Wastewater is trying to tell us something about the future of COVID, polio, monkeypox, and the next epidemic to come

"Il pericolo della poliomielite esiste oggi a New York".

La dichiarazione sembra essere stata presa dai titoli dei giornali durante l'epidemia di poliomielite di New York del 1916, che uccise 6.000 - per lo più bambini - e paralizzò 27.000 in soli quattro mesi.

Ma è stato fatto solo la scorsa settimana dal commissario per la salute dello Stato di New York, la dott.ssa Mary Bassett, dopo che la poliomielite è stata identificata nelle contee di Rockland e Orange a giugno e luglio. I funzionari sanitari di New York City hanno annunciato venerdì che il virus era presente anche nelle acque reflue lì.

I funzionari sanitari sono stati recentemente informati che a un residente della contea di Rockland non vaccinato è stato diagnosticato a luglio il virus potenzialmente invalidante e persino mortale, che ha paralizzato il presidente Franklin D. Roosevelt dalla vita in giù. La maggior parte delle persone infette dal virus non mostra sintomi. Una manciata dei presenti ha disturbi simil-influenzali, ma solo uno su 100 ha gravi effetti collaterali come la paralisi.

I funzionari della sanità pubblica probabilmente non avrebbero saputo presto di una diffusione più ampia se non fosse stato per il monitoraggio delle acque reflue, che alcuni dicono sia solo una sfera di cristallo quando si tratta di identificare epidemie ed epidemie a venire. La tecnologia è salita alla ribalta durante l'inizio della pandemia di COVID-19 e ora i funzionari della sanità pubblica si stanno rivolgendo ad essa per cercare di misurare la vera diffusione del vaiolo delle scimmie, con i suoi sintomi e la sua prevalenza a volte atipici. Inoltre non sapremmo che la poliomielite si sarebbe diffusa altrimenti.

"In un certo senso, le acque reflue sono uno scenario da sogno per la salute pubblica", ha affermato il dottor Mark Seidner, medico di malattie infettive presso il Massachusetts General Hospital e assistente professore presso la Harvard Medical School. fortuna.

"Tutti defecano e la maggior parte delle persone defeca ogni giorno. Fornisce dati in tempo reale sui tassi di infezione. Da questo punto di vista, è uno strumento molto potente ed è particolarmente efficace per individuare i primi segnali di allarme".

"Prima che le persone si ammali, potremmo ricevere un segnale".

Quando i bagni sono allarmati

Consideriamo le acque reflue: una realtà repellente dell'esistenza umana con il benedetto potenziale per avvertire i funzionari della sanità pubblica di agenti patogeni imprevisti nella comunità, forse prima dei casi negli studi medici e nei pronto soccorso.

Le emergenze sanitarie globali come COVID-19 e Capricorno possono sembrare un fenomeno nuovo, ma non lo sono. Tali parassiti in genere si verificano almeno una volta ogni quarto o mezzo secolo ed è destinato ad aumentare di frequenza poiché il cambiamento climatico costringe gli animali e gli esseri umani a entrare in contatto frequente, affermano gli esperti. Anche il monitoraggio degli agenti patogeni nelle acque reflue ha una lunga storia, che risale a quasi 100 anni fa. È stato utilizzato per monitorare la poliomielite negli anni '40 e l'epatite A negli anni '80, ma in circostanze e capacità limitate. Ha iniziato a prendere piede dopo la fine del secolo, quando è stato utilizzato per monitorare i livelli di prescrizione e farmaci illegali, monitorare l'influenza e, ancora, negli sforzi per rilevare e contenere focolai di poliomielite "silenziosi".

Ma il COVID-19 era il momento di brillare.

All'inizio della pandemia, gli scienziati hanno scoperto che SARS-CoV-2, il virus che causa il COVID-19, viene escreto nelle feci. Gli scienziati hanno iniziato a fare sempre più affidamento su di esso poiché il test non è riuscito a soddisfare la domanda. I college, cercando di frenare i grandi focolai, lo presero rapidamente, poi le città e gli stati.

A meno di un anno dall'inizio della pandemia, ha ottenuto abbastanza riconoscimenti che gli Stati Uniti hanno lanciato il National Wastewater Surveillance System, che collabora con i dipartimenti sanitari locali per monitorare i livelli di COVID in tutto il paese.

