Ключевые выводы
- Вирусные частицы COVID-19 были обнаружены во время планового тестирования сточных вод общежитий Университета Аризоны.
- Школа немедленно провела тестирование учащихся и сотрудников и выявила двух человек с положительным результатом на COVID-19, но без симптомов.
- Эта история заставила людей задуматься, почему все больше сообществ не проверяют мочу и фекалии на COVID-19.
- Эксперты говорят, что система тестирования уже перегружена, и добавление дополнительных образцов только ускорит получение результатов.
Во время регулярного тестирования сточных вод общежитий Аризонский университет обнаружил в образцах SARS-CoV-2, вирус, вызывающий COVID-19. Университет ответил немедленными мерами, чтобы остановить потенциальную вспышку, но эта история вызвала вопросы о том, почему образцы мочи и стула еще не добавлены к вариантам тестирования на COVID-19.
«На самом деле все это довольно ново», - говорит Verywell Аарон Пикок, доктор философии, директор отдела молекулярной биологии в Microbac Laboratories, Inc. «На самом деле это не делалось на регулярной основе, большинство из этих компаний, которые проводят [тестирование] сточных вод, являются нашими коммунальными предприятиями, поэтому они находятся в городах или округах, или они являются коммунальными районами, и они жестко регулируются».
Пикок не участвовал в тестировании сточных вод общежития Университета Аризоны, но Microbac Laboratories в настоящее время работает с другими колледжами и университетами над тестированием их сточных вод на количество вируса SARS-CoV-2.
Компания также работает с некоторыми городами и муниципалитетами, которые выделили средства на тестирование SARS-CoV-2. Пикок говорит, что тестирование сточных вод во время пандемии - и в других случаях - может дополнить другие методы тестирования, чтобы дать кампусам, предприятиям и сообществам более полную картину предстоящих проблем.
Мониторинг тенденций заражения сообщества
Тестирование образцов сточных вод на количество вирусов COVID-19 отличается от тестирования одного человека за раз. Различные модели и алгоритмы могут помочь в мониторинге общего количества активных инфекций в районе, а данные могут помочь информировать сообщество о том, растут ли случаи заражения, снижаются или остаются на прежнем уровне.
«Если посмотреть на это с этой точки зрения, вы находитесь на воздушном шаре на высоте 10 000 футов и смотрите вниз на лес, что дает вам общее представление о том, что происходит в лесу. Но когда вы тестируете отдельных людей, вы тестируете отдельные деревья», - говорит Пикок.
Пикок говорит, что SARS-CoV-2 может выделяться с фекалиями человека до того, как у него появятся симптомы.
«Это своего рода предвестник того, что может произойти с активными инфекциями», - говорит он.
По этой логике обнаружение вирусных частиц в сточных водах может помочь сообществам быстрее выявлять случаи заболевания COVID-19, что и произошло в Университете Аризоны.
Школьный центр устойчивых технологий водоснабжения и энергетики проверил сточные воды из общежитий кампуса в течение первой недели очных занятий. Они обнаружили наличие SARS-CoV-2 в одном общежитии. Когда они протестировали студентов и сотрудников в этом месте, они выявили двух человек, у которых был положительный результат на вирус, но не было симптомов.
Согласно заявлению университета, в соответствии со стратегией кампуса «Тестировать, отслеживать, лечить» все студенты должны были пройти отрицательный тест на антиген, прежде чем они смогут переехать в общежитие.
«Здесь все дело во времени», - говорит Verywell Джагдиш Хубчандани, доктор медицинских наук, магистр здравоохранения, профессор общественного здравоохранения в Государственном университете Нью-Мексико. «Я думаю, что сегодня, если вы проверите меня, я надеюсь - и, скорее всего, - у меня будет отрицательный результат. Но ты оставляешь меня в покое на три дня. За эти несколько дней я мог пойти в местный продуктовый магазин или встретить кого-то и заразиться».
Выявление случаев до появления симптомов
Согласно исследованиям Johns Hopkins Medicine, когда человека тестируют в первые дни заражения COVID-19, результат может дать ложноотрицательный результат.
Для исследования, которое было опубликовано в Annals of Internal Medicine, были проанализированы данные 1330 образцов, прошедших тестирование с помощью полимеразной цепной реакции с обратной транскриптазой (RT-qPCR). Исследователи рассчитали ежедневные показатели ложноотрицательных результатов, используя результаты тестов и указанную дату заражения или время появления симптомов.
По их оценкам, люди, прошедшие тестирование на вирус в течение четырех дней после заражения, на 67% чаще давали отрицательный результат и, следовательно, получали ложноотрицательный результат. Тест оказался более точным через восемь дней после заражения, но даже тогда уровень ложноположительных результатов составлял 20%.
«Даже когда я заражаюсь, - гипотетически объясняет Хубчандани, - первоначально в течение первых 7-10 дней - а у некоторых людей даже две недели - у меня нет симптомов, но я все равно продолжаю выделять вирус».
