Cómo rastrear e identificar enfermedades como Covid-19 antes de que se propaguen

Las pruebas de aguas residuales se pueden utilizar para la detección temprana de enfermedades. (Shutterstock)

La pandemia de COVID-19 ha reavivado el interés en la vigilancia de las aguas residuales, donde los sistemas de alcantarillado son monitoreados para detectar la presencia de virus, bacterias y otros patógenos. Se han encontrado fragmentos no infecciosos del material genético del virus en aguas residuales sin tratar. en Italia, España, Francia, Estados Unidos y Canadá.

Varias ciudades están utilizando ahora el enfoque para detectar la infección, incluyendo Ottawa. Al menos uno Universidad de EE. UU. Ha utilizado la vigilancia de aguas residuales para identificar un brote de COVID-19, ordenando las pruebas y la cuarentena de los casi 300 estudiantes que viven en cuatro residencias del campus, y deteniendo su propagación.

Como microbiólogo con experiencia en la vigilancia de patógenos transmitidos por los alimentos, como con la bacteria e E. coli, Siempre estoy interesado en mejores formas de identificar infecciones en poblaciones.

Identificación de la enfermedad Actualmente depende de personas enfermas para buscar ayuda médica. Pero muchas personas enfermas no buscan ayuda y los funcionarios pueden no estar al tanto de enfermedades o brotes durante días o semanas, lo que provoca más enfermedades y muertes. Para abordar los brotes de enfermedades infecciosas, como COVID-19, necesitamos sistemas de vigilancia activa que no dependan de las acciones de las personas enfermas.

Vigilancia de aguas residuales para la detección de enfermedades

La vigilancia de las aguas residuales funciona porque muchos agentes infecciosos se excretan en los fluidos corporales, antes y durante la infección activa. Cuando estos fluidos ingresan a los sistemas de alcantarillado, se transportan a una instalación central de tratamiento de aguas residuales para su procesamiento, donde se pueden detectar.

La utilidad de la vigilancia de las aguas residuales se reconoció por primera vez durante la década de 1960, cuando los investigadores de la Universidad de Yale realizaron varios experimentos evaluar la eficacia de las campañas de vacunación contra la poliomielitis. Analizaron las aguas residuales en Middletown, Connecticut, para detectar varias cepas del virus de la polio antes, durante y después del programa de vacunación.

Se recolectan muestras de aguas residuales de los dormitorios de la Universidad Estatal de Utah, el 2 de septiembre de 2020. (Foto AP / Rick Bowmer)

Treinta y cinco años después, la sensibilidad de la vigilancia de las aguas residuales para monitorear los programas de vacunación contra el virus de la poliomielitis se confirmó en un elegante estudio que se conoció como el Experimento del virus de la polio de Helsinki.

Los científicos tiraron una vacuna contra la polio por un inodoro a 20 kilómetros de una planta de tratamiento de aguas residuales. Luego, los investigadores recolectaron muestras de aguas residuales de la instalación durante cuatro días y demostraron que aún podían detectar la vacuna después de que 800 millones de litros de aguas residuales hubieran pasado a través del sistema. Llegaron a la conclusión de que se podría detectar una persona infectada con el virus de la poliomielitis en una comunidad de 10,000 habitantes.

Otra investigación demostró que los brotes se pueden predecir monitoreando las aguas residuales. Por ejemplo, en Israel en la década de 1970, el virus de la polio infeccioso se detectado en aguas residuales nueve días antes de que los médicos identificaran el primer caso. Este enfoque se adaptó posteriormente a monitorear el éxito de las campañas de vacunación contra la polio a nivel internacional.

Monitoreo de aguas residuales como sistema de alerta temprana

Estos experimentos sentaron las bases para el uso de aguas residuales para monitorear otras enfermedades.

En 2013, investigadores en Suecia informó que la vigilancia de las aguas residuales proporcionaba alertas tempranas de brotes de norovirus y virus de la hepatitis A, dos causas de enfermedades víricas transmitidas por los alimentos. Se recolectaron muestras diarias de aguas residuales cada dos semanas entre enero y mayo de 2013 de una planta de tratamiento de aguas residuales en Gotemburgo. Usando una técnica llamada reacción en cadena de la polimerasa, o PCR, los investigadores detectaron el material genético del norovirus dos o tres semanas antes de identificar a las personas enfermas.

También se detectaron múltiples cepas (tipos genéticos) del virus de la hepatitis A en muestras de aguas residuales mediante PCR, y un análisis adicional mostró que dos cepas estaban involucradas en un brote en curso en Escandinavia y en Gotemburgo durante la primavera de 2013.

Investigadores en Italia utilizó un enfoque similar para demostrar que los pacientes de hospitales que sufrían diarrea de causa desconocida estaban de hecho infectados con norovirus.

Vigilancia de redes sociales

Una limitación de la vigilancia de las aguas residuales es que no puede identificar a las personas infectadas. El "análisis sindrómico de las redes sociales", en el que se buscan en las publicaciones de las redes sociales descripciones de síntomas compatibles con una enfermedad determinada, ha surgido como un herramienta eficaz para la vigilancia de enfermedades infecciosas, incluido COVID-19.

Unir el monitoreo de aguas residuales y el análisis de redes sociales podría detectar brotes en la comunidad que de otra manera podrían haber pasado desapercibidos porque el enfoque identifica a las personas infectadas que aún no muestran síntomas (presintomáticas) o que no muestran síntomas (asintomáticas). (Ambos grupos pueden diseminar el virus.) Esta información puede ser utilizada por los funcionarios de salud pública para reforzar el distanciamiento físico y otras prácticas de aislamiento, como pruebas específicas de individuos para restringir la propagación de la enfermedad en la comunidad.

El aumento de los viajes internacionales y la globalización ha llevado a una rápida propagación de enfermedades infecciosas.. Para combatir esto, la vigilancia global de las enfermedades infecciosas debe llevarse a cabo en tiempo real o casi en tiempo real, y extenderse más allá de simplemente monitorear el número de personas infectadas para incluir también la capacidad de reconocer rápidamente nuevos patrones de enfermedades. El bajo costo, la velocidad y la capacidad de la vigilancia de las aguas residuales para detectar patógenos emergentes antes de que se vuelvan endémicos mejoran la capacidad de responder a los brotes de enfermedades sin demora, lo que reduce las enfermedades y muertes a nivel mundial.

Sobre el Autor

Lawrence Goodridge, profesor, seguridad alimentaria, Universidad de Guelph

Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.

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