Kuinka jäteveden testaus voi auttaa estämään COVID-19-yhteisön leviämisen

Smederevac / Getty

Tärkeimmät takeaways

• COVID-19-viruspartikkelit havaittiin Arizonan yliopiston asuntoloiden rutiininomaisessa jäteveden testauksessa.
• Koulu seurasi välittömästi testaamalla opiskelijoita ja henkilökuntaa ja tunnisti kaksi henkilöä, jotka olivat positiivisia COVID-19: lle, mutta joilla ei ollut oireita.
• Tarina sai ihmiset miettimään, miksi useammat yhteisöt eivät testaa virtsaa ja ulosteita COVID-19: n suhteen.
• Asiantuntijoiden mukaan testausjärjestelmä on jo ylikuormitettu ja lisänäytteiden lisääminen vain lisäisi tulosten hitautta.

Testaamalla säännöllisesti asuntolan jätevettä Arizonan yliopisto havaitsi näytteistä SARS-CoV-2: n, joka aiheuttaa COVID-19: n. Yliopisto vastasi välittömillä toimenpiteillä mahdollisen taudinpurkauksen pysäyttämiseksi, mutta tarina herätti kysymyksiä miksi virtsa- ja ulosteenäytteet ei ole vielä lisätty COVID-19-testausvaihtoehtoihin.

"Tämä kaikki on oikeastaan ​​aika uutta", PhD Aaron Peacock, molekyylibiologian johtaja Microbac Laboratories, Inc: ltä, kertoo Verywellille. "Sitä ei todellakaan ole tehty säännöllisesti ... suurin osa näistä jätevettä [testaavia] yrityksiä ovat yleishyödyllisiä yrityksiä, joten ne ovat kaupungeissa tai läänissä, tai ne ovat kunnallisalueita, ja he" säännelty uudelleen. "

Riikinkukko ei ollut mukana Arizonan yliopiston asuntolan jäteveden testauksessa, mutta Microbac Laboratories työskentelee parhaillaan muiden korkeakoulujen ja yliopistojen kanssa testatakseen niiden jätevedet SARS-CoV-2-virusten määrän suhteen.

Yhtiö työskentelee myös joidenkin kaupunkien ja kuntien kanssa, jotka ovat myöntäneet rahoitusta SARS-CoV-2-testaukseen. Peacock sanoo, että jäteveden testaus pandemian aikana - ja muutoin - voi täydentää muita testausmenetelmiä, jotta kampuksille, yrityksille ja yhteisöille saadaan suurempi kuva tulevista ongelmista.

Yhteisön tartuntatrendien seuranta

Jätevedenäytteiden testaus COVID-19-virusten määrän suhteen on erilainen kuin yhden henkilön testaaminen kerrallaan. Erilaiset mallit ja algoritmit voivat auttaa seuraamaan yleistä aktiivisten infektioiden määrää alueella, ja tiedot voivat auttaa yhteisöä tiedottamaan, nousevatko infektiotapaukset vai pysyvätkö ne samana.

"Jos katsot sitä tällä tavalla, olet ylöspäin ilmapallossa 10000 jalan korkeudella, katsellen metsää alaspäin, jolloin saat yleiskuvan metsässä tapahtuvasta. Mutta kun testaat yksittäisiä ihmisiä, testaat yksittäisiä puita ", Peacock sanoo.

Riikinkukko sanoo, että SARS-CoV-2 voidaan erittää henkilön ulosteista ennen kuin heillä on oireita.

"Se on eräänlainen ennakkoilmoittaja siitä, mitä hauki voi tulla alas aktiivisten infektioiden varalta", hän sanoo.

Tämän logiikan mukaan viruspartikkeleiden havaitseminen jätevesistä voisi auttaa yhteisöjä tunnistamaan COVID-19 -tapaukset aikaisemmin, mikä tapahtui Arizonan yliopistossa.

