Detectives de caca: por qué los investigadores están rastreando el coronavirus en las aguas residuales

Feb 17 2022
¿Las alcantarillas tienen las respuestas al próximo aumento de COVID-19? ¿Y qué más nos puede decir el análisis de muestras de aguas residuales no tratadas sobre la salud de nuestras comunidades?
Investigadores de todo el país y el mundo están analizando las aguas residuales de plantas de tratamiento como la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales del Distrito de Servicios Públicos Municipales de East Bay en Oakland, California, para determinar los niveles de coronavirus. Justin Sullivan/Getty Images

Es reconfortante asumir que una vez que tiras de la cadena , el contenido está fuera de la vista, fuera de la mente. Pero lo que la mayoría de la gente probablemente no se da cuenta es que las cosas que desechamos pueden decirnos mucho sobre la salud de nuestra comunidad. Y ese material ha demostrado ser un recurso valioso para monitorear la pandemia de coronavirus en comunidades de todo el país y del mundo.

Se llama monitoreo de aguas residuales, o epidemiología basada en aguas residuales, y desde principios de la pandemia, un número creciente de investigadores en los EE. UU. han estado analizando muestras de aguas residuales sin tratar para detectar coronavirus . Descubrieron que los niveles del virus en las plantas de aguas residuales dan una advertencia temprana sobre los niveles de pruebas positivas de COVID-19 en las comunidades a las que sirven.

"He estado enseñando durante mucho tiempo todas las cosas interesantes que se pueden aprender de los inodoros", dice Davida S. Smyth , Ph.D., profesora asociada de microbiología en Texas A&M University-San Antonio. ella debería saber Dirige el Smyth Lab , donde ella y su equipo de pregrado estudian evolución y genómica microbiana comparativa. También es hija de un plomero y ha centrado gran parte de su investigación en la gran cantidad de información que se encuentra en los inodoros.

Lo que nuestra caca les dice a los investigadores

Nuestra caca se compone principalmente de agua, pero el 25 por ciento restante es un cóctel de residuos de alimentos no digeridos, grasas, sales, moco y patógenos humanos como bacterias y virus. Si está infectado con el coronavirus, que causa la infección por COVID-19, también aparecerá en sus excrementos.

Las cosas que se arrastran por los desagües de nuestros inodoros, así como por los lavabos, las tinas y las canaletas de las calles, viajan millas a través del sistema de alcantarillado sanitario de nuestra comunidad y se acumulan con los desechos de otras casas en tuberías de alcantarillado cada vez más grandes. Este río de aguas residuales comunales finalmente desemboca en una instalación local de tratamiento de aguas residuales donde finalmente se pasteuriza y se elimina el material nocivo.

El monitoreo regular de muestras de aguas residuales a lo largo del tiempo permite a los investigadores establecer un análisis de tendencias. Estos análisis han detectado picos y nuevas variantes días, incluso semanas, antes de las pruebas de COVID-19 mediante hisopos nasales. Y dado que todas las ciudades y pueblos tienen sus propias plantas de aguas residuales, los investigadores pueden identificar dónde habrá picos y si una nueva variante está surgiendo como motivo de preocupación.

Los inspectores ambientales del Departamento de Servicios Ambientales de la Ciudad de San José, Isaac Tam y Laila Mufty, despliegan un muestreador automático en una boca de acceso en la Instalación Regional de Aguas Residuales de San José-Santa Clara.

¿Cómo es útil la vigilancia de aguas residuales?

"Imagínese si tuviera un tiempo de anticipación de dos semanas en una posible situación de brote en un dormitorio, un hospital u otra instalación", dice Smyth. "Potencialmente podría orientar sus intervenciones y tal vez reducir el impacto de ese brote".

Por ejemplo, las comunidades podrían aumentar los mensajes para alertar al público sobre la práctica del enmascaramiento , el distanciamiento social y otras medidas para limitar la propagación del virus, así como fomentar las pruebas y el autoaislamiento para aquellos que den positivo.

La vigilancia también brinda a los investigadores una mejor comprensión de cómo muta el virus y cómo esas variantes reaccionan a las vacunas, factores que son vitales para mantener la seguridad del público. “Necesitamos entender el virus porque no sabemos a dónde irá después”, dice Smyth.

La epidemiología de las aguas residuales actúa como un enfoque complementario para los sistemas actuales de vigilancia de enfermedades infecciosas y un sistema de alerta temprana para brotes de enfermedades.

Monitoreo de alcantarillado versus vigilancia de pruebas de COVID-19

Los funcionarios de salud pública han aprendido mucho sobre COVID-19 al rastrear la cantidad de pruebas positivas por condado, estado, país y más. Pero las pruebas tienen sus limitaciones.

