Ιώσεις Αποχετευτικό Σύστημα: Ερευνητές επεκτείνουν τον εντοπισμό ασθενειών στα λύματα

Η ερευνητική ομάδα μελετά ήδη τη σκοπιμότητα παρακολούθησης περισσότερων στόχων μολυσματικών ασθενειών στα λύματα, συμπεριλαμβανομένων άλλων αναπνευστικών και γαστρεντερικών ιών, όπως οι νοροϊοί, οι αδενοϊοί και οι εντεροϊοί. Συνεργάζονται, επίσης, στενά με αξιωματούχους της δημόσιας υγείας για να εντοπίσουν περισσότερους ιούς, μύκητες και βακτήρια προς μελέτη, λέει η Boehm. "Πρέπει απλώς να συνεχίσουμε να κάνουμε έρευνα και να διερευνάμε πόσο μακριά μπορούμε να πάμε την επιτήρηση των λυμάτων για στόχους μολυσματικών ασθενειών".

Ιώσεις Αποχετευτικό Σύστημα: Οι ειδικοί της δημόσιας υγείας παρακολουθούν συνήθως τις αιχμές της γρίπης, του αναπνευστικού συγκυτιακού ιού (RSV) και του ρινοϊού που κυκλοφορούν σε έναν πληθυσμό μέσω εβδομαδιαίων αναφορών από τα εργαστήρια-δείκτες. Αυτά τα εργαστήρια επεξεργάζονται δείγματα μόνο από βαριά πάσχοντες ασθενείς και μπορεί να χρειαστούν εβδομάδες για να μπουν τα αποτελέσματα στη βάση δεδομένων. Τώρα, για πρώτη φορά, ερευνητές του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ, σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο Emory και τις Επιστήμες Ζωής Verily, συνέλεξαν γρήγορες και ακριβείς μετρήσεις μιας ολόκληρης σειράς αναπνευστικών ιών στο τοπικό αποχετευτικό σύστημα της Σάντα Κλάρα.

Τα λύματα είναι επί του παρόντος η μόνη πηγή για ακριβείς πληροφορίες σχετικά με τα ποσοστά COVID-19 στις κοινότητες. Η δοκιμή PCR δεν είναι πλέον ευρέως διαθέσιμη και οι περισσότεροι άνθρωποι παίρνουν στυλεό στο σπίτι, όπου τα αποτελέσματά τους δεν φτάνουν ποτέ στις υπηρεσίες δημόσιας υγείας. Πριν από την COVID-19, οι ιοί του αναπνευστικού συστήματος δεν είχαν εντοπιστεί μέσω των λυμάτων. Οι περισσότεροι από τους ιούς που εξέτασαν οι επιστήμονες σε αυτή τη μελέτη δεν είχαν μετρηθεί ποτέ στο παρελθόν στα υγρά απόβλητα. Τα ευρήματα δημοσιεύονται στο τεύχος της 22ας Μαρτίου του περιοδικού The Lancet Microbe. “Συγκεντρώνουμε στοιχεία ότι τα λύματα μπορούν να είναι χρήσιμα για πολλούς στόχους μολυσματικών ασθενειών πέραν της COVID-19 και ότι είναι ένας πραγματικά πολύτιμος πόρος για την κατανόηση της κοινοτικής υγείας”, λέει η Alexandria Boehm, καθηγήτρια πολιτικής και περιβαλλοντικής μηχανικής στο Stanford Engineering και στη Σχολή Αειφορίας Doerr του Stanford. “Διαπιστώσαμε ότι οι συγκεντρώσεις του RNA, του δομικού στοιχείου των γονιδιωμάτων των ιών, από τη γρίπη Α και Β, τον RSV, τον ρινοϊό, την παραϊνφλουένζα, τον μεταπνευμονοϊό και τους εποχικούς κορωνοϊούς στα λύματα ακολουθούν τις τάσεις που παρατηρήθηκαν επίσης στα κλινικά δεδομένα από τα εργαστήρια Sentinel. Οι δυνατότητες φαίνονται πολύ ατελείωτες σε αυτό το σημείο”. Η Boehm οραματίζεται ένα μέλλον όπου οι κοινότητες θα μπορούν να ελέγχουν συνεχώς τα λύματα για όλα τα είδη ιών. Με αναφορές για τους ιούς που θα είναι επίκαιρες, ο υπολογισμός του κινδύνου μας για γρίπη εκείνη την ημέρα θα είναι τόσο εύκολος όσο ο έλεγχος της τοπικής πρόγνωσης του καιρού για βροχή.

