Jednym z największych wyzwań, jakie niesie za sobą wciąż trwająca pandemia, jest szybkie identyfikowanie zmutowanych, nieznanych wariantów COVID-19. Jak się okazuje, w monitorowaniu rozprzestrzeniania się wirusa pomocne mogą być… ścieki! A właściwie informacje, które można z nich wyczytać.
Monitorowanie zawartości biologicznej
Monitoring ścieków pod kątem zawartości biologicznej to powszechna praktyka od wielu lat. Pandemia koronawirusa zwiększyła jednak znaczenie tego rodzaju aktywności. Coraz częściej przeprowadzane są szczegółowe analizy ścieków, które pozwalają identyfikować występujące w nich wirusy i patogeny.
Mikrobiolodzy odkryli bowiem, że nadzór ściekowy można z powodzeniem wykorzystać do wykrywania obecności koronawirusa. To sposób na śledzenie rozwoju poszczególnych wariantów wirusa. Dzięki temu możliwe jest także identyfikowanie całkowicie nowych ognisk i odkrywanie nieznanych dotąd szczepów.
Obecnie w niektórych krajach monitoring ścieków jest jednym z głównych źródeł informacji na temat przebiegu pandemii. Mimo skomplikowania procesu analizy lotnych związków organicznych, coraz więcej podmiotów bierze aktywny udział w badaniu ścieków. Nic dziwnego. Pozwala to bowiem określić dynamikę rozwoju wirusa oraz skuteczność przeprowadzanych szczepień w poszczególnych obszarach.
Ścieki – cenne źródło informacji w identyfikacji mutacji
W procesie nadzorowania ścieków stosuje się dwa odrębne podejścia:
- Pierwsze z nich polega na procedurach sekwencjonowania genomu wirusa i poszukiwania go w analizowanych ściekach.
- Drugie opiera się na reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR) poprzez identyfikację obecności i ilości RNA koronawirusa.
I to właśnie ten drugi sposób pozwala na rozpoznanie mutacji i ich charakterystycznych cech. Każdej mutacji przypisywany jest unikalny kod, który pozwala uporządkować zdobywane informacje. Do pozyskiwania danych na temat wariantu zazwyczaj wystarczy kilka pojedynczych kropli zanieczyszczonej wody. Jednocześnie stosowane metody są niesamowicie skuteczne. Szacuje się, że analizując uzyskane fragmenty genomu, można zidentyfikować nawet niewielkie mutacje (o udziale we wszystkich zakażeniach na poziomie mniejszym niż 1%).
Już z jednej kropli wody można wyczytać niesamowicie wiele informacji!
Poszerzenie informacji z testów
Analiza fragmentów biologicznych w ściekach pozwala uzyskać dane, które nie były możliwe do zdobycia za pomocą tradycyjnych badań na obecność koronawirusa w organizmie pacjentów.
Ciekawe doświadczenie z tego obszaru przeprowadzono w Holandii. Naukowcy porównali ok. 1000 próbek klinicznych od pacjentów z próbkami ścieków pobranych w tych samych lokalizacjach.
Badanie zanieczyszczonej wody pozwoliło na uzyskanie szybszych i bardziej rozbudowanych danych. Okazało się bowiem, że sekwencje ścieków ujawniają mutacje, których nie rozpoznano podczas wykonywania testów klinicznych. Spekuluje się wręcz, że mutacje te mogą stanowić całkowicie nowe, nieznane dotąd warianty wirusów – stąd brak jasnego rozpoznania za pomocą tradycyjnych testów.
Taką wiedzę można z powodzeniem wykorzystać w celu przeciwdziałania rozprzestrzenianiu się nowych mutacji. Dane uzyskane ze ścieków mogą bowiem stanowić wskazówkę w obszarze kierunków zmian oraz potencjalnie występujących zagrożeń. Tak też było w grudniu 2020 roku, kiedy to właśnie w nieczystościach zidentyfikowano zmutowane warianty. Zaledwie kilka tygodni później to te mutacje były zauważalne w nowych wariantach wirusa.
Czy przyszłość jest w ściekach?
Badanie próbek ścieków pozwala określić, jak duże jest stężenie zarażonych osób na danym obszarze. Włoscy naukowcy twierdzą nawet, że analiza zanieczyszczonej wody może być alternatywą dla szybkich testów przesiewowych. Pozwala bowiem na jednoczesną analizę danych pochodzących od znacznie większej liczb osób. A tym samym – efektywność przeprowadzanych działań jest większa.
Opierając się na dotychczasowych doświadczeniach, holenderski profesor Medema rekomenduje rozwój technologii pozwalających na monitorowanie zawartości ścieków. Zauważa potrzebę zbudowania konsorcjum obejmującego instytucje opieki zdrowotnej, instytucje badawcze i przedsiębiorstwa wodociągowe. Dzięki takiej współpracy, pozyskiwanie informacji na temat przebiegu i rozwoju transmisji wirusa będzie efektywniejsze niż kiedykolwiek.
