В разгар пандемии COVID-19 из тени вышел маловероятный герой - сточные воды. Ученые раскрыли потенциал эпидемиологии на основе сточных вод — области, которая быстро развивается, совершая революцию в отслеживании заболеваний. То, что когда-то было скромным направлением, ориентированным в основном на обнаружение лекарств или картирование микробных экосистем, превратилось в мощный инструмент для мониторинга широкого спектра угроз здоровью, как известных, так и непредвиденных.
Заряженные успехом
До пандемии эпиднадзор за сточными водами был ограничен по масштабам, отслеживая конкретные угрозы здоровью в локальных областях, таких как опиоиды в Аризоне и полиомиелит в Израиле. Появление COVID-19 изменило ситуацию. Исследователи различных дисциплин, включая экологию, микробиологию и эпидемиологию, объединились для совместной работы по мониторингу вируса в сточных водах, что привело к "невероятному ускорению" развития науки о сточных водах.
В настоящее время сотни очистных сооружений в США участвуют в программах тестирования COVID-19 и передают свои данные в Национальную систему наблюдения за сточными водами (NWSS), созданную CDC. В мире запущены сотни аналогичных программ по отслеживанию этого вируса. Этот успех подтолкнул ученых к изучению более широких возможностей наблюдения за сточными водами.
За пределами COVID-19: Раскрытие новых возможностей
Наблюдение за сточными водами показало свою перспективность в отслеживании заболеваний, выходящих за рамки нового коронавируса. В настоящее время ученые рассматривают возможность его применения для мониторинга сезонных заболеваний, таких как грипп, новых заболеваний, таких как птичий грипп, и лекарственно-устойчивых патогенов, таких как Candida auris. Кроме того, они размышляют над тем, как эта инновационная технология может выявить совершенно новые угрозы здоровью.
Эми Кирби (Amy Kirby), ученый-медик из CDC, возглавляющий NWSS, считает, что влияние надзора за сточными водами на здоровье человека будет "гораздо шире, чем COVID". Возможности захватывающие, но они связаны с проблемами.
Проблемы и перспективы
Пока что наблюдение за сточными водами служит проверкой концепции, подтверждая данные других систем слежения. Эксперты все еще работают над тем, чтобы понять, как данные о сточных водах могут использоваться в политике здравоохранения. Опасения государственных чиновников по поводу его ценности и непрерывности финансирования после окончания чрезвычайной ситуации в области здравоохранения в рамках программы COVID-19 еще больше усложняют дальнейшую работу.
Мариана Матус, соучредитель компании Biobot Analytics, новатора в области тестирования сточных вод, надеется, что эта технология будет развиваться и после пандемии. Но для того чтобы это развитие произошло, правительства, исследовательские институты и общественность должны продолжать поддерживать наблюдение за сточными водами.
Принцип работы тестирования сточных вод
Эпидемиология, основанная на анализе сточных вод, имеет интересную историю, начавшуюся в 1850-х годах, когда врач Джон Сноу связал вспышки холеры в Лондоне с загрязненной водой. Сегодня для сбора проб сточных вод используются автоматизированные машины, которые обрабатываются по-разному в зависимости от того, на что именно ученые проводят анализ.
Для выявления опиоидов и химических веществ пробы фильтруются для выделения специфических соединений и анализируются с помощью спектрометров. Для обнаружения вирусов, таких как SARS-CoV-2, жидкие и твердые отходы разделяют, выделяют вирусный генетический материал и используют ПЦР-машины для тестирования. Технология универсальна и адаптируема, что делает ее ценным инструментом для отслеживания широкого спектра заболеваний.
Успех надзора за сточными водами
В самом начале пандемии ученые задавались вопросом, будет ли коронавирус вообще обнаружен в сточных водах. Вопреки первоначальным ожиданиям, пробы сточных вод оказались положительными на наличие SARS-CoV-2. Ученые заметили, что уровень содержания вируса в сточных водах коррелирует с количеством зарегистрированных случаев заболевания. Это открытие стало началом того, что наблюдение за сточными водами стало играть ключевую роль в прогнозировании всплесков заболеваемости COVID-19, особенно когда традиционные подсчеты случаев заболевания стали менее надежными из-за домашних тестов.
Летом 2022 г. наблюдение за сточными водами вновь доказало свою эффективность, на этот раз при отслеживании распространения оспы — заболевания, передающегося в основном при интимном контакте. Как и в случае с COVID-19, динамика сточных вод отражала официальные данные о количестве случаев заболевания, что позволило получить ценную информацию о распространенности болезни.
Мир возможностей
Наблюдение за сточными водами позволяет отслеживать широкий спектр инфекционных заболеваний. Исследования выявили 76 из 80 патогенов в сточных водах, кале или моче, что свидетельствует о возможности мониторинга различных заболеваний через сточные воды. В этот список входят заболевания от ветряной оспы до венерических болезней, таких как хламидиоз и клещевые бактерии, вызывающие болезнь Лайма.
При наличии богатых возможностей задача состоит в том, чтобы определить, на каких патогенах следует сосредоточить внимание. Национальные академии наук, инженерии и медицины установили критерии: патоген должен угрожать здоровью населения, обнаруживаться в сточных водах и генерировать данные, полезные для органов здравоохранения.
Будущее отслеживания заболеваний - за нашими сточными водами, и ученые стремятся раскрыть его
Источник: Подробнее ➤
