كيف يمكن أن يساعد اختبار مياه الصرف الصحي في وقف انتشار COVID-19 في المجتمع

سميديريفاك / جيتي

الماخذ الرئيسية

• تم اكتشاف جزيئات فيروس COVID-19 أثناء اختبار مياه الصرف الروتيني في مساكن الطلبة في جامعة أريزونا.
• تبعت المدرسة على الفور باختبار الطلاب والموظفين وحددت شخصين كانا إيجابيين لـ COVID-19 ولكن لم تظهر عليهما الأعراض.
• دفعت القصة الناس إلى التساؤل عن سبب عدم قيام المزيد من المجتمعات باختبار البول والبراز لـ COVID-19.
• يقول الخبراء إن نظام الاختبار مثقل بالفعل وأن إضافة عينات إضافية لن يؤدي إلا إلى تباطؤ وتيرة النتائج.

أثناء الاختبار المنتظم لمياه الصرف الصحي ، اكتشفت جامعة أريزونا السارس- CoV-2 ، الفيروس الذي يسبب COVID-19 ، في العينات.استجابت الجامعة بإجراءات فورية لوقف تفشي محتمل ، لكن القصة أثارت أسئلة حول لماذا لم يتم إضافة عينات البول والبراز إلى خيارات اختبار COVID-19.

قال آرون بيكوك ، دكتوراه ، مدير البيولوجيا الجزيئية في مختبرات ميكروبات ، إنك لريويل: "كل هذا في الواقع جديد تمامًا". "لم يتم فعل ذلك على أساس منتظم ... معظم هذه الشركات التي تجري [اختبار] مياه الصرف الصحي هي شركات المرافق الخاصة بنا ، لذا فهي موجودة في المدن أو المقاطعات ، أو في مناطق المرافق ، وهم" إعادة تنظيمها بشكل كبير ".

لم يشارك بيكوك في اختبار مياه الصرف الصحي بالمبنى المكون من جامعة أريزونا ، ولكن مختبرات Microbac تعمل حاليًا مع كليات وجامعات أخرى لاختبار مياه الصرف الصحي الخاصة بهم لمعرفة عدد فيروسات SARS-CoV-2.

تعمل الشركة أيضًا مع بعض المدن والبلديات التي خصصت تمويلًا لاختبار SARS-CoV-2. يقول Peacock إن اختبار مياه الصرف الصحي أثناء الجائحة - وغير ذلك - يمكن أن يكمل طرق الاختبار الأخرى لمنح الجامعات والشركات والمجتمعات صورة أكبر للمشاكل المقبلة.

مراقبة اتجاهات العدوى في المجتمع

يختلف اختبار عينات مياه الصرف الصحي للكشف عن عد فيروسات COVID-19 عن اختبار شخص واحد في كل مرة. يمكن أن تساعد النماذج والخوارزميات المختلفة في مراقبة عدد عام من الإصابات النشطة في منطقة ما ، ويمكن أن تساعد البيانات في إعلام المجتمع حول ما إذا كانت حالات الإصابة ترتفع أو تنخفض أو تظل كما هي.

"إذا نظرت إلى الأمر بهذه الطريقة ، فأنت في منطاد على ارتفاع 10000 قدم ، تنظر إلى الأسفل إلى الغابة ، مما يمنحك فكرة عامة عما يحدث في الغابة. لكن عندما تختبر أفرادًا ، فأنت تختبر أشجارًا فردية "، كما يقول الطاووس.

يقول الطاووس أن SARS-CoV-2 يمكن التخلص منه في براز الشخص قبل ظهور الأعراض عليه.

يقول: "إنه نوع من نذير ما قد ينزل من رمح العدوى النشطة".

من خلال هذا المنطق ، يمكن أن يساعد اكتشاف جزيئات الفيروس في مياه الصرف الصحي المجتمعات على تحديد حالات COVID-19 في وقت أقرب ، وهو ما حدث في جامعة أريزونا.

اختبر مركز التكنولوجيا المستدامة للمياه والطاقة التابع للمدرسة مياه الصرف الصحي من قاعات الإقامة بالحرم الجامعي خلال الأسبوع الأول من الدروس الشخصية. وجدوا وجود SARS-CoV-2 في مسكن واحد. عندما اختبروا الطلاب والموظفين في ذلك الموقع ، حددوا شخصين مصابين بالفيروس ولكن لم تظهر عليهما الأعراض.

