Erik Jepsen
Índice
Principais conclusões
- Testar águas residuais para COVID-19 é uma maneira eficaz de rastrear possíveis surtos.
- Graças a um método aprimorado, esse tipo de vigilância pode ser feito de forma mais rápida, eficiente e barata.
- A melhoria no processo permite que dezenas de amostras de esgotos e estações de tratamento de esgoto sejam testadas todos os dias, em vez de apenas algumas.
- Testes rápidos de águas residuais também podem ser usados para detectar e rastrear outros surtos virais no futuro.
No início da pandemia, os cientistas recorreram às águas residuais como um sistema de alerta para surtos de COVID-19. Testar amostras de águas residuais para a presença do vírus provou ser útil para identificar um edifício ou área onde a COVID-19 já está presente, mesmo que os portadores sejam assintomáticos. O método foi implementado em todos os lugares, de faculdades a comunidades locais.
Mas esse método tem uma falha significativa: sua velocidade. Agora, uma equipe da Escola de Medicina da Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD) encontrou uma maneira de acelerar o processo de detecção e fornecer dados precisos mais rapidamente.
O processo original era lento porque amostras de águas residuais ou esgoto são diluídas e devem ser concentradas, o que leva muitas etapas e usa muitos recursos, Smruthi Karthikeyan, PhD, engenheira ambiental e pesquisadora de pós-doutorado na Escola de Medicina da UCSD, conta à Health Life Guide. Karthikeyan é o autor principal de um relatório do processo publicado este mês no periódico mSystems .
Acelerando o processo
Diferentemente de um cotonete nasal, que coleta uma pequena amostra de muco, uma amostra de águas residuais de um esgoto ou estação de tratamento de esgoto é diluída depois de ter sido misturada com todo o resto que foi pelo ralo.
Amostras de águas residuais precisam ser concentradas para que o SARS-CoV-2, o vírus que causa a COVID-19, se presente, seja mais fácil de encontrar. Mas havia uma necessidade de um método mais rápido para concentrar essas amostras e encontrar o RNA do vírus. Os pesquisadores estavam especificamente interessados em encontrar um método que pudesse ser feito simultaneamente em muitas amostras e pudesse fornecer resultados precisos no mesmo dia.
Para acelerar o processo, Karthikeyan e sua equipe recorreram a alguma assistência robótica que ela já tinha em seu laboratório. Antes do início da pandemia, sua pesquisa se concentrou no microbioma intestinal, uma área de estudo que também envolve o exame de amostras de esgoto. Ao modificar esse sistema, eles conseguiram extrair rapidamente o RNA das amostras de águas residuais e executar uma reação em cadeia da polimerase (PCR) para procurar genes de assinatura da COVID-19.
Em sistemas usados anteriormente para vigilância de águas residuais, as amostras de água eram concentradas usando métodos de filtragem ou precipitação, o que levava tempo e muitos recursos para executar os testes.
Em vez disso, esse sistema de alto rendimento usa esferas magnéticas que se ligam preferencialmente a pedaços do vírus, explica Karthikeyan. O processador robótico então pega as esferas usando uma cabeça magnética, deixando todo o resto para trás.
“Dessa forma, você seleciona apenas o vírus e não pega todo o lixo”, ela diz. “Isso aumenta suas chances de encontrar o vírus, mesmo em um sistema diluído.” As amostras concentradas são então testadas para três alvos genéticos diferentes no genoma da COVID-19 usando testes de PCR.
O que é triagem de alto rendimento?
A triagem de alto rendimento usa equipamentos automatizados para testar rapidamente milhares a milhões de amostras para atividade biológica no organismo, celular, via ou nível molecular.
O sistema aprimorado aumenta muito a velocidade dos testes.
“[Anteriormente] eu não conseguia fazer mais de 10 amostras em um dia. Levava horas para fazer a mesma coisa”, diz Karthikeyan. “Com isso, podemos fazer 120 amostras em 4,5 horas, do recebimento da amostra até a detecção real de PCR.”
