Cómo las pruebas de aguas residuales podrían ayudar a detener la propagación de COVID-19 en la comunidad

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Conclusiones clave

• Se detectaron partículas del virus COVID-19 durante las pruebas de rutina de las aguas residuales de los dormitorios de la Universidad de Arizona.
• La escuela inmediatamente siguió examinando a los estudiantes y al personal e identificó a dos personas que dieron positivo por COVID-19 pero que no tenían síntomas.
• La historia hizo que la gente se preguntara por qué más comunidades no están analizando la orina y las heces para detectar COVID-19.
• Los expertos dicen que el sistema de prueba ya está sobrecargado y agregar muestras adicionales solo aumentaría el lento ritmo de los resultados.

Mientras analizaba regularmente las aguas residuales de los dormitorios, la Universidad de Arizona detectó el SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19, en las muestras. La universidad respondió con medidas inmediatas para detener un posible brote, pero la historia planteó preguntas sobre por qué las muestras de orina y heces aún no se han agregado a las opciones de prueba de COVID-19.

"Todo esto es realmente bastante nuevo", dice a Verywell Aaron Peacock, PhD, director de biología molecular de Microbac Laboratories, Inc. “Realmente no se ha hecho de forma regular ... la mayoría de estas empresas que están haciendo [pruebas] de aguas residuales son nuestras empresas de servicios públicos, por lo que están en ciudades o condados, o son distritos de servicios públicos, y ' están muy reguladas ".

Peacock no participó en las pruebas de las aguas residuales de los dormitorios de la Universidad de Arizona, pero Microbac Laboratories está trabajando actualmente con otras facultades y universidades para analizar sus aguas residuales para el recuento viral del SARS-CoV-2.

La compañía también está trabajando con algunas ciudades y municipios que han asignado fondos para las pruebas de SARS-CoV-2. Peacock dice que las pruebas de aguas residuales durante una pandemia, y de otro modo, pueden complementar otros métodos de prueba para brindar a los campus, las empresas y las comunidades un panorama más amplio de los problemas que se avecinan.

Monitoreo de las tendencias de infecciones en la comunidad

La prueba de las muestras de aguas residuales para el recuento viral de COVID-19 es diferente a la prueba de una persona a la vez. Diferentes modelos y algoritmos podrían ayudar a monitorear una cantidad general de infecciones activas en un área, y los datos podrían ayudar a informar a una comunidad sobre si los casos de infección aumentan, disminuyen o permanecen igual.

“Si lo miras de esta manera, estás en un globo a 10,000 pies, mirando hacia el bosque, dándote una idea general de lo que está sucediendo en el bosque. Pero cuando estás probando personas individuales, estás probando árboles individuales ", dice Peacock.

Peacock dice que el SARS-CoV-2 se puede eliminar en las heces de una persona antes de que presente síntomas.

"Es una especie de pre-presagio de lo que podría estar ocurriendo en las infecciones activas", dice.

Según esa lógica, la detección de partículas de virus en las aguas residuales podría ayudar a las comunidades a identificar antes los casos de COVID-19, que es lo que sucedió en la Universidad de Arizona.

El Centro de Tecnología Sostenible de Agua y Energía de la escuela analizó las aguas residuales de las residencias universitarias del campus durante la primera semana de clases presenciales. Encontraron la presencia de SARS-CoV-2 en un dormitorio. Cuando examinaron a los estudiantes y al personal en ese lugar, identificaron a dos personas que dieron positivo al virus pero que no presentaban síntomas.

Como parte de la estrategia "Probar, rastrear, tratar" del campus, todos los estudiantes debían tener una prueba de antígeno negativa antes de poder mudarse a las residencias, según un comunicado de la universidad.

"Todo se trata del momento oportuno", dice a Verywell Jagdish Khubchandani, PhD, MPH, MBBS, profesor de salud pública en la Universidad Estatal de Nuevo México. “Creo que hoy, si me ponen a prueba, con suerte, y lo más probable es que sea negativo. Pero me dejas solo durante tres días. En esos pocos días, tal vez fui a la tienda de comestibles local o conocí a algunas personas y me infecté ".

Detectar casos antes que los síntomas

Según una investigación de Johns Hopkins Medicine, cuando se hace la prueba a una persona en los primeros días de una infección por COVID-19, el resultado podría producir un falso negativo.

Para el estudio, que fue publicado en elAnnals of Internal Medicine, se revisaron los datos de 1330 muestras que se sometieron a pruebas de reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa (RT-qPCR). Los investigadores calcularon las tasas diarias de falsos negativos utilizando los resultados de la prueba y la fecha de infección informada o el momento en que aparecieron los síntomas.

Según sus estimaciones, las personas que se sometieron a la prueba del virus durante los cuatro días posteriores a la infección tenían un 67% más de probabilidades de dar negativo en la prueba y, por lo tanto, recibir un falso negativo. La prueba demostró ser más precisa ocho días después de la infección, pero incluso entonces, la tasa de falsos positivos fue del 20%.

"Incluso cuando me infectado", explica hipotéticamente Khubchandani, "inicialmente durante los primeros 7 a 10 días, o incluso dos semanas para algunas personas, no tengo síntomas, pero sigo propagando el virus".

