Dentro del plan de seguimiento de Covid-19 analizando la caca de todos

El gobierno británico prueba el alcantarillado para encontrar indicios tempranos de dónde podrían ocurrir nuevos brotes de coronavirus

El seguimiento de un brote de coronavirus es una tarea resbaladiza. La única forma de realizar un seguimiento preciso del número de casos en un área es realizar pruebas generalizadas. Países como Australia, Dinamarca y Corea del Sur realizan cientos o incluso miles de pruebas por cada caso confirmado por Covid-19 que descubren.

Pero el gobierno británico ahora está buscando una forma de rastrear nuevos brotes que no se basen solo en amortiguadores y pruebas individuales. En cambio, los investigadores están navegando por las alcantarillas para encontrar rastros de Sars-Cov-2, el virus que causa Covid-19, en las heces.

Las compañías de agua y varias universidades, incluidas Bangor, Bath, Edimburgo y Newcastle, están recolectando muestras de alcantarillado de las plantas de tratamiento de aguas residuales del Reino Unido para monitorear el aumento y la disminución de las concentraciones virales en relación con el número oficial de nuevas infecciones diarias. “El alcantarillado es una especie de marcador asintomático porque tiene partículas de virus, pero no causa enfermedades”, dice David Graham, profesor de ingeniería de ecosistemas en la Universidad de Newcastle que recolecta muestras semanales en el condado de Durham.

Las pruebas son coordinadas como parte de un proceso nacional por el Departamento de Medio Ambiente, Alimentación y Asuntos Rurales y la Agencia de Medio Ambiente. Los datos recopilados de los proyectos eventualmente alimentarán el sistema de alerta Covid-19 creado por el Centro Conjunto de Bioseguridad, un organismo independiente de funcionarios públicos que monitorea la propagación del coronavirus en todo el país y asesora a los médicos jefes en Inglaterra, Escocia, Gales e Irlanda del Norte. sobre cómo hacer frente a los picos regionales de infección.

Ya sabemos que las personas infectadas con Sars-CoV-2 pueden eliminar rastros del virus dentro de los tres días posteriores a la infección. Esto es potencialmente mucho más rápido de lo que necesitan las personas expuestas al virus para desarrollar síntomas, lo que generalmente ocurre entre cinco y seis días, pero puede demorar hasta dos semanas. Y dado que muchas personas no muestran ningún síntoma en absoluto o solo síntomas leves y, por lo tanto, nunca se presentan para una prueba de búfer, la esperanza es que el análisis de las aguas residuales nos brinde una imagen más completa de cómo se está propagando el virus.

Los científicos pueden usar un método llamado reacción en cadena de la polimerasa (PCR) para encontrar rastros de Sars-Cov-2 en aguas residuales sin tratar y capturar datos sobre grandes poblaciones de una manera mucho más barata y menos invasiva que sus pruebas continuas de virus. Esto podría proporcionar una indicación en tiempo real de cómo se está propagando el coronavirus en un área en particular y puede proporcionar una advertencia temprana de brotes. Pero, ¿puede decirnos exactamente cuántas personas tienen coronavirus?

Después de recolectar muestras de aguas residuales sin tratar en plantas de tratamiento de aguas residuales, los investigadores extraen fragmentos muy pequeños del material genético del virus, conocido como ARN, en el laboratorio. Aunque es detectable en las heces, el Sars-Cov-2 se degrada rápidamente una vez que se excreta del cuerpo y se mezcla con el agua, por lo que los fragmentos que se encuentran en el alcantarillado ya no son infecciosos.

Las concentraciones virales más altas en las aguas residuales de una región indican que hay más personas infectadas que contribuyen al sistema de alcantarillado. Cualquier grupo emergente podría realizar ensayos clínicos o poner en cuarentena en esa región hasta que se complete el seguimiento, lo que podría ser particularmente útil en países donde los ensayos individuales son deficientes.

Investigadores de Australia, Francia, los Países Bajos y los Estados Unidos han estado analizando las aguas residuales sin tratar para detectar Sars-Cov-2 desde marzo y, en general, han observado que el aumento y la disminución de la concentración de virus refleja las tasas de infección notificadas oficialmente. Una encuesta de dos meses en París incluso encontró que había habido un fuerte aumento en las concentraciones virales en las alcantarillas unos días antes de que estallaran los casos en los hospitales, mientras que los científicos italianos encontraron rastros de coronavirus en las aguas residuales desde el 18 de diciembre de 2019, seis semanas antes de las dos. Turistas chinos en Roma. dio positivo por el virus.

La búsqueda de la presencia de un virus en las aguas residuales no tratadas no es nueva y se ha realizado durante años para rastrear brotes de poliomielitis y gastroenteritis. Las pruebas de aguas residuales también se utilizaron para averiguar qué drogas ilegales usan las personas en diferentes ciudades e incluso ayudaron a la policía china a detectar y arrestar a los fabricantes de drogas ilegales.