Esse processo tem o benefício adicional de ser mais barato, pois requer menos recursos e menos pessoas para executar o teste, ela acrescenta. O teste pode ser feito em amostras de águas residuais de até 10 mililitros de volume.
A precisão dos resultados com esse método também é alta. O teste rápido permite que os pesquisadores prevejam o que vai acontecer com a disseminação da COVID-19 com uma semana de antecedência com boa precisão e três semanas de antecedência com precisão razoável, de acordo com uma declaração da Escola de Medicina da UCSD .
O que isso significa para você
A vigilância de águas residuais para COVID-19 é um lembrete de que o vírus pode se espalhar mesmo quando os indivíduos não apresentam sintomas. É importante continuar tomando as precauções de segurança necessárias, como usar máscara, distanciamento social e lavar as mãos para manter você e sua comunidade seguros.
Uma história de sucesso
Os testes de águas residuais de dormitórios e outros edifícios da UCSD estão em andamento desde julho de 2020. Uma equipe liderada por Rob Knight, PhD, professor e diretor do Centro de Inovação do Microbioma da UCSD, descobriu a técnica.
Um mês após a escola começar a monitorar as águas residuais, eles detectaram um caso assintomático positivo e a universidade conseguiu enviar alertas para as pessoas nos prédios afetados. Isso facilitou o teste direcionado de indivíduos em uma determinada área, em vez de tentar testar todos no campus. Os resultados da triagem agora são disponibilizados em um painel público .
Outras universidades, como a University of Arizona, estão usando testes de águas residuais para rastrear a disseminação da COVID-19. A cidade de Nova York até monitora a COVID-19 em amostras de suas 14 estações de tratamento de águas residuais.
O sistema da UCSD permite que mais amostras de água sejam testadas rapidamente, dando às autoridades de saúde pública uma visão da disseminação do vírus antes que as pessoas possam ficar clinicamente doentes. “Não acho que alguém esteja fazendo isso em uma escala como essa”, diz Karthikeyan.
O sistema usado na UCSD pode detectar até mesmo um único caso de COVID-19 em um prédio com mais de 400 residentes. Em uma população jovem, como o corpo estudantil da UCSD, pessoas infectadas geralmente são assintomáticas, mas ainda estão espalhando o vírus, diz Karthikeyan. No momento em que um portador assintomático se torna sintomático ou espalha o vírus para alguém que mostra sintomas de infecção, o vírus pode ter se espalhado exponencialmente.
Karthikeyan e seus colegas estão atualmente testando amostras de águas residuais para o Condado de San Diego. A estação de tratamento de águas residuais em Point Loma processa esgoto para mais de 2,2 milhões de pessoas, permitindo que amostras sejam coletadas em um local para toda a área de serviço. É difícil e caro conduzir testes para o vírus em toda a população, mas usar testes de águas residuais como uma técnica de vigilância permite que as autoridades de saúde pública restrinjam as áreas onde os testes são cruciais.
O Condado de San Diego quer que a equipe da UCSD não apenas detecte o vírus, mas também sequencie o genoma do vírus para ver quais variantes do vírus podem estar circulando, diz Karthikeyan. “Agora faremos sequenciamento do genoma em larga escala”, ela acrescenta.
Esse tipo de vigilância de águas residuais pode ser adaptado para conduzir a vigilância de qualquer vírus eliminado nas fezes, diz Karthikeyan, acrescentando que pode ser usado em muitos tipos de epidemias de doenças infecciosas e pode ajudar a detectar futuras pandemias mais cedo.
As informações neste artigo são atuais na data listada, o que significa que informações mais recentes podem estar disponíveis quando você ler isto. Para as atualizações mais recentes sobre a COVID-19, visite nossa página de notícias sobre o coronavírus .