z pobytovej haly do karantény. Študenti budú pokračovať v online výučbe, kým sa nebudú môcť bezpečne vrátiť na internát a študovať osobne.

Po tom, čo boli študenti umiestnení do karantény, školské stredisko pre trvalo udržateľnú vodu a energiu v škole opäť otestovalo odpadovú vodu z internátu a nezistilo po ňom vírusové stopy.

Ak sa vírus vylučuje do telesného odpadu a dá sa potenciálne použiť na detekciu koronavírusu skôr ako pri testoch COVID-19, ako je napríklad výter z nosohltanu, tak prečo nie viac škôl a komunít testuje vzorky moču a stolice?

"Analýza moču by predstavovala ďalšie kroky a záťaž pre testovanie," hovorí Khubchandani. S testovaním prepätí a oneskorení v laboratóriách, ktoré sú v súčasnosti zablokované, je testovanie telesného odpadu pre jednotlivcov ďalšou výzvou.

Ako testovať odpadovú vodu na COVID-19

Peacock vysvetľuje, že Microbac Laboratories získava reprezentatívnu vzorku jedným z dvoch spôsobov. Prvý sa nazýva test uchopenia, pri ktorom sa zhromažďuje náhodná vzorka. Druhým je zložený test, pri ktorom sa každých 15 alebo 20 minút zavedie prístroj na zhromažďovanie odpadovej vody.

Ďalej sa upraví pH vzorky tak, aby sa vírusové častice prilepili k iným časticiam, čo napomáha filtrácii. Potom sa extrahujú nukleové kyseliny a potenciálna vírusová RNA a vykoná sa test RT-qPCR. Test „mení RNA na komplementárnu DNA," hovorí Peacock. „A potom túto komplementárnu DNA načíta náš prístroj."

RT-qPCR

Z RNA sa stala komplementárna DNA, syntetická forma DNA vyrobená z templátu RNA. Test má mnoho aplikácií, od genetiky až po klinický výskum.

Test RT-qPCR je rovnaká analýza, ktorá sa používa pre vzorky odobraté z výterov z nosohltanu. Na testovanie odpadových vôd však potrebujete inú metriku. Microbac tiež testuje vírus papriky mierne škvrnitej (PMMoV).

"Je to druh najrozšírenejšieho vírusu spojeného s človekom v odpadových vodách," hovorí Peacock. Používa sa tiež na testovanie kvality vody. „Pomocou PMMoV môžete vedieť, koľko ľudského odpadu je v odpadovej vode v danom okamihu,“ hovorí Peacock a zdôrazňuje potrebu odlíšiť sa od ľudského a priemyselného vstupu. "A potom to môžeš použiť na vyhodnotenie vašich výsledkov pre vaše čísla SARS-CoV-2."

Testovanie mimo koľají

"Spoločnosti, priemyselné odvetvia, továrne a pracoviská môžu byť dobrým miestom na vyhodnotenie vírusovej záťaže," hovorí Khubchandani. Napríklad v prvých mesiacoch pandémie sa závody na balenie mäsa stali ohniskami výskytu COVID-19. Kontrola prítomnosti vírusu v splaškoch rastlín by mohla pomôcť zabrániť ďalším ohniskám.

Jagdish Khubchandani, PhD, MPH, MBBS

Myslím si, že musím zdôrazniť, že našou najväčšou výzvou pri testovaní odpadových vôd alebo ľudí je: ako to preložíte k adaptácii na verejnosť?

Mestá môžu byť tiež schopné použiť testovanie na zhromažďovanie údajov z rôznych podsekcií komunity. „Nech máte kdekoľvek výťahovú stanicu (čerpaciu stanicu) alebo oblasť, kde sa zhromažďuje voda - [či už] pre susedstvo alebo pre strednú školu - môžete to vyskúšať,“ hovorí Peacock.

To znamená, že financovanie a byrokracia môžu byť stále prekážkou. „V situácii väčšej komunity existuje veľa ďalších výdavkov na obohatenie vzorky, aby sa získal správny typ vírusovej záťaže. A veľa miest nemusí mať tieto typy zdrojov. “ Hovorí Chubchandani.

Khubchandani tiež prináša ďalšiu dôležitú úvahu pri zbere údajov. "Myslím si, že musím zdôrazniť, že našou najväčšou výzvou pri testovaní odpadových vôd alebo ľudí je: ako to preložíte do verejnej adaptácie?"

Ak komunita objaví vysoké zaťaženie COVID-19 prostredníctvom testovania odpadových vôd, potom by muselo dôjsť k agresívnejším sociálnym dištančným opatreniam a testovaniu jednotlivcov v rámci tejto komunity.Khubchandani dodáva, že v konečnom dôsledku sú údaje „užitočné iba vtedy, ak existuje hodnotenie v reálnom čase a akcia komunity, ktorá sa týmto hodnotením riadi“.

Čo to pre vás znamená

Aj keď vaša komunita nemusí v najbližšej dobe testovať svoje splašky na COVID-19, príbeh z Arizonskej univerzity pripomína, že vírus sa môže šíriť, aj keď nemáte žiadne príznaky. Pokračovanie v správnych sociálnych opatreniach týkajúcich sa dištancovania sa, nosenie masky a vykonávanie efektívnej hygieny rúk sú stále najlepšími spôsobmi, ako zaistiť bezpečnosť vás, vašej rodiny a komunity.