Когда Вариш Ахмед начинал свою карьеру, он не мог представить, что одним из важнейших его занятий будет фильтрование литров неочищенных сточных вод, собранных из труб штата Квинсленд в Австралии. — говорит Ахмед, главный научный сотрудник Научно-промышленной исследовательской организации Содружества (CSIRO) по охране окружающей среды в городе Брисбен. — Но я считаю его важным способом узнать о здоровье общества. Это как поиск жидкого золота».
Но недавно, особенно после пандемии Covid-19, органы здравоохранения во всем мире стали осознавать, что исследования материалов, присутствующих в сточных водах, можно использовать для наблюдения за значительно большее количество инфекционных заболеваний в режиме реального времени.
Проект, который Ахмед со своей командой организовал в сотрудничестве с Университетом Квинсленда, исследовал уровни различных респираторных патогенов, таких как грипп, SARS-CoV-2, вызываемый Covid-19, и RSV или респираторно-синцитиальный вирус .
Все эти микроорганизмы выделяются через кишечник инфицированных людей и попадают в сточные воды, собираемые со всего штата. RSV представляет особый интерес из-за высокой смертности, которую он вызывает среди пожилых людей, особенно тех, кто уже страдает заболеваниями сердца и легких.
Исследователей интересует не просто наличие конкретного возбудителя, а его концентрация.
«Концентрация очень важна для отслеживания роста или снижения заболеваемости, — говорит Ахмед. — Повышенные концентрации вирусных частиц могут свидетельствовать об усиленном высвобождении вируса в обществе».
Когда эта информация поступает в отделы здравоохранения в регионе, она становится ключевым механизмом раннего предупреждения о резком росте распространенности определенного инфекционного заболевания. И теперь новые технологические платформы делают сбор данных еще более эффективным. Традиционно наблюдение за сточными водами включало неприятную и опасную работу по сбору проб вручную. Но в Квинсленде каждая канализационная труба теперь оснащена автоматическим пробоотборником, собирающим пробы ежечасно в течение суток.
Потом их смешивают, чтобы получить смесь, которую можно проанализировать с помощью ПЦР-тестов – молекулярного метода, который можно использовать для идентификации фрагментов генетического материала.
В США Центры по контролю и профилактике заболеваний организовали национальную систему надзора за сточными водами для регулярного тестирования на различные патогены, в частности обезьянью оспу, с использованием технологии, предоставленной компанией Verily, принадлежащей Alphabet.
Другие стартапы, такие как Biobot, который начался в Массачусетском технологическом институте, стремятся расширить наблюдение за сточными водами во всем мире с помощью платформы, которая может не только обнаруживать респираторные вирусы в сточных водах, но и заболевания, которые распространяются через желудочно. -кишечный тракт, такие как норовирус, а также побочные продукты метаболизма наркотиков, таких как кокаин, фентанил, метамфетамин и никотин.
«С помощью сточных вод можно обеспечить наблюдение за городами-миллионниками, используя образцы только из нескольких мест», — говорит Джошуа Леви из Scripps Research, некоммерческого биомедицинского института в Сан-Диего.
«Нужно намного меньшее количество образцов, чтобы охарактеризовать местную динамику патогенов, по сравнению с дорогими и большими объемами мазков из носа или заборов крови, которые часто достаточно серьезно зависят от тяжести заболевания. В сточных водах можно обнаружить даже бессимптомные инфекции».