Koulun veden ja energian kestävän teknologian keskus testasi kampuksen asuntosalien jätevedet henkilökohtaisten luokkien ensimmäisen viikon aikana. He havaitsivat SARS-CoV-2: n läsnäolon yhdessä asuntolassa. Testatessaan opiskelijoita ja henkilökuntaa kyseisessä paikassa he tunnistivat kaksi henkilöä, jotka olivat positiivisia virukselle, mutta joilla ei ollut oireita.

Osana kampuksen Test, Trace, Treat -strategiaa kaikilla opiskelijoilla oli oltava negatiivinen antigeenitesti, ennen kuin he voivat siirtyä asuinhuoneisiin yliopiston lausunnon mukaan.

"Kyse on ajoituksesta täällä", New Mexico State Universityn kansanterveysprofessori Jagdish Khubchandani, PhD, MPH, MBBS, kertoo Verywellille. "Luulen tänään, että jos kokeilet minua, toivottavasti - ja todennäköisesti - olen negatiivinen. Mutta jätät minut yksin kolmeen päivään. Noina päivinä olen saattanut mennä paikalliseen ruokakauppaan tai tavata joitain ihmisiä ja sain tartunnan. "

Tapaukset ennen oireita

Johns Hopkins Medicine -tutkimuksen mukaan, kun henkilö testataan COVID-19-infektion alkuaikoina, tulos voi tuottaa väärän negatiivisen.

Tutkimusta varten, joka julkaistiinSisätautien vuosikirjattarkasteltiin tietoja 1330 näytteestä, joille tehtiin käänteistranskriptaasipolymeraasiketjureaktion (RT-qPCR) testaus. Tutkijat laskivat päivittäin vääriä negatiivisia määriä käyttäen testituloksia ja ilmoitettua infektiopäivää tai aikaa, jolloin oireet ilmaantuivat.

Arviointinsa mukaan yksilöt, joilta testattiin virusta neljän päivän ajan tartunnan saamisen jälkeen, testasivat 67% todennäköisemmin negatiivisia tuloksia ja saivat siksi väärän negatiivisen. Testi osoittautui tarkemmaksi kahdeksan päivää tartunnan jälkeen, mutta silloinkin väärä positiivinen osuus oli 20%.

"Silloinkin kun saan tartunnan", Khubchandani selittää hypoteettisesti, "aluksi ensimmäisten 7-10 päivän aikana - tai joillekin ihmisille jopa kaksi viikkoa - minulla ei ole oireita, mutta jatkan viruksen leviämistä edelleen."

Arizonan yliopisto muutti kaksi opiskelijaa, jotka saivat positiivisen COVID-19-testin, asuinhuoneesta karanteeniin. Opiskelijat jatkavat oppitunteja verkossa, kunnes he voivat palata turvallisesti asuntolaan ja henkilökohtaisiin opintoihin.

Kun oppilaat on asetettu karanteeniin, koulun kestävän veden ja energian teknologiakeskus testasi asuntolan jätevedet uudelleen eikä löytänyt jälkiä viruksesta.

Jos virus erittyy ruumiilliseen jätteeseen ja sitä voidaan mahdollisesti käyttää koronaviruksen havaitsemiseen aikaisemmin kuin COVID-19-testit, kuten nenänielun pyyhkäisy, niin miksi useammat koulut ja yhteisöt eivät testaa virtsa- ja ulostenäytteitä?

"Virtsanalyysi aiheuttaisi lisäaskeleita ja rasitusta testaukselle", Khubchandani sanoo. Kun ylikuormitusten ja viivästymisten jälkeenjääneiden laboratorioiden testaaminen on jo ongelma, yksilöiden ruumiinjätetestaus olisi uusi haaste.

Kuinka testata jätevettä COVID-19: lle

Peacock selittää, että Microbac Laboratories saa edustavan näytteen kahdella tavalla. Ensimmäinen on niin kutsuttu tartuntatesti, jossa kerätään satunnaisnäyte. Toinen on yhdistetty testi, jossa asetetaan laite jäteveden keräämiseksi 15 tai 20 minuutin välein.

