Su caca pronto podría ser puesta en servicio en la lucha contra COVID-19.
Cuando descargamos el inodoro, nuestros efluvios se sacan de la vista y la mente y, en la mayoría de los casos, terminan en una planta de tratamiento de aguas residuales. Todos estos desechos representan una oportunidad de oro (por así decirlo) para rastrear la propagación del coronavirus que causa COVID-19.
En todo el mundo, los científicos están detectando restos del virus en las aguas residuales municipales. Muestrear nuestras heces podría ofrecer una forma más rápida y económica de determinar dónde se están gestando los brotes de COVID-19 antes de que decenas de personas se enfermen gravemente, argumentan. Esta técnica también recoge fragmentos de virus que fueron "eliminados" por personas cuyas infecciones leves o asintomáticas a menudo pasan desapercibidas.
"Realmente podemos medir a cientos de miles de personas con una sola muestra", dice Rolf Halden, director del Centro de Biodiseño para Ingeniería de Salud Ambiental de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe, quien discutió la viabilidad de esta técnica el 22 de abril en la revista Ciencia del medio ambiente total. "Obtiene información que no puede ser producida por ningún otro medio".
En los Estados Unidos, el distanciamiento social agresivo es comenzando a disminuir la propagación de COVID-19 en algunos lugares. Sin embargo, la mayoría de la población sigue siendo susceptible, incluidas las personas en las regiones más afectadas. Esto significa que el virus que causa COVID-19, oficialmente conocido como SARS-CoV-2, continuará infectando a las personas en el futuro previsible.
Para evitar un aumento inmediato en los casos de COVID-19 a medida que facilitamos el distanciamiento social y las órdenes de quedarse en casa, necesitaremos saber exactamente dónde circula el virus. Eso significa hacer pruebas generalizadas para COVID-19, luego aislar rápidamente a las personas que dan positivo e identificar a todos los demás que podrían haber infectado.
Esto no será tarea fácil. Estados Unidos se ha quedado atrás de muchas otras naciones en las pruebas de personas para COVID-19. Los esfuerzos de prueba han aumentado en las últimas semanas y desde fines de marzo, los EE. UU. Han estado promediando 150,000 pruebas por día. Sin embargo, los investigadores de la Universidad de Harvard. recientemente estimado que el país tendría que realizar hasta 20 millones de pruebas de diagnóstico al día para reabrir por completo la economía.
El nuevo coronavirus también es un germen difícil de rastrear. Se puede propagar a través de las comunidades sin ser detectado porque muchas personas que lo contraen tienen síntomas leves o ninguno. COVID-19 también puede ser más contagioso temprano en la enfermedad, antes de que las personas se den cuenta de que están enfermas. Y puede pasar más de una semana antes de que algunas personas comiencen a sentirse enfermas, lo que significa que hay un retraso entre cuando alguien se infecta y cuando reciben un diagnóstico oficial.
Entra en la caca. Halden y otros científicos han estado inspeccionando las aguas residuales durante años para encontrar pistas sobre la salud y el comportamiento general de los residentes de una comunidad, una práctica conocida como epidemiología basada en aguas residuales. Nuestras aguas residuales ofrecen una imagen cruda, pero anónima, de lo que la gente consume, de la cafeína. a los opioides. Los científicos también pueden detectar restos de medicamentos u hormonas que podrían indicar que las personas están enfermas o estresadas, pesticidas y otros productos químicos nocivos, y virus que causan enfermedades como la polio.
Los investigadores ahora están centrando su atención en la pandemia de COVID-19. El muestreo regular de aguas residuales podría dar a los funcionarios de salud pública una advertencia temprana de que el coronavirus está en aumento en sus comunidades, dice Halden. Dependiendo de en qué parte del sistema de alcantarillado los investigadores recolectan estas muestras, podrían identificar grupos de infecciones en una ciudad, vecindario o complejo de apartamentos. Una vez que se han concentrado en un punto de acceso, los expertos pueden intensificar sus esfuerzos para evaluar COVID-19 en esa comunidad y rastrear sus contactos.