Κοιτάζοντας πέρα από την COVID-19

Τα πτύελα, οι βλέννες, τα κόπρανα και τα ούρα εισέρχονται στα λύματα κάθε φορά που χρησιμοποιούμε μια αποχέτευση στο σπίτι ή στο γραφείο, μεταφέροντας μαζί τους ιούς και βακτήρια. Όταν οι ερευνητές παίρνουν δείγμα υγρών αποβλήτων, παίρνουν ένα τεράστιο βιολογικό δείγμα από ολόκληρο τον πληθυσμό που τραβάει καζανάκι, φτύνει οδοντόκρεμα και κάνει ντους. Αυτό το δείγμα περιέχει συνεισφορές από όλα τα άτομα, ακόμη και από εκείνα που μπορεί να είναι ελαφρώς άρρωστα ή ακόμη και ασυμπτωματικά. Εάν η τοπική μονάδα επεξεργασίας επεξεργάζεται τα λύματα μιας πόλης ενός εκατομμυρίου ανθρώπων, ένα μόνο δείγμα παρέχει στους επιστήμονες πληροφορίες για όλους αυτούς τους ανθρώπους. Οι ερευνητές μπορούν να δουν τις μολυσματικές ασθένειες που κυκλοφορούν στον πληθυσμό και να παρατηρήσουν πώς οι μολύνσεις μεταβάλλονται με την πάροδο του χρόνου στην κοινότητα. Δεδομένου ότι τα λύματα αποτελούν ιδανική πηγή για τη μελέτη των κρουσμάτων COVID-19, η Boehm και οι συνάδελφοί της αποφάσισαν να δουν αν θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιήσουν τα λύματα για να κατανοήσουν την κυκλοφορία άλλων αναπνευστικών ιών. “Αυτό μας παρακίνησε να κάνουμε αυτή τη μελέτη και να αναπτύξουμε δοκιμασίες για όλους αυτούς τους διαφορετικούς αναπνευστικούς ιούς και να δούμε αν παρακολουθούν τα δεδομένα που ήταν διαθέσιμα για την πολιτεία της Καλιφόρνιας σχετικά με την κυκλοφορία αυτών των ιών σε κλινικά δείγματα”, λέει η Boehm. Η ομάδα της Boehm ανακάλυψε ότι οι συγκεντρώσεις των ιών που μέτρησαν στα τοπικά λύματα ταίριαζαν με τα κλινικά δεδομένα της πολιτείας της Καλιφόρνια για τα σχετικά ποσοστά μόλυνσης των ιών. Με άλλα λόγια, όταν τα δεδομένα της πολιτείας έδειχναν ότι υπήρχαν πολλοί άνθρωποι που έπασχαν από εποχιακές λοιμώξεις από κορωνοϊούς, οι αιχμές αυτές εμφανίζονταν και στα λύματα. “Αυτό υποδηλώνει ότι τα λύματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατανόηση της κυκλοφορίας αυτών των αναπνευστικών ιών σε πιο τοπική κλίμακα από ό,τι σε επίπεδο πολιτείας με τις κλινικές πληροφορίες”, λέει ο Boehm. “Επιπλέον, τα αποτελέσματα σχετικά με την κυκλοφορία των ιών μπορούν να είναι σε πραγματικό χρόνο”.