Además de evaluar a las personas que informan síntomas de la enfermedad, el muestreo frecuente de aguas residuales podría usarse como una herramienta de advertencia contra brotes tempranos. “Una muestra diaria de aguas residuales es ideal, pero si los recursos son limitados, todos los días alternativos son buenos”, dice Warish Ahmed, de la agencia de investigación pública australiana CSIRO, que realizó un estudio piloto de dos plantas de tratamiento de aguas residuales en Brisbane, Australia, en marzo y abril. . Desde entonces, se ha puesto en marcha el monitoreo de aguas residuales en Queensland. “Tanto los ensayos clínicos como el monitoreo de aguas residuales ayudarán a identificar la segunda ola. El monitoreo de aguas residuales no reemplazará los ensayos clínicos, pero brinda información adicional sobre la prevalencia de Covid-19 en una comunidad ”, dice Ahmed.

Las pruebas de aguas residuales también podrían dar una idea de cómo se está propagando la enfermedad en las ciudades. Si se pueden recolectar muestras antes de que las aguas residuales ingresen a una planta de tratamiento, por ejemplo, en las alcantarillas de un vecindario en particular, los científicos podrían monitorear la presencia de Sars-Cov-2 en la población que vive en ese vecindario. La alcantarilla tarda entre medio día y tres días en pasar de los baños a las plantas de tratamiento, por lo que un muestreo frecuente podría asumir rápidamente los cambios en las concentraciones virales y detectar nuevos grupos de infecciones.

A medida que las personas regresen lentamente al trabajo, esperaríamos ver un aumento en las concentraciones virales en las aguas residuales en áreas que son predominantemente lugares de trabajo, como el distrito de Westminster. “Por supuesto, en lugares donde hay una combinación uniforme de trabajo y hogar, es mucho más difícil evaluar si el derrame ocurre en el trabajo o en el hogar”, dice Andrew Singer, científico principal del Centro de Ecología e Hidrología. NERC, que apoya las pruebas de aguas residuales en el Reino Unido. Dividir las grandes ciudades en los bolsillos definidos por el sistema de alcantarillado permitiría un enfoque más específico para tratar los brotes, dice.

Pero las pruebas de alcantarillado están lejos de ser tan precisas como las pruebas de búfer individuales. Utilizando modelos informáticos que tienen en cuenta la cantidad de partículas virales derramadas por los individuos y cómo se diluyen en el alcantarillado, los científicos pueden traducir las concentraciones virales en tendencias de infección en un área de captación. Sin embargo, no es tan sencillo hacer inferencias sobre el número exacto de personas que podrían estar infectadas. Laurent Moulin, microbiólogo de la autoridad pública de aguas Eau De Paris y uno de los autores del estudio de París, señala que la diseminación viral varía entre individuos y durante su infección. “Esta enfermedad es bastante extraña, porque algunas personas han arrojado mucho virus, otras están arrojando cantidades muy pequeñas de virus, por lo que hay un amplio rango de concentraciones entre pacientes”, dice.

Debido a que la PCR está diseñada para funcionar con ADN de doble hebra, los científicos primero deben convertir el material genético del coronavirus, el ARN, utilizando una enzima. Luego, realizarán reacciones químicas repetidas para hacer suficientes copias del llamado ADN complementario hasta que sean detectables en la muestra de aguas residuales. Pero debido a que las partículas de Sars-Cov-2 son muy frágiles, se dañan levemente en el proceso. Esto significa que los científicos pueden no medir las concentraciones exactas que estaban presentes en la muestra de aguas residuales original. “Cuando las personas comenzaron a medir el virus, prácticamente estaban usando métodos listos para usar que se habían usado para medir otros tipos de virus. El problema, desde una perspectiva perfeccionista, es que el coronavirus es muy extraño debido a su extraña química ”, dice Graham.

Su equipo de la Universidad de Newcastle ha explorado una forma de rastrear cuántas partículas virales se pueden perder en el proceso de PCR. Al agregar un coronavirus de ratón, que actúa como sustituto de Sars-Cov-2, a la muestra original, pueden comparar las concentraciones de este sustituto antes y después de procesar la muestra. Esto les dice cuán efectiva puede ser la PCR para recuperar material genético y les permite tener en cuenta cualquier rastro de Sars-Cov-2 que pueda haberse perdido en el proceso.

El monitoreo de aguas residuales podría usarse como un sistema de alerta temprana para alertar a las autoridades sobre un brote emergente unos días antes de que las personas desarrollen síntomas y acudan a médicos y hospitales. Podría informarnos de la necesidad de bloqueos localizados y decirnos cuándo desaparece la enfermedad, para que las medidas de bloqueo puedan aliviarse nuevamente. Pero el método no reemplaza un riguroso régimen de prueba, seguimiento y rastreo. “Nada de lo que haga con este muestreo ambiental le dará algo tan preciso como lo que obtenga de una prueba en un laboratorio clínico”, dice Graham.

Actualizado el 26.06.2020 9:55 BST: El artículo se actualizó para cambiar una oferta de David Graham que asumía que la alcantarilla podría ser infecciosa. La línea se ha actualizado para aclarar que, aunque Sars-Cov-2 puede estar presente en el alcantarillado, no presenta riesgo de infección.

Actualizado el 29.06.2020 16:30 BST: El artículo se actualizó para corregir una línea que indica que se agregó coronavirus humano a la alcantarilla después del muestreo. De hecho, el coronavirus del ratón se agrega a la alcantarilla.

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