Kloakttesting kan brukes til tidlig påvisning av sykdom. (Shutterstock)
COVID-19-pandemien har gjenopptatt interessen for overvåking av avløpsvann, der kloakkanlegg overvåkes for tilstedeværelse av virus, bakterier og andre patogener. Ikke-smittsomme fragmenter av virusets genetiske materiale er funnet i ubehandlet avløpsvann i Italia, Spania, Frankrike, USA og Canada.
Flere byer bruker nå tilnærmingen for å oppdage infeksjonen, inkludert Ottawa. Minst en Det amerikanske universitetet har brukt overvåking av avløpsvann for å identifisere et COVID-19-utbrudd, bestiller testing og karantene til de nesten 300 studentene som bor i fire boliger på campus - og stopper spredningen.
Som mikrobiolog med ekspertise innen overvåking av matbårne patogener, som f.eks Salmonella og E. coli, Jeg er alltid interessert i bedre måter å identifisere infeksjoner i populasjoner på.
Sykdomsidentifikasjon er for tiden avhengig av at syke mennesker søker medisinsk hjelp. Men mange syke mennesker søker ikke hjelp, og tjenestemenn kan være uvitende om sykdommer eller utbrudd i flere dager eller uker, noe som kan føre til mer sykdom og død. For å takle utbrudd av smittsom sykdom, som COVID-19, trenger vi aktive overvåkningssystemer som ikke stoler på syke menneskers handlinger.
Avløpsovervåking for påvisning av sykdom
Avløpsovervåkning fungerer fordi mange smittsomme stoffer skilles ut i kroppsvæsker før og under aktiv infeksjon. Når disse væskene kommer inn i kloakksystemer, blir de transportert til et sentralt avløpsrenseanlegg for behandling der de kan oppdages.
Nytten av overvåking av avløpsvann ble først anerkjent i løpet av 1960-tallet, da forskere ved Yale University gjennomførte flere eksperimenter for å vurdere effekten av polio-vaksinasjonskampanjer. De testet kloakken i Middletown, Conn., For forskjellige stammer av polio-viruset før, under og etter vaksinasjonsprogrammet.
Kloakkprøver blir samlet inn fra sovesalene ved Utah State University, 2. september 2020. (AP Photo / Rick Bowmer)
Trettifem år senere ble følsomheten til overvåking av avløpsvann for å overvåke vaksinasjonsprogrammer mot poliovirus bekreftet i en elegant studie som ble kjent som Helsingfors polioviruseksperiment.
Forskere spylte en poliovaksine ned på et toalett 20 kilometer fra et avløpsanlegg. Forskerne samlet deretter avløpsprøver fra anlegget i løpet av fire dager, og viste at de fremdeles kunne oppdage vaksinen etter at 800 millioner liter avløpsvann hadde gått gjennom systemet. De konkluderte med at en smittet person som kaster polio-viruset kunne oppdages i et samfunn med 10,000 XNUMX innbyggere.
Annen forskning viste at utbrudd kunne forutsies ved overvåking av avløpsvann. For eksempel, i Israel på 1970-tallet, var smittsomt poliovirus oppdaget i kloakk ni dager før legene identifiserte den første saken. Denne tilnærmingen ble senere tilpasset overvåke suksessen med polio-vaksinekampanjer internasjonalt.
Overvåking av kloakk som et varslingssystem
Disse eksperimentene la grunnlaget for bruk av avløpsvann for å overvåke andre sykdommer.
I 2013, forskere i Sverige rapporterte at overvåkning av avløpsvann ga tidlige advarsler om utbrudd av norovirus og hepatitt A-virus, to årsaker til matbåren virussykdom. Daglige avløpsvannprøver ble samlet inn annenhver uke mellom januar og mai 2013 fra et avløpsrenseanlegg i Göteborg. Ved hjelp av en teknikk som kalles polymerasekjedereaksjon, eller PCR, oppdaget forskerne norovirusens genetiske materiale to til tre uker før de identifiserte syke mennesker.
Flere stammer (genetiske typer) av hepatitt A-virus ble også påvist i avløpsprøver ved hjelp av PCR, og ytterligere analyse viste at to stammer var involvert i et pågående utbrudd i Skandinavia og i Göteborg våren 2013.
Forskere i Italia brukte en lignende tilnærming for å vise at sykehuspasienter med diaré av ukjent årsak faktisk var smittet med norovirus.
Sosiale medier overvåking
En begrensning ved overvåkning av avløpsvann er at den ikke kan identifisere de faktiske menneskene som er smittet. "Social media syndromic analysis", der innlegg i sosiale medier blir søkt etter beskrivelser av symptomer som er konsistente med en gitt sykdom, har dukket opp som en effektivt verktøy for overvåking av smittsomme sykdommer inkludert COVID-19.
Å sette avløpsovervåking og sosiale medianalyser sammen kan oppdage samfunnsutbrudd som ellers kan ha blitt oppdaget fordi tilnærmingen identifiserer infiserte mennesker som ennå ikke viser symptomer (presymptomatiske) eller som ikke viser symptomer (asymptomatiske). (Begge gruppene kan spre viruset.) Denne informasjonen kan brukes av folkehelsetjenestemenn for å styrke fysisk distansering og annen isolasjonspraksis som målrettet testing av enkeltpersoner for å begrense spredning av samfunnet i sykdommen.
Økende internasjonale reiser og globalisering har ført til rask spredning av smittsomme sykdommer. For å bekjempe dette må global overvåking av smittsom sykdom utføres i sanntid eller nær sanntid, og strekke seg utover bare å overvåke antall smittede mennesker, for å også inkludere muligheten til raskt å gjenkjenne nye sykdomsmønstre. Den lave kostnaden, hastigheten og evnen til overvåkning av avløpsvann til å oppdage nye patogener før de blir endemiske, forbedrer muligheten til å reagere på sykdomsutbrudd uten forsinkelse, og reduserer global sykdom og død.
om forfatteren
Lawrence Goodridge, professor, mattrygghet, University of Guelph
Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.
Relaterte bøker:
Kroppen holder poengsummen: Hjernens sinn og kropp i helbredelsen av traumer
av Bessel van der Kolk
Denne boken utforsker sammenhengene mellom traumer og fysisk og mental helse, og tilbyr innsikt og strategier for helbredelse og bedring.
Klikk for mer info eller for å bestille
Pust: The New Science of a Lost Art
av James Nestor
Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med å puste, og tilbyr innsikt og teknikker for å forbedre fysisk og mental helse.
Klikk for mer info eller for å bestille
Planteparadokset: De skjulte farene i "sunn" mat som forårsaker sykdommer og vektøkning
av Steven R. Gundry
Denne boken utforsker koblingene mellom kosthold, helse og sykdom, og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.
Klikk for mer info eller for å bestille
Immunitetskoden: Det nye paradigmet for ekte helse og radikal antialdring
av Joel Greene
Denne boken tilbyr et nytt perspektiv på helse og immunitet, og trekker på prinsipper for epigenetikk og tilbyr innsikt og strategier for å optimalisere helse og aldring.
Klikk for mer info eller for å bestille
Den komplette guiden til faste: Helbred kroppen din gjennom periodisk, vekslende dag og forlenget faste
av Dr. Jason Fung og Jimmy Moore
Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med faste og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.