كجزء من استراتيجية "الاختبار والتتبع والعلاج" في الحرم الجامعي ، كان على جميع الطلاب الحصول على اختبار مستضد سلبي قبل أن يتمكنوا من الانتقال إلى قاعات السكن ، وفقًا لبيان صادر عن الجامعة.

يقول جاغديش خوبشانداني ، دكتوراه ، ماجستير في الصحة العامة ، بكالوريوس الطب والجراحة ، أستاذ الصحة العامة في جامعة ولاية نيو مكسيكو ، لريستويل: "الأمر كله يتعلق بالتوقيت هنا". "أعتقد اليوم ، إذا اختبرتني ، آمل - وعلى الأرجح - أن أكون سلبيًا. لكنك تتركني وحدي لمدة ثلاثة أيام. في تلك الأيام القليلة ، ربما أكون قد ذهبت إلى متجر البقالة المحلي أو التقيت ببعض الأشخاص وأصبت بالعدوى ".

اصطياد الحالات قبل ظهور الأعراض

وفقًا لبحث من Johns Hopkins Medicine ، عندما يتم اختبار الشخص في الأيام الأولى من الإصابة بعدوى COVID-19 ، يمكن أن تنتج النتيجة سلبية كاذبة.

للدراسة التي نشرت فيحوليات الطب الباطني، تمت مراجعة البيانات المأخوذة من 1330 عينة خضعت لاختبار تفاعل البوليميراز المتسلسل للنسخ العكسي (RT-qPCR). قام الباحثون بحساب معدلات سلبية كاذبة يوميًا باستخدام نتائج الاختبار وتاريخ الإصابة المبلغ عنه أو وقت ظهور الأعراض.

وفقًا لتقديراتهم ، فإن الأفراد الذين تم اختبارهم بحثًا عن الفيروس خلال الأيام الأربعة بعد الإصابة كانوا أكثر عرضة بنسبة 67 ٪ للاختبار سلبيًا ، وبالتالي يتلقون نتيجة سلبية كاذبة. أثبت الاختبار أنه أكثر دقة بعد ثمانية أيام من الإصابة ، ولكن حتى ذلك الحين ، كان المعدل الإيجابي الكاذب 20٪.

"حتى عندما أصاب بالعدوى ،" يشرح خوبشانداني افتراضيًا ، "في البداية في أول 7 إلى 10 أيام - أو حتى أسبوعين لبعض الأشخاص - ليس لدي أي أعراض ، لكنني ما زلت أتخلص من الفيروس."

نقلت جامعة أريزونا الطالبين اللذين ثبتت إصابتهما بفيروس COVID-19 من قاعة الإقامة إلى الحجر الصحي. سيستمر الطلاب في الدراسة عبر الإنترنت حتى يتمكنوا من العودة بأمان إلى السكن الجامعي والدراسات الشخصية.

بعد وضع الطلاب في الحجر الصحي ، اختبر مركز التكنولوجيا المستدامة للمياه والطاقة بالمدرسة مياه الصرف الصحي للمبنى السكني مرة أخرى ولم يعثر على أي آثار للفيروس.

إذا تم إلقاء الفيروس في النفايات الجسدية ويمكن استخدامه للكشف عن فيروس كورونا قبل اختبارات COVID-19 مثل مسحة البلعوم الأنفي ، فلماذا لا تقوم المزيد من المدارس والمجتمعات باختبار عينات البول والبراز؟

يقول خوبشانداني: "سيشكل تحليل البول خطوات إضافية وعبئًا على الاختبار". مع اختبار الزيادات والتأخيرات من المختبرات المتراكمة مشكلة بالفعل ، فإن اختبار النفايات الجسدية للأفراد سيكون تحديًا إضافيًا.

كيفية اختبار مياه الصرف الصحي من أجل COVID-19

يوضح Peacock أن مختبرات Microbac تحصل على عينة تمثيلية بإحدى طريقتين. الأول هو ما يسمى باختبار الاستيلاء ، حيث يتم جمع عينة عشوائية. والثاني هو اختبار مركب ، حيث يتم وضع أداة لتجميع المياه العادمة كل 15 أو 20 دقيقة.

بعد ذلك ، يتم ضبط الرقم الهيدروجيني للعينة لجعل جزيئات الفيروس تلتصق بالجزيئات الأخرى ، مما يساعد في الترشيح. بعد ذلك ، يتم استخراج الأحماض النووية والفيروسات المحتملة ، ويتم إجراء اختبار RT-qPCR. يقول بيكوك: "يغير الاختبار الحمض النووي الريبي إلى الحمض النووي التكميلي. وبعد ذلك تتم قراءة هذا الحمض النووي التكميلي بواسطة أداتنا."

