Come monitorare e identificare malattie come Covid-19 prima che si diffondano

Come monitorare e identificare malattie come Covid-19 prima che si diffondano
Il test delle acque reflue può essere utilizzato per la diagnosi precoce della malattia.
(Shutterstock)

La pandemia COVID-19 ha riacceso l'interesse per la sorveglianza delle acque reflue, dove i sistemi fognari vengono monitorati per la presenza di virus, batteri e altri patogeni. Frammenti non infettivi del materiale genetico del virus sono stati trovati nelle acque reflue non trattate in Italia, Spagna, Francia, Stati Uniti e Canada.

Diverse città stanno ora utilizzando l'approccio per rilevare l'infezione, compresa Ottawa. Almeno uno L'università degli Stati Uniti ha utilizzato la sorveglianza delle acque reflue per identificare un'epidemia di COVID-19, ordinando il test e la quarantena dei quasi 300 studenti che vivono in quattro residenze del campus e fermandone la diffusione.

In qualità di microbiologo con esperienza nella sorveglianza di agenti patogeni di origine alimentare, come Salmonella e E. coli, Sono sempre interessato a modi migliori per identificare le infezioni nelle popolazioni.

Identificazione della malattia attualmente si affida ai malati per cercare assistenza medica. Ma molti malati non cercano aiuto e i funzionari potrebbero non essere a conoscenza di malattie o focolai per giorni o settimane, portando a più malattie e morte. Per affrontare focolai di malattie infettive, come COVID-19, abbiamo bisogno di sistemi di sorveglianza attivi che non si basino sulle azioni delle persone malate.

Sorveglianza delle acque reflue per il rilevamento delle malattie

La sorveglianza delle acque reflue funziona perché molti agenti infettivi vengono escreti nei fluidi corporei, prima e durante l'infezione attiva. Quando questi fluidi entrano nei sistemi fognari, vengono trasportati a un impianto centrale di trattamento delle acque reflue per il trattamento dove possono essere rilevati.

L'utilità della sorveglianza delle acque reflue è stata riconosciuta per la prima volta durante gli anni '1960, quando i ricercatori dell'Università di Yale lo hanno condotto diversi esperimenti valutare l'efficacia delle campagne di vaccinazione contro la poliomielite. Hanno testato le acque reflue a Middletown, Connecticut, per vari ceppi del virus della polio prima, durante e dopo il programma di vaccinazione.

Campioni di liquami raccolti dai dormitori della Utah State University, il 2 settembre 2020 (come tracciare e identificare malattie come il covid 19 prima che si diffondano)
Campioni di liquami raccolti dai dormitori della Utah State University, il 2 settembre 2020.
(AP Photo / Rick Bowmer)


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Trentacinque anni dopo, la sensibilità della sorveglianza delle acque reflue per monitorare i programmi di vaccinazione contro il virus della poliomielite è stata confermata in un elegante studio che divenne noto come il Esperimento del virus della polio di Helsinki.

Gli scienziati hanno scaricato un vaccino antipolio in un gabinetto a 20 chilometri da un impianto di trattamento delle acque reflue. I ricercatori hanno quindi raccolto campioni di acque reflue dalla struttura per quattro giorni e hanno dimostrato di poter ancora rilevare il vaccino dopo che 800 milioni di litri di acque reflue erano passati attraverso il sistema. Hanno concluso che una persona infetta che emette il virus della polio potrebbe essere rilevata in una comunità di 10,000 residenti.

Altre ricerche hanno dimostrato che i focolai potrebbero essere previsti monitorando le acque reflue. Ad esempio, in Israele negli anni '1970, il virus della polio era infettivo rilevato nelle acque reflue nove giorni prima che i medici individuassero il primo caso. Questo approccio è stato successivamente adattato a monitorare il successo delle campagne di vaccino contro la poliomielite a livello internazionale.

Monitoraggio delle acque reflue come sistema di allarme rapido

Questi esperimenti hanno gettato le basi per l'uso delle acque reflue per monitorare altre malattie.

In 2013, ricercatori in Svezia ha riferito che la sorveglianza delle acque reflue ha fornito allarmi precoci di focolai di norovirus e virus dell'epatite A, due cause di malattie virali di origine alimentare. Campioni giornalieri di acque reflue sono stati raccolti ogni due settimane tra gennaio e maggio 2013 da un impianto di trattamento delle acque reflue a Göteborg. Utilizzando una tecnica chiamata reazione a catena della polimerasi, o PCR, i ricercatori hanno rilevato il materiale genetico del norovirus due o tre settimane prima di identificare i malati.

Vari ceppi (tipi genetici) del virus dell'epatite A sono stati rilevati anche in campioni di acque reflue mediante PCR e ulteriori analisi hanno mostrato che due ceppi erano coinvolti in un'epidemia in corso in Scandinavia ea Göteborg durante la primavera del 2013.

Ricercatori in Italia ha utilizzato un approccio simile per dimostrare che i pazienti ospedalieri che soffrivano di diarrea di una causa sconosciuta erano di fatto infettati da norovirus.

Sorveglianza sui social media

Una limitazione della sorveglianza delle acque reflue è che non è in grado di identificare le persone effettivamente infette. "Analisi sindromica dei social media", in cui i post sui social media vengono cercati per descrizioni di sintomi coerenti con una determinata malattia, è emersa come strumento efficace per la sorveglianza delle malattie infettive compreso COVID-19.

Mettere insieme il monitoraggio delle acque reflue e l'analisi dei social media potrebbe rilevare epidemie di comunità che altrimenti sarebbero passate inosservate perché l'approccio identifica persone infette che non mostrano ancora sintomi (presintomatici) o che non mostrano sintomi (asintomatici). (Entrambi i gruppi possono diffondono il virus.) Queste informazioni possono essere utilizzate dai funzionari della sanità pubblica per rafforzare il distanziamento fisico e altre pratiche di isolamento come test mirati su individui per limitare la diffusione nella comunità della malattia.

L'aumento dei viaggi internazionali e la globalizzazione hanno portato a una rapida diffusione di malattie infettive. Per combattere questo problema, la sorveglianza globale delle malattie infettive deve essere condotta in tempo reale o quasi in tempo reale e va oltre il semplice monitoraggio del numero di persone infette per includere anche la capacità di riconoscere rapidamente nuovi modelli di malattia. Il basso costo, la velocità e la capacità della sorveglianza delle acque reflue di rilevare i patogeni emergenti prima che diventino endemici migliora la capacità di rispondere ai focolai di malattie senza indugio, riducendo la malattia e la morte globali.

L'autoreThe Conversation

Lawrence Goodridge, Professore, sicurezza alimentare, Università di Guelph

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.


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