"Podemos tomar una muestra en la planta de tratamiento de aguas residuales y luego llevarla al laboratorio y dentro de las 24 horas tenemos los resultados", dice Halden. "Podremos hacer más pruebas más rápido y luego colocar nuestros recursos exactamente donde se necesitan".
Él y sus colegas han comenzado a analizar las aguas residuales alrededor de Tempe para el SARS-CoV-2. Utilizan el mismo tipo de pruebas que diagnostican a las personas con COVID-19 mediante la detección de fragmentos de ARN del virus. Mientras más material genético aparezca en una muestra, es probable que haya más personas en el área infectadas.
Otros equipos también informaron haber encontrado el nuevo coronavirus en las aguas residuales de Massachusetts, los Países Bajos, Australia y Francia. Juntos, los hallazgos demuestran que se excreta suficiente virus en las heces, y que al menos parte de su material genético persiste el tiempo suficiente, para que los científicos lo midan después de que haya viajado por las alcantarillas de una comunidad.
En su nuevo estudio, Halden y su colega de ASU, Olga Hart, ejecutaron modelos de computadora que predijeron cuán sensibles podrían ser estas pruebas en diferentes ciudades. Dependiendo de la temperatura y otras condiciones locales, en teoría debería ser posible detectar el nuevo coronavirus incluso si fue excretado por una sola persona infectada y luego mezclado con la caca de entre 100 y 2 millones de otras personas.
Los investigadores también calcularon algunos números para descubrir cuánto dinero podría ahorrar el muestreo de aguas residuales en los EE. UU. Calcularon que debería ser posible recopilar datos fecales de las 15.014 plantas de tratamiento de aguas residuales de la nación en varios días. Esta pantalla cubriría aproximadamente el 70 por ciento de la población de los Estados Unidos; Debido a que los sistemas sépticos no transportan sus desechos a las plantas de tratamiento, las personas que los usan no estarían representados. Toda la empresa costaría alrededor de $ 225,000. Por el contrario, el equipo estimó que las pruebas de diagnóstico para los aproximadamente 330 millones de estadounidenses costarían alrededor de $ 3.5 mil millones. Las pruebas de aguas residuales nunca podrían reemplazar completamente las pruebas de diagnóstico tradicionales. Es importante destacar que el muestreo de aguas residuales no puede identificar qué individuos están infectados. Pero el muestreo de aguas residuales haría que las pruebas de diagnóstico sean más eficientes al indicar dónde los funcionarios deberían evaluar a las personas más agresivamente.
Halden cree que las aguas residuales también pueden responder algunas otras preguntas sobre la pandemia. Él y sus colegas ya habían estado examinar los rastros de alcohol, nicotina y cafeína que aparecen en las aguas residuales. Antes de que golpeara COVID-19, el equipo también recolectó muestras de aguas residuales en la ciudad de Tempe. Esperan usar estas muestras para rastrear cómo cambia la salud de la ciudad antes, durante y después de la pandemia.
"Ahora que todo está cambiando y que cada normalidad ha desaparecido de nuestras vidas, estamos interesados en medir en comunidades como Tempe cómo el virus afecta nuestra salud independientemente de la infección directa, pero solo nuestra capacidad de continuar normalmente", dice Halden.
Mientras tanto, los investigadores en París han rastreado la presencia de SARS-CoV-2 en las heces en el transcurso de un mes, del 5 de marzo al 7 de abril. Vieron que la concentración de material genético del SARS-CoV-2 aumentó antes del aumento de la ciudad en los casos fatales de COVID-19. Si bien los hallazgos son preliminares y aún no se han sometido al proceso de revisión por pares, se suman a la evidencia de que las aguas residuales podrían proporcionar una advertencia temprana de que un brote es inminente. El equipo ha rastreado previamente virus transmitidos por el agua en el río Sena.