Γρήγορη και εύκολη εφαρμογή

Η ομάδα της Boehm εκτελεί ένα τακτικό πρόγραμμα επιτήρησης των ιών των λυμάτων με μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο Emory και τη Verily Life Sciences. Η δημιουργία δοκιμών για νέους ιούς στο πρόγραμμα είναι απλή με την υποδομή δειγματοληψίας και δοκιμών που υπάρχει ήδη. Οι ερευνητές απλώς παίρνουν τα ίδια δείγματα και εφαρμόζουν σε αυτά διαφορετικές δοκιμασίες για να λάβουν πληροφορίες για περισσότερους αναπνευστικούς ιούς, όπως η γρίπη. Τα δεδομένα από τα λύματα μπορούν να είναι διαθέσιμα εντός 24 ωρών από τη συλλογή ενός δείγματος – γρηγορότερα από ό,τι οι αξιωματούχοι δημόσιας υγείας μπορούν να πάρουν στα χέρια τους οποιαδήποτε κλινικά δεδομένα. Με αυτή την ταχύτητα, οι υπηρεσίες δημόσιας υγείας μπορούν να προωθήσουν έγκαιρους εμβολιασμούς, να σχεδιάσουν εκπαιδευτικές εκστρατείες και να στείλουν προειδοποιήσεις σε ευάλωτους ανθρώπους σχετικά με τις προφυλάξεις που θα μπορούσαν να λάβουν για να αποφύγουν την προσβολή από μια συγκεκριμένη ασθένεια. Τα δεδομένα σε πραγματικό χρόνο θα μπορούσαν επίσης να βοηθήσουν τους γιατρούς να λαμβάνουν αποφάσεις σχετικά με τις εξετάσεις και τις θεραπείες. Εάν ένας γιατρός γνωρίζει ότι δεν κυκλοφορεί γρίπη, δεν χρειάζεται να σπαταλήσει το χρόνο και τα χρήματα ενός ασθενούς για ένα τεστ γρίπης. Οι διευθυντές των νοσοκομείων θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν πιο ακριβείς πληροφορίες για τον ιό για να βοηθήσουν στην αποθήκευση θεραπευτικών ουσιών στο νοσοκομείο, εάν προβλέπουν μια επιδημία. “Οραματιζόμαστε κάτι παρόμοιο με το δελτίο καιρού, όπου ο καθένας θα μπορεί να λαμβάνει τις δικές του αποφάσεις με βάση τα δικά του επίπεδα κινδύνου που είναι διατεθειμένος να αναλάβει, αλλά και την υγεία του”, λέει η Boehm. “Κάποιος που υποβάλλεται σε χημειοθεραπεία θα μπορούσε να πάρει τις δικές του αποφάσεις σχετικά με τη μάσκα ή την επίσκεψή του στο παντοπωλείο, με βάση την κατανόησή του για το ποιες ασθένειες κυκλοφορούν στην κοινότητα”.

Η Boehm ελπίζει ότι αυτή η μελέτη θα παρακινήσει περισσότερους ερευνητές να αναζητήσουν αυτούς τους στόχους μολυσματικών ασθενειών στα λύματα σε όλη τη χώρα. “Νομίζω ότι είναι πολύ σημαντικό να δείξουμε ότι αυτό λειτουργεί σε περισσότερες από μία τοποθεσίες, κάτι που περιμένω απόλυτα ότι θα συμβεί”, λέει η Boehm. Μόλις η Boehm και οι συνάδελφοί της έχουν εμπιστοσύνη ότι ένας ιός που μετρούν μπορεί να είναι χρήσιμος και ουσιαστικός, μπορούν να τον ενσωματώσουν στο ευρύτερο έργο WastewaterSCAN data.wastewaterscan.org. “Ένα από τα πιο συναρπαστικά πράγματα σχετικά με την παρακολούθηση των λυμάτων είναι το πόσο γρήγορα μπορούμε να εφαρμόσουμε τις καινοτομίες μας στην πράξη”, λέει η Marlene Wolfe, BA ’11, συν-συγγραφέας της μελέτης και επίκουρη καθηγήτρια περιβαλλοντικής υγείας στο Πανεπιστήμιο Emory, “επειδή ήδη συνεργαζόμαστε με επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας και τμήματα δημόσιας υγείας σε όλη τη χώρα, μπορούμε να εισάγουμε νέες δοκιμές πολύ γρήγορα μόλις έχουμε τα στοιχεία ότι τα δεδομένα των λυμάτων αντικατοπτρίζουν τα κοινοτικά επίπεδα της νόσου”. Η ερευνητική ομάδα μελετά ήδη τη σκοπιμότητα παρακολούθησης περισσότερων στόχων μολυσματικών ασθενειών στα λύματα, συμπεριλαμβανομένων άλλων αναπνευστικών και γαστρεντερικών ιών, όπως οι νοροϊοί, οι αδενοϊοί και οι εντεροϊοί. Συνεργάζονται, επίσης, στενά με αξιωματούχους της δημόσιας υγείας για να εντοπίσουν περισσότερους ιούς, μύκητες και βακτήρια προς μελέτη, λέει η Boehm. “Πρέπει απλώς να συνεχίσουμε να κάνουμε έρευνα και να διερευνάμε πόσο μακριά μπορούμε να πάμε την επιτήρηση των λυμάτων για στόχους μολυσματικών ασθενειών”.

Τα παιδιά εκπνέουν πολύ λιγότερα μολυσματικά σωματίδια από τους ενήλικες

Τι μπορούν να μας πουν τα ανθρώπινα απόβλητα για την ευλογιά των πιθήκων

Το διαδικτυακό πρόγραμμα παρακολούθησης δεδομένων COVID του CDC θα περιλαμβάνει πληροφορίες σχετικά με τα σωματίδια COVID-19 που βρίσκονται στα λύματα της κοινότητας