Университет Аризоны переселил двух студентов с положительным результатом на COVID-19 из общежития на карантин. Студенты будут продолжать занятия онлайн до тех пор, пока не смогут безопасно вернуться к жизни в общежитии и очным занятиям.
После того, как учеников поместили на карантин, школьный Центр устойчивых технологий водоснабжения и энергетики снова проверил сточные воды общежития и не обнаружил следов вируса.
Если вирус выделяется с выделениями организма и потенциально может быть использован для выявления коронавируса раньше, чем тесты на COVID-19, такие как мазок из носоглотки, то почему все больше школ и сообществ не проводят анализы мочи и фекалий?
«Анализ мочи потребует дополнительных действий и усложнит тестирование», - говорит Хубчандани. Поскольку всплески и задержки тестирования в лабораториях с невыполненными задачами уже стали проблемой, тестирование телесных отходов для отдельных лиц станет дополнительной проблемой.
Как проверить сточные воды на COVID-19
Пикок объясняет, что Microbac Laboratories получает репрезентативный образец одним из двух способов. Первый - это то, что называется тестом захвата, при котором собирается случайная выборка. Второй - составной тест, когда каждые 15 или 20 минут устанавливается прибор для сбора сточных вод.
Далее pH образца регулируется таким образом, чтобы вирусные частицы прилипали к другим частицам, что способствует фильтрации. Затем выделяют нуклеиновые кислоты и потенциальную вирусную РНК и проводят тест RT-qPCR. Тест «превращает РНК в комплементарную ДНК, - говорит Пикок. - И затем эта комплементарная ДНК считывается нашим прибором».
RT-кПЦР
РНК превращается в комплементарную ДНК, синтетическую форму ДНК, полученную из матрицы РНК. Тест имеет множество применений, от генетики до клинических исследований.
Тест RT-qPCR - это тот же анализ, который используется для образцов, взятых из мазков из носоглотки. Однако вам нужна другая метрика для тестирования сточных вод. Microbac также тестирует вирус легкой крапчатости перца (PMMoV).
«Это самый распространенный человеческий вирус в сточных водах», - говорит Пикок. Его также использовали для проверки качества воды. «Вы можете использовать этот PMMoV, чтобы узнать, сколько человеческих отходов находится в сточных водах в любой момент времени», - говорит Пикок, ссылаясь на необходимость различать человеческий и промышленный ввод. «И затем вы можете использовать это, чтобы как бы обработать ваши результаты для ваших чисел SARS-CoV-2».
Тестирование за пределами общежития
«Корпорации, отрасли промышленности, фабрики и рабочие места могут быть хорошими местами для оценки вирусной нагрузки», - говорит Хубчандани. Например, в первые месяцы пандемии очагами вспышки COVID-19 стали мясокомбинаты. Проверка на наличие вируса в сточных водах завода может помочь предотвратить вспышки в будущем.
Джагдиш Хубчандани, PhD, MPH, MBBS
Я думаю, что я должен подчеркнуть, что наша самая большая проблема с тестированием сточных вод или людей заключается в следующем: как вы переводите это на общественную адаптацию?
- Джагдиш Хубчандани, PhD, MPH, MBBS
Города также могут использовать тестирование для сбора данных из различных частей сообщества. «Везде, где у вас есть подъемная станция (насосная станция) или место, где скапливается вода - [независимо от того,] это для района или для средней школы - вы можете проверить это», - говорит Пикок.
Тем не менее, финансирование и волокита все еще могут быть помехой. «В ситуации с более крупным сообществом требуется много дополнительных расходов на обогащение образца, чтобы получить правильный тип вирусной нагрузки. И во многих городах таких ресурсов может не быть». Хубчандани говорит.
Хубчандани также поднимает еще один важный вопрос о сборе данных. «Я думаю, что я должен подчеркнуть, что наша самая большая проблема с тестированием сточных вод или людей заключается в следующем: как вы переводите это на общественную адаптацию?»
Если сообщество обнаружит высокое бремя COVID-19 в результате тестирования сточных вод, тогда должны быть приняты более агрессивные меры социального дистанцирования и тестирование отдельных лиц в этом сообществе. Хубчандани добавляет, что в конечном итоге данные «полезны только в том случае, если есть оценка в реальном времени и действия сообщества, основанные на этой оценке».
Что это значит для вас
Возможно, в ближайшее время ваше сообщество не будет проверять свои сточные воды на наличие COVID-19, но история из Университета Аризоны является напоминанием о том, что вирус может распространяться, даже если у вас нет симптомов. Соблюдение надлежащих мер предосторожности в отношении социального дистанцирования, ношение маски и эффективная гигиена рук по-прежнему являются лучшими способами обеспечить безопасность вас, вашей семьи и вашего общества.
Информация в этой статье актуальна на указанную дату, что означает, что когда вы будете читать эту статью, может быть доступна более новая информация. Для получения самой последней информации о COVID-19 посетите нашу страницу новостей о коронавирусе.