Dzięki ściekom można prowadzić testy COVID-19 na wielką skalę

Jednym z głównych wyzwań dla systemu opieki zdrowotnej jest przeprowadzanie testów na obecność koronawirusa SARS–CoV 2 na wystarczająco dużą skalę.

Próbki ścieków mogą posłużyć jako źródło istotnych wskazówek na temat zdrowia zamieszkujących dany teren ludzi. Takim badaniom służy nowa metoda analiz, tzw. WBE.

Zdaniem Rolfa Haldena i Olgi Hart - naukowców z Arizona State University - WBE potencjalnie mogłaby określać poziomy zakażenia koronawirusem zarówno w skali lokalnej, jak i globalnej. WBE daje także nadzieję na monitorowanie w czasie rzeczywistym epidemii chorób, opornych drobnoustrojów, poziomów zażywania narkotyków lub wskaźników zdrowotnych cukrzycy, otyłości i innych chorób - sugerują naukowcy.

Jak podkreślają autorzy badań, nowe podejście pozwala na prowadzeni badań znacznie taniej w porównaniu z konwencjonalnym testowaniem i nadzorem epidemiologicznym, co może mieć szczególne znaczenie w przypadku uboższych krajów.

"Nasze wyniki pokazują, że wyłączne poleganie na testowaniu poszczególnych osób jest zbyt powolne, nieopłacalne kosztowo i najczęściej niepraktyczne, biorąc pod uwagę naszą obecną zdolność testowania" - zaznacza Halden. - "Jednak gdy poprzedza je badanie ścieków całej populacji, zadanie staje się mniej zniechęcające i łatwiejsze do przeprowadzenia".

Obecnie w USA działa największa krajowa i międzynarodowa sieć WBE i repozytorium próbek, znane jako Human Health Observatory (HHO) w ASU. Ostatnio do grupy wskaźników zdrowotnych, podlegających ciągłemu śledzeniu przez HHO od maja 2008 r., dodano SARS-CoV-2.

Technika opracowana przez Haldena ma wysoką czułość - może wykryć pojedynczą zakażoną osobę pośród od stu - do 2 milionów osób. Aby to osiągnąć, próbki ścieków bada się pod kątem obecności fragmentów kwasu nukleinowego wirusa SARS-CoV-2. Genomy RNA są amplifikowane w procesie znanym jako ilościowa reakcja łańcuchowa polimerazy (RT qPCR).

Najpierw za pomocą enzymu odwrotnej transkryptazy dokonuje się transkrypcji RNA koronawirusa na komplementarny DNA (cDNA), a następnie amplifikuje (powiela) powstałe DNA w celu poprawy jego wykrywania. Do potwierdzenia obecności wirusa w próbkach ścieków służą techniki sekwencjonowania.

Z pomocą RT qPCR powinno być możliwe wykrywanie nowego koronawirusa z wysoką czułością – co najmniej u 1 na 114 osób, natomiast w optymalnych warunkach - 1 pozytywny przypadek wśród 2 milionów niezainfekowanych.

„Możemy za jednym razem monitorować całą społeczność pod kątem obecności nowego koronawirusa” - powiedział Hart. - „Istnieją jednak kompromisy. Aby uzyskać najlepsze wyniki i uniknąć utraty informacji, chcemy dokonywać pomiarów blisko ognisk występowania wirusa i brać pod uwagę temperaturę i rozcieńczenie ścieków przy szacowaniu liczby zainfekowanych”.

Wstępne wyniki badań wskazują, że aby zapewnić odpowiednią precyzję, należy przeprowadzić staranną kalibrację. Metod jest szczególnie wrażliwa na kluczowe zmienne, w tym temperaturę sezonową, średni czas przepływu do kanalizacji, wskaźniki degradacji biomarkerów, dane demograficzne społeczności i zużycie wody na osobę.

Szacunki oparte na danych z Europy i Ameryki Północnej sugerują, że każda osoba zarażona SARS-CoV-2 wydala dziennie do ścieków miliony, jeśli nie miliardy genomów wirusa. Przekłada się to na od 0,15 do 141,5 mln genomów wirusowych na litr wytworzonych ścieków.

Oprócz ograniczenia przenoszenia wirusa oraz liczby zgonów wynikających z zakażenia SARS-CoV-2, dokładniejsze dane dotyczące całej populacji zapewniają inne korzyści społeczne. Znając ogniska wirusa, można lepiej ukierunkować zasoby pomocne w ochronie wrażliwych populacji za pomocą środków dystansowania społecznego, łagodząc ograniczenia w regionach wolnych od wirusów i minimalizując zakłócenia gospodarcze i społeczne.

W USA około 70 proc. populacji może zostać poddane badaniom przesiewowym pod kątem SARS-CoV-2 poprzez monitorowanie 15 014 oczyszczalni ścieków w kraju, przy szacowanym koszcie odczynników wynoszącym 225 000 USD.

Po zidentyfikowaniu regionalnych lub globalnych ognisk wirusa dzięki WBE, można testować poszczególne osoby za pomocą metod klinicznych. (PAP)

pmw/ zan/