Seuraavaksi näytteen pH säädetään siten, että viruspartikkelit tarttuvat muihin hiukkasiin, mikä auttaa suodatuksessa. Sitten uutetaan nukleiinihapot ja mahdollinen viruksen RNA, ja suoritetaan RT-qPCR-testi. Testi "muuttaa RNA: n komplementaariseksi DNA: ksi", Peacock sanoo. "Ja sitten instrumenttimme lukee komplementaarisen DNA: n."

RT-qPCR

RNA muutetaan komplementaariseksi DNA: ksi, synteettiseksi DNA-muodoksi, joka on valmistettu RNA-templaatista.Testillä on monia sovelluksia genetiikasta kliiniseen tutkimukseen.

RT-qPCR-testi on sama analyysi, jota käytetään nenänielupyyhkeistä kerättyihin näytteisiin. Tarvitset kuitenkin toisen mittarin jäteveden testaukseen. Microbac testaa myös pippurin lievän pilkku-viruksen (PMMoV).

"Se on eräänlainen yleisimmin ihmiseen liittyvä virus jätevedessä", Peacock sanoo. Sitä on käytetty myös veden laadun testaamiseen. "Voit käyttää tätä PMMoV: tä ilmoittamaan sinulle, kuinka paljon ihmisen jätettä on jätevedessä kulloinkin", Peacock kertoo tarpeesta erottaa ihminen ja teollisuus. "Ja sitten voit käyttää sitä sohvaan tuloksia SARS-CoV-2-numeroillesi."

Testaus asuntoloiden ulkopuolella

"Yritykset, teollisuus, tehtaat ja työmaat voivat olla hyviä paikkoja arvioida viruksen kuormitusta", Khubchandani sanoo. Esimerkiksi pandemian ensimmäisinä kuukausina lihapakkaamoista tuli COVID-19-taudinpurkauskohteita. Viruksen läsnäolon tarkistaminen laitoksen viemärissä voi auttaa ehkäisemään tulevia tautipesäkkeitä.

Jagdish Khubchandani, PhD, MPH, MBBS

Mielestäni minun on korostettava, että suurin haaste jäteveden tai ihmisten testauksessa on: kuinka käännät sen julkiseen sopeutumiseen?

Kaupungit saattavat myös pystyä käyttämään testausta keräämään tietoja yhteisön eri osioista. "Missä tahansa sinulla on hissiasema (pumppaamo) tai alue, johon vesi kokoontuu - [onko se sitten naapurustolle tai lukiolle - voit kokeilla sitä", Peacock sanoo.

Rahoitus ja byrokratia voivat silti olla este. "Suuremmassa yhteisötilanteessa on paljon lisäkustannuksia näytteen rikastamiseksi oikeantyyppisen viruspainon saamiseksi. Ja monissa kaupungeissa ei ehkä ole tällaisia ​​resursseja. " Khubchandani sanoo.

Khubchandani tuo esiin myös toisen tärkeän näkökohdan tietojen keräämisessä. "Mielestäni minun on korostettava, että suurin haaste jäteveden tai ihmisten testauksessa on: kuinka käännät sen julkiseen sopeutumiseen?"

Jos yhteisö havaitsee suuren COVID-19-taakan jäteveden testauksen avulla, aggressiivisempien sosiaalisten etäisyyksien torjuntatoimenpiteiden ja yksilöiden testaamisen olisi tapahduttava yhteisössä.Khubchandani lisää, että viime kädessä tiedoista on hyötyä "vain, jos on olemassa reaaliaikainen arviointi ja arvioinnin ohjaama yhteisön toiminta".

Mitä tämä tarkoittaa sinulle

Vaikka yhteisösi ei ehkä testaa viemästään COVID-19: lle pian, Arizonan yliopiston tarina on muistutus siitä, että virus voi levitä, vaikka sinulla ei ole oireita. Asianmukaisten sosiaalisten etäisyyksien varoittaminen, maskin käyttäminen ja tehokkaan käsihygienian harjoittaminen ovat edelleen parhaita tapoja pitää sinut, perheesi ja yhteisösi turvassa.