Es ist beruhigend anzunehmen, dass, sobald Sie die Toilette spülen , der Inhalt aus den Augen, aus dem Sinn ist. Aber was die meisten Menschen wahrscheinlich nicht wissen, ist, dass das Zeug , das wir wegspülen, uns viel über die Gesundheit unserer Gemeinschaft sagen kann. Und dieses Zeug hat sich als wertvolle Ressource bei der Überwachung der Coronavirus-Pandemie in Gemeinden im ganzen Land und auf der ganzen Welt erwiesen.
Es heißt Abwasserüberwachung – oder abwasserbasierte Epidemiologie – und seit Beginn der Pandemie hat eine wachsende Zahl von Forschern in den USA Proben von unbehandeltem Abwasser auf Coronavirus getestet . Sie haben herausgefunden, dass die Viruskonzentration in Kläranlagen eine Frühwarnung über die Anzahl positiver COVID-19-Tests in den Gemeinden, in denen sie tätig sind, gibt.
„Ich habe lange Zeit all die interessanten Dinge gelehrt, die man von Toiletten lernen kann“, sagt Davida S. Smyth , Ph.D., außerordentliche Professorin für Mikrobiologie an der Texas A&M University-San Antonio. Sie sollte es wissen. Sie leitet das Smyth Lab , wo sie und ihr Studententeam vergleichende mikrobielle Genomik und Evolution studieren. Sie ist auch die Tochter eines Klempners und hat einen Großteil ihrer Forschung auf die Fülle von Informationen konzentriert, die in Toiletten einfließen.
Was unsere Kacke den Forschern sagt
Unser Kot besteht hauptsächlich aus Wasser, aber die restlichen 25 Prozent sind ein Cocktail aus unverdauten Essensresten, Fetten, Salzen, Schleim und menschlichen Krankheitserregern wie Bakterien und Viren. Wenn Sie mit dem Coronavirus infiziert sind, das die COVID-19-Infektion verursacht, zeigt es sich auch in Ihren Exkrementen.
Das Zeug, das die Abflüsse unserer Toiletten sowie Waschbecken, Wannen und Straßenrinnen hinunterspült, wandert kilometerweit durch das Abwassersystem unserer Gemeinde und sammelt sich mit dem Abfall aus anderen Haushalten in immer größeren Abwasserrohren. Dieser Strom kommunaler Abwässer fließt schließlich in eine örtliche Kläranlage, wo er schließlich pasteurisiert und von schädlichen Stoffen befreit wird.
Die regelmäßige Beobachtung von Abwasserproben im Laufe der Zeit ermöglicht es den Forschern, eine Trendanalyse zu erstellen. Diese Analysen haben Tage – sogar Wochen – vor dem COVID-19-Test über Nasenabstriche Spikes und neue Varianten entdeckt. Und da alle Städte und Gemeinden ihre eigenen Kläranlagen haben, können die Forscher genau bestimmen, wo Spitzen auftreten werden und ob eine neue Variante Anlass zur Sorge gibt.
Wie hilfreich ist die Abwasserüberwachung?
„Stellen Sie sich vor, Sie hätten zwei Wochen Vorlaufzeit in einer potenziellen Ausbruchssituation in einem Wohnheim, einem Krankenhaus oder einer anderen Einrichtung“, sagt Smyth. „Sie könnten Ihre Interventionen möglicherweise zielgerichtet durchführen und möglicherweise die Auswirkungen dieses Ausbruchs verringern.“
Beispielsweise könnten Gemeinschaften die Nachrichtenübermittlung verstärken, um die Öffentlichkeit darauf aufmerksam zu machen , Maskierung , soziale Distanzierung und andere Maßnahmen zu praktizieren, um die Ausbreitung des Virus zu begrenzen, sowie Tests und Selbstisolation für diejenigen zu fördern, die positiv getestet wurden.
Die Überwachung gibt den Forschern auch ein besseres Verständnis dafür, wie das Virus mutiert und wie diese Varianten auf Impfstoffe reagieren – Faktoren, die für die Sicherheit der Öffentlichkeit von entscheidender Bedeutung sind. „Wir müssen das Virus verstehen, weil wir nicht wissen, wohin es als nächstes geht“, sagt Smyth.
Kanalüberwachung vs. Überwachung von COVID-19-Tests
Beamte des öffentlichen Gesundheitswesens haben viel über COVID-19 gelernt, indem sie die Anzahl positiver Tests nach Bezirk, Bundesstaat, Land und mehr verfolgt haben. Aber das Testen hat seine Grenzen.
Zunächst einmal müssen sich die Menschen tatsächlich testen lassen. Viele tun dies, wenn sie dem Virus ausgesetzt sind, Symptome entwickelt haben oder dies für ihre Arbeit tun müssen. Aber nicht jeder in einer Gemeinde entscheidet sich für einen Test, weil er keine Krankenversicherung hat, keinen Zugang zu Tests hat, keine Symptome zeigt oder sich einfach nicht testen lassen möchte. „Wenn Sie sich nicht testen lassen, haben wir keine Daten von Ihnen“, sagt Smyth.