"La epidemiología basada en aguas residuales es una herramienta poderosa (durante) los eventos epidémicos", dijo Laurent Moulin, microbiólogo de la empresa pública de agua de la ciudad, Eau de Paris, en un correo electrónico a Popular Science. El y sus colegas describió sus resultados el 17 de abril en el servidor de preimpresión medRxiv. "La concentración de ARN viral en las aguas residuales se correlaciona con el estado epidémico de la población vinculada a la red de aguas residuales".
Él y sus colegas pudieron detectar el virus que fluye de partes de la ciudad donde menos de 100 personas dieron positivo para COVID-19. Sin embargo, en muestras con ARN escaso, fue difícil obtener un recuento exacto de cuánto virus flotaba.
Los científicos en Brisbane, Australia, también han encontrado dificultades para analizar muestras donde el virus está presente en bajas concentraciones.
"Si conocemos el nivel de SARS-CoV-2 en las aguas residuales, podríamos estimar aproximadamente cuántos están infectados", dijo Warish Ahmed, científico investigador principal en el programa de contaminantes y biotecnologías en CSIRO Land and Water, una subunidad de la agencia nacional de ciencias de Australia. El y sus colegas hizo el primer informe de SARS-CoV-2 en aguas residuales australianas el 18 de abril en Ciencia del medio ambiente total. "El siguiente paso es refinar los métodos para la detección sensible del SARS-CoV-2 en las aguas residuales y desarrollar la capacidad para ofrecer un programa de vigilancia de COVID-19 en la comunidad".
Existen otros desafíos para utilizar la epidemiología basada en aguas residuales para rastrear COVID-19. El clima e incluso el diseño geográfico de una ciudad pueden influir en la cantidad de ARN que los investigadores pueden detectar en una muestra.
"Hay mucha celebración en este momento de que el virus se puede medir en las aguas residuales y estamos igualmente orgullosos de hacerlo en nuestros laboratorios", dice Halden. "Pero también es importante comprender cuáles son las limitaciones con respecto a los datos que tenemos".
Cuando fluye a través de las alcantarillas, el virus tendrá más tiempo para descomponerse antes de que pueda tomarse una muestra si proviene de un vecindario lejos de la planta de tratamiento. Esto también significa que las personas infectadas que viven cerca de la planta de tratamiento crearán una señal más fuerte que las que usan los baños en las afueras de la ciudad. Por lo tanto, puede ser fácil sobreestimar o subestimar cuántas personas están enfermas, dependiendo de qué tan lejos de la planta se encuentre el punto de acceso.
Los virus también se degradan más rápidamente a temperaturas más altas. Esto significa que en climas cálidos o durante los días típicos de verano, es más probable que los virus excretados por personas más alejadas del sitio donde se recolectan las aguas residuales se descompongan antes de llegar. "Dependiendo de la temporada, puedes mirar más lejos, o no tan lejos, en la comunidad", dice Halden.
Puede parecer preocupante que el SARS-CoV-2 pueda persistir en las aguas residuales el tiempo suficiente para ser detectado. Sin embargo, estos fragmentos de material genético no indican necesariamente la presencia de un virus vivo o activo.
"Significa que podemos medir la 'placa de matrícula' del virus", dice Halden. "La información genética todavía está flotando, pero no implica que el automóvil que se adjuntó previamente a esa matrícula esté intacto".
Se necesitarán estudios futuros para determinar si el virus aún puede crecer después de pasar por las plantas de tratamiento de aguas residuales. El equipo en París está investigando si los virus que aparecen en las aguas residuales siguen siendo infecciosos, dijo en un correo electrónico Sebastien Wurtzer, virólogo de Eau de Paris y coautor de los hallazgos recientes.
Él y sus colegas ahora están trabajando en un sistema nacional para monitorear el SARS-CoV-2 en aguas residuales. Halden y Ahmed también esperan ampliar la búsqueda del nuevo coronavirus en las tuberías de alcantarillado de su país y más allá.
"Deberíamos llevar esta tecnología a otras ciudades lo más rápido posible", dice Halden. "Creo que solo tenemos que organizarnos".