A quasi tre anni dall'inizio dell'epidemia, i tassi di PCR convenzionali e test antigenici COVID sono così bassi che i risultati dei test domestici vengono raramente segnalati ai dipartimenti di salute pubblica. Ciò ha messo gli Stati Uniti e altri paesi con tendenze di test simili in una posizione che molti esperti hanno considerato "volare alla cieca" - in un momento, non meno, in cui la variante COVID più trasmissibile e immunitaria fino ad oggi, BA.5, sta spazzando il mondo.

Le acque reflue sono diventate gli occhi degli scienziati. Grazie a ciò, sappiamo che il COVID è stato recentemente a livelli record o vicini a diverse località degli Stati Uniti, tra cui la California Bay Area e Coeur d'Alene, nell'Idaho.

"I livelli che vediamo nelle acque reflue in un certo numero di stazioni che monitoriamo - e in altre stazioni in tutto il paese che non monitoriamo - sono alti o vicini allo stesso livello che erano durante il primo aumento di gennaio", ha affermato Alexandria Baum , professore di ingegneria ambientale e civile alla Stanford University. fortuna nel mese di luglio.

La Stanford University e la Emory University hanno collaborato con Verily, un'azienda sanitaria di precisione precedentemente nota come Google Life Sciences, di proprietà di Alphabet, per fornire gratuitamente rapporti sulle acque reflue per agenti patogeni come COVID-19 agli impianti di trattamento delle acque reflue interessati negli Stati Uniti

La partnership ha iniziato a segnalare i livelli di COVID-19, influenza, virus respiratorio sinciziale (RSV) e metapneumovirus umano, un altro virus delle vie respiratorie superiori, nelle comunità partecipanti, che ora sono circa 40.

Di recente ha aggiunto la possibilità di eseguire lo screening del vaiolo delle scimmie, data l'epidemia globale, e presto avrà la possibilità di segnalare quale delle due varianti ampiamente distribuite del vaiolo delle scimmie è più prevalente nella comunità, proprio come riporta le sottovarianti di COVID-19.

"Come scienziato, sono stato addestrato a essere scettico e a testare l'ipotesi nulla che le cose non funzionino - e le acque reflue si dimostrano più e più volte una risorsa davvero eccezionale per indagare sulle malattie infettive nella comunità", ha osservato Bohm .

Baum ha detto di essere rimasta stupita di quanti livelli di malattie infettive nelle acque reflue siano correlati a quelli tradizionalmente diagnosticati nelle comunità, anche malattie respiratorie come l'influenza e l'RSV, che non ci si potrebbe aspettare di trovare nelle acque reflue.

Spera che i livelli di vaiolo delle scimmie nelle acque reflue si dimostreranno altrettanto vantaggiosi, ma la giuria è ancora fuori, poiché gli scienziati non possono essere sicuri se i livelli delle acque reflue siano predittivi in ​​modo da poter affrontare bene la presenza della malattia nella comunità dai test tradizionali.

“Quello che possiamo dire è che sappiamo se avremo un risultato positivo [in a community]Almeno una persona viene infettata ed escreta", ha detto, aggiungendo che le persone con vaiolo delle scimmie espellono il virus attraverso le secrezioni respiratorie, l'urina, le feci e le ferite aperte. "Possiamo anche guardare le tendenze e vedere se la concentrazione aumenta o diminuisce. "

"Ottimo per una pennellata ampia"

La cosa utile delle acque reflue è che sono quasi insensibili ai cambiamenti nel comportamento umano o agli ostacoli all'accesso all'assistenza sanitaria.

Indipendentemente dal fatto che qualcuno sappia di aver bisogno di essere testato per una malattia - che voglia sottoporsi al test o meno, sia in grado di sottoporsi a un test o di riferire i risultati dei test a casa - verranno registrati, perché, come fanno le persone, faranno la doccia , fare il bagno, lavarsi i denti e usare il bagno.

"Gli esseri umani non devono scegliere che le loro escrezioni vadano nelle acque reflue nel modo in cui devono fare quando fanno un test PCR", ha detto Baum. "Non devono prendere un appuntamento, guidare lì, aspettare in fila e mettersi quella cosa nel naso".

"Se sei connesso al sistema, le tue informazioni verranno registrate nelle acque reflue."

Tuttavia, non è perfetto. Alcuni agenti patogeni come il gruppo A streptococco, Ciò provoca mal di gola: non possono essere ricondotti alle acque reflue, ha detto Seidner. In effetti, non possono essere molti batteri.

Mentre un risultato positivo delle acque reflue avverte le autorità sanitarie pubbliche della presenza di malattie, non le avvisa su chi è malato e dove intervenire.

"È ottimo per un'ampia pennellata e per i primi segnali di allarme, ma non eccezionale se sono necessari dati più dettagliati", ha affermato.