„Jeder kackt jedoch“, fügt sie hinzu. „Jeder muss auf die Toilette gehen, also haben wir [dank Abwassertests] die Daten von potenziell jeder einzelnen Person in einem System.“
Natürlich sind Abwassertests auf Coronavirus nicht vorgeschrieben, daher führen nicht alle Gemeinden Tests durch. Aber viele beteiligen sich dank Zuschüssen und anderen Finanzierungsquellen, einschließlich des CARES-Gesetzes , freiwillig . Mehrere Kommunen haben ihre eigenen Dashboards erstellt, um ihre Daten und Trendanalysen zu teilen.
Im September 2020 starteten die Centers for Disease Control and Prevention (CDC) die National Wastewater Surveillance Systems (NWSS), um die Kapazität des Landes zur Verfolgung von SARS-CoV-2 in Abwasserproben, die in Kläranlagen im ganzen Land gesammelt wurden, zu koordinieren und darauf aufzubauen. Als Teil dieses Projekts hat die Agentur kürzlich einen neuen CDC COVID Data Tracker vorgestellt , bei dem alle Daten zu Abwassertests auf einem Dashboard zentralisiert sind, damit die Öffentlichkeit sie einsehen kann.
Die CDC geht davon aus, dass die Teilnahme an dem Programm zunehmen wird, da Gesundheitsämter und öffentliche Gesundheitslabore ihre Kapazitäten zur Koordinierung der Abwasserüberwachung weiterentwickeln. Es ist jedoch immer noch ein sich entwickelndes Gebiet und es gibt Einschränkungen. Unter ihnen erfassen Kläranlagen keine Häuser auf Kläranlagen oder Gemeinden, die von dezentralen Systemen versorgt werden, die ihren Abfall behandeln, wie Krankenhäuser oder Universitäten. Viele Colleges und Universitäten erheben jedoch ihre eigenen Daten, darunter die Emory University in Atlanta , die University of Miami und die University of Buffalo , um nur einige zu nennen.
Und während Konzentrationen des Virus in Abwasserproben zeigen können, wie stark eine Gemeinde betroffen ist, können sie keine genauen Zahlen der Infizierten angeben. Aber alle Daten auf einer Seite zu haben – buchstäblich und im übertragenen Sinne – kann ein besseres Bild davon vermitteln, wie sich das Virus auf unser Land auswirkt. „Die Führung und Anleitung der CDC zu haben, wird wirklich helfen“, sagt Smyth.
Abwasserepidemiologie ist nicht neu
„Abwasser ist gerade sehr sexy. Es ist überall in den Nachrichten“, sagt Smyth. „Aber hier ist die Sache – die Leute nutzen die Abwasserüberwachung seit Jahren, um zum Beispiel nach Dingen wie Polio zu suchen.“
Ja, das stimmt. Forscher entdecken und verfolgen seit mehr als 50 Jahren verschiedene Viren in Abwässern und haben die Daten verwendet, um Maßnahmen im Bereich der öffentlichen Gesundheit zu steuern.
So wurde beispielsweise Polio dank der Polio-Impfung in fast allen Ländern ausgerottet . In drei Ländern, in denen die Impfstoffe hinterherhinken, dauert die Übertragung jedoch noch an – Nigeria, Afghanistan und Pakistan . Anstatt sich auf gemeldete Fälle von akuter schlaffer Lähmung (AFT), einer wahrscheinlichen Ursache von Polio, zu verlassen, haben Forscher im Abwasser nach Ausscheidungen von Poliovirus in den Fäkalien von nicht gelähmten Personen gesucht, die mit Polio infiziert sind.
Die Abwasserüberwachung wurde auch zum Nachweis anderer Viren wie Hepatitis B und Norovirus eingesetzt. Smyth sagt, sie arbeite derzeit daran, Testtechniken zu verfeinern, um Kläranlagen besser auf die Grippe zu überwachen – ein Virus, sagt sie, das „sehr gut darin ist, Pandemien zu verursachen“.
Wenn man den Wert unseres Abfalls versteht, „sieht man ihn in einem ganz neuen Licht“, sagt Smyth und bezieht sich auf einen Kommentar, den ein Arbeitgeber eines örtlichen Sanitärversorgungsunternehmens ihr kürzlich sagte: „Es ist nur Abwasser, wenn man es nicht verwendet.“
Nun, das ist interessant
Die Überwachung von Abwasser dient nicht nur der Überwachung von Viren. Es wird auch verwendet, um lokale Mengen illegaler und verschreibungspflichtiger Opioide – sowie des Opioid-Gegenmittels Naloxon – in Gemeinden zu erkennen, die am stärksten von der Opioid-Epidemie betroffen sind, um die Reaktion der öffentlichen Gesundheit zu steuern.
