How To Track and Identify Diseases Like Covid-19 Before They Spread
Avloppstestning kan användas för tidig upptäckt av sjukdom.
(Shutterstock)

COVID-19-pandemin har återintresserat intresset för övervakning av avloppsvatten, där avloppssystem övervakas för förekomst av virus, bakterier och andra patogener. Icke-infektiösa fragment av virusets genetiska material har hittats i obehandlat avloppsvatten i Italien, Spanien, Frankrike, USA och Kanada.

Flera städer använder nu metoden för att upptäcka infektionen, inklusive Ottawa. Åtminstone ett Amerikanska universitetet har använt avloppsvattenövervakning för att identifiera ett COVID-19-utbrottsom beställer testning och karantän hos nästan 300 studenter som bor i fyra campusbostäder - och stoppar spridningen.

Som mikrobiolog med expertis i övervakning av livsmedelsburna patogener, såsom Salmonella och E.coliJag är alltid intresserad av bättre sätt att identifiera infektioner i populationer.

Identifiering av sjukdom förlitar sig för närvarande på att sjuka människor söker medicinsk hjälp. Men många sjuka människor söker inte hjälp och tjänstemän kan vara omedvetna om sjukdomar eller utbrott i dagar eller veckor, vilket kan leda till mer sjukdom och död. För att ta itu med utbrott av infektionssjukdomar, som COVID-19, behöver vi aktiva övervakningssystem som inte är beroende av sjuka människors handlingar.


innerself subscribe graphic


Avloppsvattenövervakning för att upptäcka sjukdomar

Avloppsvattenövervakning fungerar eftersom många smittsamma ämnen utsöndras i kroppsvätskor före och under aktiv infektion. När dessa vätskor tränger in i avloppssystem transporteras de till en central avloppsreningsanläggning för bearbetning där de kan upptäckas.

Nyttan av övervakning av avloppsvatten erkändes först under 1960-talet när forskare vid Yale University genomförde flera experiment för att bedöma effekten av poliovaccinationskampanjer. De testade avloppsvatten i Middletown, Conn., För olika stammar av polioviruset före, under och efter vaccinationsprogrammet.

Sewage samples being collected from the dorms at Utah State University, on Sept. 2, 2020.  (how to track and identify diseases like covid 19 before they spread)
Avloppsprover samlas in från sovsalarna vid Utah State University den 2 september 2020.
(AP Photo / Rick Bowmer)

Trettiofem år senare bekräftades känsligheten för övervakning av avloppsvatten för att övervaka poliovirusvaccinationsprogram i en elegant studie som blev känd som Helsingfors poliovirusexperiment.

Forskare spolade ett poliovaccin ner på en toalett 20 kilometer från ett avloppsreningsverk. Forskarna samlade sedan avloppsvattenprover från anläggningen under fyra dagar och visade att de fortfarande kunde upptäcka vaccinet efter att 800 miljoner liter avloppsvatten hade passerat genom systemet. De drog slutsatsen att en smittad person som kasta polioviruset kunde upptäckas i en grupp med 10,000 XNUMX invånare.

Annan forskning visade att utbrott kunde förutsägas genom övervakning av avloppsvatten. Till exempel i Israel på 1970-talet var infektiöst poliovirus upptäcks i avloppsvatten nio dagar innan läkare identifierade det första fallet. Detta tillvägagångssätt anpassades senare till övervaka framgångarna med polivaccinekampanjer internationellt.

Övervakning av avloppsvatten som ett tidigt varningssystem

Dessa experiment lade grunden för användningen av avloppsvatten för att övervaka andra sjukdomar.

2013, forskare i Sverige rapporterade att avloppsvattenövervakning gav tidiga varningar om utbrott av norovirus och hepatit A-virus, två orsaker till livsmedelsburna virussjukdomar. Dagliga avloppsprover samlades in varannan vecka mellan januari och maj 2013 från ett avloppsreningsverk i Göteborg. Med hjälp av en teknik som kallas polymeraskedjereaktion, eller PCR, upptäckte forskarna norovirusens genetiska material två till tre veckor innan de identifierade sjuka människor.