Para empezar, requiere que las personas realmente se hagan la prueba. Muchos lo hacen si se exponen al virus, han desarrollado síntomas o se les exige que lo hagan por sus trabajos. Pero no todos en una comunidad eligen hacerse la prueba porque no tienen seguro médico, no tienen acceso a las pruebas, no muestran síntomas o simplemente no quieren hacerse la prueba. "Si no te haces la prueba, entonces no tenemos ningún dato tuyo", dice Smyth.

Sin embargo, "todo el mundo hace caca", añade. "Todo el mundo tiene que ir al baño, así que [gracias a las pruebas de aguas residuales] tenemos los datos sobre potencialmente cada persona en un sistema".

Por supuesto, las pruebas de aguas residuales para el coronavirus no son obligatorias, por lo que no todos los municipios están realizando pruebas. Pero muchos están participando voluntariamente gracias a subvenciones y otras fuentes de financiación, incluida la Ley CARES . Varios municipios crearon sus propios tableros para compartir sus datos y análisis de tendencias.

En septiembre de 2020, los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) lanzaron los Sistemas Nacionales de Vigilancia de Aguas Residuales (NWSS) para coordinar y desarrollar la capacidad del país para rastrear el SARS-CoV-2 en muestras de aguas residuales recolectadas en plantas de aguas residuales en todo el país. Como parte de ese proyecto, la agencia presentó recientemente un nuevo CDC COVID Data Tracker donde todos los datos sobre las pruebas de aguas residuales se centralizan en un tablero para que el público los vea.

El CDC espera que aumente la participación en el programa a medida que los departamentos de salud y los laboratorios de salud pública desarrollen aún más su capacidad para coordinar la vigilancia de las aguas residuales. Sin embargo, todavía es un campo en desarrollo y existen limitaciones. Entre ellos, las plantas de tratamiento no captan viviendas en sistemas sépticos o comunidades atendidas por sistemas descentralizados que tratan sus residuos, como hospitales o universidades. Sin embargo, muchos colegios y universidades están recopilando sus propios datos, incluidas la Universidad Emory de Atlanta , la Universidad de Miami y la Universidad de Buffalo, por nombrar solo algunas.

Y si bien las concentraciones del virus en el muestreo de aguas residuales pueden indicar cuán afectada está una comunidad, no puede indicar el número exacto de personas infectadas. Pero tener todos los datos en una página, literal y figurativamente, puede ofrecer una mejor imagen de cómo el virus está afectando a nuestro país. "Contar con el liderazgo y la orientación de los CDC realmente ayudará", dice Smyth.

El estudiante de último año de biología y ciencias naturales, Kodi Haughn, prepara muestras de aguas residuales para la prueba de COVID-19 en el laboratorio del profesor Brandon Briggs en el Edificio de Ciencias Integradas ConocoPhillips de la Universidad de Alaska Anchorage.

La epidemiología de las aguas residuales no es nueva

"Las aguas residuales son muy atractivas en este momento. Están en todas las noticias", dice Smyth. "Pero aquí está la cosa: la gente ha estado usando la vigilancia de aguas residuales durante años para buscar cosas como la poliomielitis, por ejemplo".

Sí, eso es correcto. Los investigadores han estado detectando y rastreando varios virus en las aguas residuales durante más de 50 años y han utilizado los datos para guiar las respuestas de salud pública.

Por ejemplo, la poliomielitis se ha erradicado en casi todos los países gracias a la vacuna contra la poliomielitis. Pero la transmisión aún continúa en tres países donde las vacunas se retrasan: Nigeria, Afganistán y Pakistán. En lugar de confiar en los casos notificados de parálisis fláccida aguda (AFT), una causa probable de la poliomielitis, los investigadores han estado buscando en las aguas residuales para detectar poliovirus en las heces de personas no paralizadas infectadas con poliomielitis.

La vigilancia de aguas residuales también se ha utilizado para detectar otros virus como el de la hepatitis B y el norovirus. Smyth dice que actualmente está trabajando para refinar las técnicas de prueba para monitorear mejor las plantas de aguas residuales en busca de gripe, un virus, dice, que es "muy bueno para causar pandemias".

Comprender el valor de nuestros desechos "lo ves bajo una luz completamente nueva", dice Smyth, haciendo referencia a un comentario que un empleador de servicios de saneamiento local le dijo recientemente: "Solo son aguas residuales si no las usas".

Ahora eso es interesante

Inspeccionar el agua de alcantarillado no es solo para monitorear virus. También se está utilizando para detectar niveles locales de opioides ilícitos y recetados , así como el antídoto opioide naloxona, en las comunidades más afectadas por la epidemia de opioides en un esfuerzo por guiar las respuestas de salud pública.