L'incoerenza nei test a livello nazionale ostacola anche la potenziale utilità delle acque reflue. Gli esperti affermano che alcune aree non stanno testando e non tutte le aree stanno testando gli stessi agenti patogeni.

Inoltre, "devi sapere cosa stai testando nelle acque reflue" per trovarlo, il che significa che non è uno strumento che può essere utilizzato per rilevare nuovi agenti patogeni che potrebbero potenzialmente causare una pandemia, ha affermato il dottor Howard Fuhrman, professore di radiologia, imaging biomedico e sanità pubblica, presso la Yale University School of Medicine.

“Negli ospedali vengono esaminati solo i pazienti, indipendentemente dai loro sintomi. Le acque reflue, penso ancora che varino davvero a seconda del sito per cui le persone stanno testando. Penso che sarebbe bello avere un esame più ampio.

"Sarebbe fantastico avere il tipo di analisi che ci permette di esaminare ogni possibile virus".

Previsione delle acque reflue

Tuttavia, la conoscenza fornita dalle acque reflue consente agli operatori sanitari pubblici di "muoversi rapidamente" e promuovere la prevenzione.

"Le persone tendono ad essere più ricettive alle vaccinazioni quando vedono una minaccia, rispetto a quando pensano di essere per qualche scopo di salute pubblica".

Morgan Katz, MD, specialista in malattie infettive presso il Johns Hopkins Bayview Medical Center di Baltimora e professore associato presso la Johns Hopkins School of Medicine, ha detto al dott. fortuna Le acque reflue da sole non sono sufficienti per la sorveglianza della malattia nella comunità perché non forniscono il numero e l'ubicazione esatti delle persone infette dalla malattia. Ma, ha aggiunto, migliora i metodi tradizionali come il test della reazione a catena della polimerasi (PCR) e il test dell'antigene.

"È complementare ai nostri sistemi di sorveglianza esistenti e un ottimo modo per noi di ottenere un segno di un focolaio in preparazione prima di iniziare a vedere molte persone con sintomi", ha affermato. Può essere "particolarmente utile nei dormitori dei college, nelle case di cura o in altre strutture abitative di gruppo dove è importante identificare i focolai particolarmente precocemente".

Sebbene le acque reflue offrano una visione imperfetta della diffusione delle malattie in una comunità, forniscono spunti inestimabili.

Un recente takeaway: The Monkeypox potrebbe facilmente finire in "quasi tutte le principali metropolitane degli Stati Uniti", ha affermato recentemente Bradley White, uno scienziato senior di Verily. fortuna.

Uno sguardo alla mappa termica del vaiolo delle scimmie della Partnership, che mostra i dati per quasi 40 siti di test negli Stati Uniti finora, mostra livelli in aumento nella California Bay Area, così come la presenza del vaiolo delle scimmie a Parker, in Colorado. Roswell e College Park, Georgia; Coeur d'Alene, Idaho; Ann Arbor, Garland e Sunnyvale, Texas.

"Ovviamente c'è una certa diffusione negli Stati Uniti", ha detto White. "Sembra che alla fine questo probabilmente arriverà ovunque - qualcosa che speravamo rimanesse isolato e che non sembra essere".

Un aspetto positivo della pandemia di COVID-19 è che ha evidenziato l'utilità del monitoraggio delle acque reflue e la capacità di rilevare e fermare precocemente i focolai di riproduzione.

Utilizzando la stessa configurazione e persino i campioni che stava usando per testare COVID-19 e le sue sottovarianti, RSV e influenza, Verily è stata in grado di ruotare rapidamente e aggiungere un test del vaiolo delle scimmie. Bohm ha detto che aggiungerà presto un test che identifichi quali varianti del vaiolo delle scimmie compaiono nei sistemi sanitari locali e potrebbe aggiungere un test per la poliomielite, se richiesto dal personale delle agenzie sanitarie pubbliche locali.

"È il futuro e una risorsa che non abbiamo ancora sfruttato completamente".

Seidner ha affermato che la pandemia ha sicuramente fatto la sua parte nel rendere "popolari" i test sulle acque reflue. "Non era qualcosa che veniva fatto di routine prima. È uno strumento molto creativo. Si spera che, quando pensiamo alle lezioni che abbiamo imparato dal COVID-19 e a come rafforzare i nostri sistemi sanitari pubblici, l'unica cosa che verrà sollevata è la scoperta delle acque reflue".

"Potrebbe essere la via del futuro".

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