Flera stammar (genetiska typer) av hepatit A-virus detekterades också i avloppsvattenprover med PCR, och ytterligare analys visade att två stammar var inblandade i ett pågående utbrott i Skandinavien och i Göteborg under våren 2013.

Forskare i Italien använde en liknande metod för att visa att sjukhuspatienter som lider av diarré av okänd orsak faktiskt var smittade med norovirus.

Social mediaövervakning

En begränsning av övervakning av avloppsvatten är att den inte kan identifiera de personer som är smittade. "Social media syndromic analysis", där inlägg i sociala medier söks efter beskrivningar av symtom som överensstämmer med en viss sjukdom, har framstått som effektivt verktyg för övervakning av infektionssjukdomar inklusive COVID-19.

Att sätta samman avloppsvattenövervakning och analys av sociala medier kan upptäcka samhällsutbrott som annars kan ha blivit oupptäckta eftersom tillvägagångssättet identifierar infekterade personer som ännu inte visar symtom (presymptomatiska) eller som inte visar symtom (asymptomatiska). (Båda grupperna kan sprida viruset.) Denna information kan användas av folkhälsovårdstjänstemän för att förstärka fysisk distansering och andra isoleringsmetoder, såsom riktad testning av individer för att begränsa samhällets spridning av sjukdomen.

Ökade internationella resor och globalisering har lett till en snabb spridning av smittsamma sjukdomar. För att bekämpa detta måste global övervakning av smittsamma sjukdomar utföras i realtid eller nästan i realtid och sträcker sig utöver att helt enkelt övervaka antalet infekterade personer för att även inkludera förmågan att snabbt känna igen nya sjukdomsmönster. Den låga kostnaden, hastigheten och förmågan hos avloppsvattenövervakning att upptäcka framväxande patogener innan de blir endemiska ökar förmågan att reagera på sjukdomsutbrott utan dröjsmål, vilket minskar global sjukdom och dödsfall.

Om författarenThe Conversation

Lawrence Goodridge, professor, livsmedelssäkerhet, University of Guelph

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

Relaterade böcker:

Kroppen håller poängen: Hjärnans själ och kropp i läkningen av trauma

av Bessel van der Kolk

Den här boken utforskar sambanden mellan trauma och fysisk och mental hälsa, och erbjuder insikter och strategier för läkning och återhämtning.

Klicka för mer info eller för att beställa

Breath: The New Science of a Lost Art

av James Nestor

Den här boken utforskar vetenskapen och praktiken av andning, och erbjuder insikter och tekniker för att förbättra fysisk och mental hälsa.

Klicka för mer info eller för att beställa

Växtparadoxen: de dolda farorna i "hälsosam" mat som orsakar sjukdomar och viktökning

av Steven R. Gundry

Den här boken utforskar kopplingarna mellan kost, hälsa och sjukdomar, och erbjuder insikter och strategier för att förbättra övergripande hälsa och välbefinnande.

Klicka för mer info eller för att beställa

Immunitetskoden: Det nya paradigmet för verklig hälsa och radikal anti-aging

av Joel Greene

Den här boken erbjuder ett nytt perspektiv på hälsa och immunitet, som bygger på principer för epigenetik och erbjuder insikter och strategier för att optimera hälsa och åldrande.

Klicka för mer info eller för att beställa

Den kompletta guiden till fasta: läka din kropp genom intermittent, varannan dag och förlängd fasta

av Dr Jason Fung och Jimmy Moore

Den här boken utforskar vetenskapen och praktiken av fasta och erbjuder insikter och strategier för att förbättra övergripande hälsa och välbefinnande.

Klicka för mer info eller för att beställa