RT-QPCR

يتم تحويل الحمض النووي الريبي إلى الحمض النووي التكميلي ، وهو شكل اصطناعي من الحمض النووي مصنوع من قالب الحمض النووي الريبي ، للاختبار العديد من التطبيقات ، من علم الوراثة إلى الأبحاث السريرية.

اختبار RT-qPCR هو نفس التحليل المستخدم للعينات التي تم جمعها من مسحات البلعوم الأنفي. ومع ذلك ، فأنت بحاجة إلى مقياس آخر لاختبار مياه الصرف الصحي. يقوم Microbac أيضًا باختبار فيروس بقع الفلفل المعتدل (PMMoV).

يقول بيكوك: "هذا هو النوع الأكثر وفرة من الفيروسات المرتبطة بالإنسان في مياه الصرف الصحي". كما تم استخدامه لاختبار جودة المياه. يقول بيكوك: "يمكنك استخدام PMMoV لإعلامك بكمية النفايات البشرية في مياه الصرف الصحي في أي وقت" ، مشيرًا إلى الحاجة إلى التمييز بين المدخلات البشرية والمدخلات الصناعية. "وبعد ذلك يمكنك استخدام ذلك لنوع من تعديل نتائجك لأرقام SARS-CoV-2 الخاصة بك."

اختبار ما بعد مساكن الطلبة

يقول خوبشانداني: "يمكن أن تكون الشركات والصناعات والمصانع ومواقع العمل أماكن جيدة لتقييم عبء الفيروس". على سبيل المثال ، في الأشهر الأولى من الوباء ، أصبحت مصانع تعبئة اللحوم بؤرة انتشار COVID-19. يمكن أن يساعد التحقق من وجود الفيروس في مياه الصرف الصحي بالمصنع في منع تفشي المرض في المستقبل.

جاغديش خوبشانداني ، دكتوراه ، MPH ، MBBS

أعتقد أن ما يجب أن أؤكده هو أن التحدي الأكبر الذي يواجهنا مع اختبار مياه الصرف الصحي أو الناس هو: كيف يمكنك ترجمتها إلى التكيف العام؟

قد تكون المدن أيضًا قادرة على استخدام الاختبار لجمع البيانات من الأقسام الفرعية المختلفة للمجتمع. يقول بيكوك: "أينما كان لديك محطة رفع (مدافن) أو منطقة تتجمع فيها المياه - [سواء] كان ذلك لحي أو لمدرسة ثانوية - يمكنك الذهاب لاختبار ذلك".

ومع ذلك ، فإن التمويل والروتين لا يزالان يشكلان عائقًا. "في حالة المجتمع الأكبر ، هناك الكثير من النفقات الإضافية على إثراء العينة للحصول على النوع الصحيح من الحمل الفيروسي. وقد لا تمتلك العديد من المدن هذه الأنواع من الموارد ". يقول خوبشانداني.

يطرح خبشنداني أيضًا اعتبارًا مهمًا آخر لجمع البيانات. "أعتقد أن ما يجب أن أؤكده هو أن التحدي الأكبر الذي يواجهنا مع اختبار مياه الصرف الصحي أو الناس هو: كيف يمكنك ترجمتها إلى التكيف العام؟"

إذا اكتشف المجتمع عبئًا ثقيلًا لـ COVID-19 من خلال اختبار مياه الصرف الصحي ، فحينئذٍ يجب أن تحدث تدابير تباعد اجتماعي أكثر عدوانية واختبار الأفراد داخل هذا المجتمع.يضيف خبشنداني أنه في النهاية ، تكون البيانات "مفيدة فقط إذا كان هناك تقييم في الوقت الفعلي وإجراء مجتمعي يسترشد به هذا التقييم".

ماذا يعني هذا بالنسبة لك

في حين أن مجتمعك قد لا يختبر مياه الصرف الصحي لـ COVID-19 في أي وقت قريب ، فإن القصة من جامعة أريزونا هي تذكير بأن الفيروس يمكن أن ينتشر حتى عندما لا تكون لديك أعراض. لا يزال الاستمرار في اتخاذ الاحتياطات المناسبة للتباعد الاجتماعي ، وارتداء القناع ، وممارسة نظافة اليدين الفعالة هي أفضل الطرق للحفاظ على سلامتك وعائلتك ومجتمعك.