Сточные воды помогут понять истинные масштабы эпидемии коронавируса

Более десятка исследовательских групп по всему миру приступили к изучению сточных вод на предмет присутствия в них следов нового коронавируса. По их мнению, это может стать одним из способов оценить общее число зараженных в том или ином сообществе, поскольку обследовать всех людей на коронавирусную инфекцию попросту невозможно. По словам ученых, этот метод также можно использовать, чтобы, если коронавирус вернется, обнаружить его еще до появления симптомов у людей. К настоящему моменту ученые уже обнаружили следы этого вируса в сточных водах в Нидерландах, Соединенных Штатах и Швеции.

Анализ сточных вод — использованной воды, которая проходит через канализационную сеть и поступает на очистные предприятия, — один из способов, позволяющий исследователям отследить инфекции, которые выделяются с мочой и фекалиями, такие как SARS-CoV-2.

На одну водоочистную станцию поступают сточные воды примерно от миллиона человек, как сказал Гертъян Медема (Gertjan Medema), микробиолог из Института исследований воды KWR (KWR Water Research Institute) в Ньювегейне, Нидерланды. Анализ сточных вод в таких объемах позволяет точнее оценить масштабы распространения коронавирусной инфекции, нежели тестирование людей, потому что мониторинг сточных вод дает возможность учесть те случаи, когда людей не тестировали на коронавирусную инфекцию, и когда у людей были лишь легкие симптомы заболевания. Медема обнаружил генетический материал SARS-CoV-2 — РНК вируса — в пробах, взятых на нескольких водоочистных станциях в Нидерландах. «Органы здравоохранения видят только вершину айсберга».

По словам ученых, чтобы точно оценить масштабы распространения инфекции в том или ином сообществе, опираясь на образцы сточных вод, необходимо выяснить, сколько именно РНК вируса выделяется с калом и рассчитать количество зараженных людей в этом сообществе на основе данных о концентрации РНК вируса в образцах сточных вод.

Кроме того, ученым нужно будет убедиться, что они анализируют репрезентативные пробы вод с содержащимися в них экскрементами людей, а не выборочные образцы, и что их тесты позволяют обнаруживать низкие концентрации РНК вируса, как сказали ученые, представляющие Квинслендский альянс экспертов по гигиене окружающей среды (Queensland Alliance for Environmental Health Sciences) в Австралии — исследовательский центр, который консультирует правительство страны по вопросам экологической санитарии. По их словам, очень важно, чтобы мониторинг сточных вод, — если его начнут проводить в значительных масштабах, — не перетягивал на себя ресурсы, необходимые для проведения тестов у людей.

Часть усилий по отслеживанию распространения вируса тормозится из-за закрытия университетов и лабораторий, а также из-за ограниченности запасов реагентов, необходимых для проведения исследований, — тех же реагентов, которые используются в клиниках и которых уже не хватает, как сказал Кайл Бибби (Kyle Bibby), специалист по охране окружающей среды в университете Нотр-Дам в штате Индиана. «Мы не хотим усугублять глобальную нехватку ресурсов», — сказал он.

Ранние свидетельства обнаружения

Меры по контролю распространения инфекций, такие как социальное дистанцирование, вероятно, позволят справиться с текущей пандемией, однако вирус может вернуться, как только эти меры будут отменены. Постоянный мониторинг сточных вод может служить неинвазивным инструментом раннего предупреждения, как сказала Ана Мария де Рода Хусман (Ana Maria de Roda Husman), эксперт по инфекционным заболеваниям из Национального института общественного здоровья и окружающей среды (National Institute for Public Health and the Environment) в Бильтховене, Нидерланды. Ранее этот институт исследовал сточные воды, чтобы контролировать ситуацию со вспышками норовируса, устойчивых к антибиотикам бактерий, полиовируса и кори.

Группа экспертов под руководством Хусман обнаружила следы SARS-CoV-2 в сточных водах аэропорта Схипхол в Тилбурге спустя всего четыре дня после того, как в Нидерландах был подтвержден первый случай заболевания. Теперь ученые планируют исследовать сточные воды в столицах всех 12 провинций Нидерландов, а также в других городах, где до сих пор не было зафиксировано ни одного подтвержденного случая. Группа ученых под руководством Медемы обнаружила РНК коронавируса в сточных водах города Амерсфоорт еще до того, как там подтвердились первые случаи заражения.

Как показали исследования, следы SARS-CoV-2 появляются в фекалиях уже на третий день после заражения, то есть гораздо раньше, чем возникают симптомы, достаточно выраженные для того, чтобы отправить человека в больницу и поставить ему официальный диагноз (такие симптомы могут появиться спустя две недели), как объяснила Тамар Кон (Tamar Kohn), вирусолог из Швейцарского федерального института технологий в Лозанне. По ее словам, отслеживание концентрации частиц вируса в сточных водах позволит чиновникам системы здравоохранения принимать обоснованные решения касательно введения таких мер, как изоляция. «Промедление в семь-десять дней может существенным образом повлиять на тяжесть этой эпидемии».

Более раннее обнаружение коронавируса в том или ином сообществе позволит ограничить негативные последствия COVID-19 для здоровья людей и экономики, особенно если этот вирус вернется в следующем году, как объяснил Бибби.

Мониторинг сточных вод уже несколько десятилетий применяется для того, чтобы оценивать успешность кампаний по вакцинации от полиовируса, как сказал Чарльз Герба (Charles Gerba), микробиолог из университета Аризоны в Тусоне. Этот подход можно использовать для оценки эффективности таких мер, как социальное дистанцирование, добавил Герба, который обнаружил следы SARS-CoV-2 в неочищенных сточных водах в Тусоне.