La Universidad de Arizona trasladó a los dos estudiantes que dieron positivo por COVID-19 de la residencia a la cuarentena. Los estudiantes continuarán las clases en línea hasta que puedan regresar de manera segura a la vida en el dormitorio y los estudios en persona.

Después de que los estudiantes fueron puestos en cuarentena, el Centro de Tecnología Sostenible de Agua y Energía de la escuela volvió a analizar las aguas residuales del dormitorio y no encontró rastros del virus.

Si el virus se elimina en los desechos corporales y potencialmente se puede usar para detectar el coronavirus antes que las pruebas de COVID-19, como el hisopado nasofaríngeo, ¿por qué no hay más escuelas y comunidades analizando muestras de orina y heces?

“El análisis de orina supondría pasos adicionales y una carga para las pruebas”, dice Khubchandani. Dado que los aumentos repentinos de pruebas y los retrasos de los laboratorios atrasados ​​ya son un problema, las pruebas de desechos corporales para las personas serían un desafío adicional.

Cómo analizar las aguas residuales para detectar COVID-19

Peacock explica que Microbac Laboratories obtiene una muestra representativa de dos formas. La primera es lo que se llama una prueba de agarre, donde se recolecta una muestra aleatoria. La segunda es una prueba compuesta, donde se coloca un instrumento para recolectar aguas residuales cada 15 o 20 minutos.

A continuación, se ajusta el pH de la muestra para que las partículas del virus se adhieran a otras partículas, lo que ayuda a filtrar. Luego, se extraen los ácidos nucleicos y el ARN del virus potencial y se realiza una prueba de RT-qPCR. La prueba "cambia el ARN en ADN complementario", dice Peacock. "Y luego nuestro instrumento lee ese ADN complementario".

RT-qPCR

El ARN se convierte en ADN complementario, una forma sintética de ADN hecha a partir de una plantilla de ARN. La prueba tiene muchas aplicaciones, desde la genética hasta la investigación clínica.

La prueba RT-qPCR es el mismo análisis que se usa para las muestras recolectadas de hisopos nasofaríngeos. Sin embargo, necesita otra métrica para las pruebas de aguas residuales. Microbac también analiza el virus del moteado suave de la pimienta (PMMoV).

"Ese es el virus asociado con humanos más abundante en las aguas residuales", dice Peacock. También se ha utilizado para probar la calidad del agua. “Puede usar ese PMMoV para saber cuántos desechos humanos hay en las aguas residuales en un momento dado”, dice Peacock, citando la necesidad de diferenciar la entrada humana y la industrial. "Y luego puede usar eso para expresar sus resultados para sus números de SARS-CoV-2".

Probando más allá de los dormitorios

“Las corporaciones, industrias, fábricas y lugares de trabajo pueden ser buenos lugares para evaluar la carga del virus”, dice Khubchandani. Por ejemplo, en los primeros meses de la pandemia, las plantas empacadoras de carne se convirtieron en puntos críticos para el brote de COVID-19. Verificar la presencia del virus en las aguas residuales de una planta podría ayudar a prevenir futuros brotes.

Jagdish Khubchandani, PhD, MPH, MBBS

Creo que lo que tengo que enfatizar es que nuestro mayor desafío con las pruebas de las aguas residuales o de las personas es: ¿cómo se traduce a la adaptación pública?

Las ciudades también podrían utilizar las pruebas para recopilar datos de diferentes subsecciones de una comunidad. "Dondequiera que tenga una estación de bombeo (una casa de bombas) o un área donde el agua se congregue, [ya sea para un vecindario o para una escuela secundaria", puede probar eso ", dice Peacock.

Dicho esto, la financiación y la burocracia aún podrían ser un obstáculo. “En una situación comunitaria más grande, hay muchos gastos adicionales para enriquecer la muestra para obtener el tipo correcto de carga viral. Y es posible que muchas ciudades no tengan ese tipo de recursos ". Dice Khubchandani.

Khubchandani también plantea otra consideración importante para la recopilación de datos. "Creo que lo que tengo que enfatizar es que nuestro mayor desafío al analizar las aguas residuales o las personas es: ¿cómo se traduce a la adaptación pública?"

Si una comunidad descubre una alta carga de COVID-19 a través de pruebas de aguas residuales, entonces tendrían que realizarse medidas de distanciamiento social más agresivas y pruebas de individuos dentro de esa comunidad.Khubchandani agrega que, en última instancia, los datos "solo son útiles si hay una evaluación en tiempo real y una acción comunitaria guiada por esa evaluación".

Lo que esto significa para ti

Si bien es posible que su comunidad no esté analizando sus aguas residuales para detectar COVID-19 en el corto plazo, la historia de la Universidad de Arizona es un recordatorio de que el virus puede propagarse incluso cuando usted no tiene síntomas. Continuar tomando las precauciones adecuadas de distanciamiento social, usar su máscara y practicar una higiene de manos efectiva siguen siendo las mejores formas de mantenerlo a usted, a su familia y a su comunidad a salvo.