Випробування стічних вод можна використовувати для раннього виявлення хвороби. (Шаттерсткі)
Пандемія COVID-19 відродила інтерес до нагляду за стічними водами, де відслідковують каналізаційні системи на наявність вірусів, бактерій та інших патогенів. У неочищених стічних водах виявлені неінфекційні фрагменти генетичного матеріалу вірусу в Італії, Іспанії, Франції, США та Канаді.
Зараз кілька міст використовують підхід для виявлення інфекції, включаючи Оттаву. Принаймні один Американський університет використовував спостереження за стічними водами для виявлення спалаху COVID-19, замовивши тестування та карантин майже 300 студентів, які проживають у чотирьох резиденціях кампусу, та зупинити його поширення.
Як мікробіолог, який має досвід у спостереженні за харчовими патогенами, такими як Сальмонела та E. палички, Мене завжди цікавлять кращі способи виявлення інфекцій серед популяцій.
Ідентифікація захворювання в даний час покладається на хворих людей, які звертаються за медичною допомогою. Але багато хворих людей не звертаються за допомогою, і чиновники можуть не знати про хвороби чи спалахи протягом днів чи тижнів, що призводить до нових захворювань та смерті. Для боротьби з спалахами інфекційних хвороб, таких як COVID-19, нам потрібні активні системи спостереження, які не покладаються на дії хворих людей.
Спостереження за стічними водами для виявлення хвороб
Спостереження за стічними водами працює, оскільки багато збудників інфекцій виділяються з рідинами до і під час активної інфекції. Коли ці рідини потрапляють у каналізаційні системи, вони транспортуються до центрального очисного споруди для переробки, де їх можна виявити.
Корисність спостереження за стічними водами вперше була визнана в 1960-х роках, коли проводили дослідники з Єльського університету кілька експериментів для оцінки ефективності кампаній вакцинації проти поліомієліту. Вони протестували стічні води в Мідлтауні, штат Коннектикут, на наявність різних штамів вірусу поліомієліту до, під час та після програми вакцинації.
Зразки стічних вод, зібрані з гуртожитків Університету штату Юта, 2 вересня 2020 р. (AP Photo / Рік Боумер)
Тридцять п’ять років потому чутливість нагляду за стічними водами для моніторингу програм вакцинації проти вірусу поліомієліту була підтверджена в елегантному дослідженні, яке стало відомим як Експеримент з вірусом поліомієліту в Гельсінкі.
Вчені злили вакцину проти поліомієліту в туалеті за 20 кілометрів від очисних споруд. Потім дослідники збирали зразки стічних вод з установки протягом чотирьох днів і показали, що вони все ще можуть виявити вакцину після того, як 800 мільйонів літрів стічних вод пройде через систему. Вони дійшли висновку, що одну заражену людину, яка пролила вірус поліомієліту, можна виявити в громаді з 10,000 XNUMX жителів.
Інші дослідження продемонстрували, що спалахи захворювання можна передбачити шляхом моніторингу стічних вод. Наприклад, в Ізраїлі в 1970-х роках інфекційний вірус поліомієліту був виявлено в стічних водах за дев'ять днів до того, як лікарі виявили перший випадок. Пізніше цей підхід був адаптований до відстежувати успішність кампаній з вакцин проти поліомієліту на міжнародному рівні.
Моніторинг стічних вод як система раннього попередження
Ці експерименти заклали основу використання стічних вод для моніторингу інших хвороб.
У 2013, дослідники у Швеції повідомлялося, що спостереження за стічними водами попереджало про спалахи норовірусу та вірусу гепатиту А, двох причин харчової вірусної хвороби. Щоденні зразки стічних вод збирали кожен другий тиждень з січня по травень 2013 року з очисних споруд у Гетеборзі. За допомогою методики, яка називається полімеразною ланцюговою реакцією, або ПЛР, дослідники виявили генетичний матеріал норовірусу за два-три тижні до ідентифікації хворих людей.
Кілька штамів (генетичних типів) вірусу гепатиту А також були виявлені у зразках стічних вод за допомогою ПЛР, а додатковий аналіз показав, що два штами брали участь у триваючому спалаху захворювання в Скандинавії та Гетеборзі навесні 2013 року.
Дослідники в Італії використовував подібний підхід, щоб показати, що пацієнти лікарні, які страждають на діарею невідомої причини, насправді були інфіковані норовірусами.
Нагляд у соціальних мережах
Одне обмеження спостереження за стічними водами полягає в тому, що воно не може встановити фактично заражених людей. "Синдромний аналіз соціальних медіа", в якому шукають публікації в соціальних мережах для опису симптомів, що відповідають певному захворюванню, виявився як ефективний інструмент для нагляду за інфекційними захворюваннями, включаючи COVID-19.
Поєднання моніторингу стічних вод та аналізу соціальних медіа може виявити спалахи громади, які в іншому випадку могли б не виявитись, оскільки підхід визначає інфікованих людей, які ще не проявляють симптомів (безсимптомно) або які не проявляють симптомів (безсимптомно). (Обидві групи можуть переносити вірус.) Ця інформація може використовуватися державними службовцями охорони здоров’я для посилення фізичного дистанціювання та інших практик ізоляції, таких як цілеспрямоване тестування осіб для обмеження поширення хвороби в громаді.
Збільшення кількості міжнародних поїздок та глобалізації призвело до швидкого розповсюдження інфекційних хвороб. Для боротьби з цим глобальний нагляд за інфекційними захворюваннями повинен проводитись у режимі реального часу або майже в режимі реального часу, а також не лише відстежувати кількість заражених людей, а також включати можливість швидкого розпізнавання нових моделей захворювання. Низька вартість, швидкість та здатність спостереження за стічними водами виявляти патогени, що з’являються, до того, як вони стануть ендемічними, підвищує здатність негайно реагувати на спалахи хвороб, зменшуючи глобальні захворювання та смертність.
Про автора
Лоуренс Гудрідж, професор, безпека харчових продуктів, Університет Гвельфа
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Схожі книги:
Тіло веде рахунок: мозок, розум і тіло в лікуванні травми
Бесселя ван дер Колка
Ця книга досліджує зв’язки між травмою та фізичним і психічним здоров’ям, пропонуючи ідеї та стратегії зцілення та відновлення.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Дихання: нова наука втраченого мистецтва
Джеймс Нестор
Ця книга досліджує науку та практику дихання, пропонуючи ідеї та методи покращення фізичного та психічного здоров’я.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Парадокс рослин: приховані небезпеки в «здорових» продуктах, які викликають хвороби та збільшення ваги
Стівен Р. Гандрі
Ця книга досліджує зв’язки між дієтою, здоров’ям і хворобою, пропонуючи ідеї та стратегії для покращення загального здоров’я та самопочуття.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Кодекс імунітету: нова парадигма справжнього здоров’я та радикальної боротьби зі старінням
Джоел Грін
Ця книга пропонує новий погляд на здоров’я та імунітет, спираючись на принципи епігенетики та пропонуючи ідеї та стратегії для оптимізації здоров’я та старіння.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Повний посібник із голодування: зцілюйте своє тіло за допомогою періодичного, іншого дня та тривалого голодування
доктора Джейсона Фунга та Джиммі Мура
Ця книга досліджує науку та практику голодування, пропонуючи ідеї та стратегії для покращення загального здоров’я та благополуччя.
