Rioolonderzoek kan worden gebruikt om ziekten vroegtijdig op te sporen. (Shutterstock)
De COVID-19-pandemie heeft de belangstelling voor afvalwatersurveillance weer aangewakkerd, waarbij rioleringssystemen worden gecontroleerd op de aanwezigheid van virussen, bacteriën en andere pathogenen. In onbehandeld afvalwater zijn niet-infectieuze fragmenten van het genetisch materiaal van het virus aangetroffen in Italië, Spanje, Frankrijk, de Verenigde Staten en Canada.
Verschillende steden gebruiken nu de aanpak om de infectie op te sporen, inclusief Ottawa. Minstens een De Amerikaanse universiteit heeft afvalwatersurveillance gebruikt om een COVID-19-uitbraak te identificeren, het laten testen en in quarantaine plaatsen van de bijna 300 studenten die in vier campuswoningen wonen - en de verspreiding ervan stoppen.
Als microbioloog met expertise in het bewaken van door voedsel overgedragen ziekteverwekkers, zoals Salmonella en E. coli, Ik ben altijd geïnteresseerd in betere manieren om infecties in populaties te identificeren.
Ziekte-identificatie momenteel afhankelijk van zieke mensen om medische hulp te zoeken. Maar veel zieke mensen zoeken geen hulp en ambtenaren zijn zich mogelijk dagen of weken niet bewust van ziektes of uitbraken, wat tot meer ziekte en overlijden leidt. Om uitbraken van infectieziekten, zoals COVID-19, aan te pakken, hebben we actieve bewakingssystemen nodig die niet afhankelijk zijn van de acties van zieke mensen.
Afvalwatersurveillance voor ziektedetectie
Afvalwatersurveillance werkt omdat veel infectieuze agentia worden uitgescheiden in lichaamsvloeistoffen, voor en tijdens actieve infectie. Wanneer deze vloeistoffen de riolering binnenkomen, worden ze naar een centrale afvalwaterzuiveringsinstallatie getransporteerd voor verwerking waar ze kunnen worden gedetecteerd.
Het nut van afvalwatersurveillance werd voor het eerst erkend in de jaren zestig, toen onderzoekers van de Yale University er werk van maakten verschillende experimenten om de doeltreffendheid van poliovaccinatiecampagnes te beoordelen. Ze testten het rioolwater in Middletown, Conn., Voor, tijdens en na het vaccinatieprogramma op verschillende stammen van het poliovirus.
Rioolmonsters worden verzameld in de slaapzalen van de Utah State University, op 2 september 2020. (AP Foto / Rick Bowmer)
Vijfendertig jaar later werd de gevoeligheid van afvalwaterbewaking voor het monitoren van vaccinatieprogramma's tegen poliovirus bevestigd in een elegante studie die bekend werd als de Helsinki-poliovirus-experiment.
Wetenschappers spoelden een poliovaccin door een toilet op 20 kilometer afstand van een afvalwaterzuiveringsinstallatie. De onderzoekers verzamelden vervolgens gedurende vier dagen afvalwatermonsters van de faciliteit en toonden aan dat ze het vaccin nog steeds konden detecteren nadat 800 miljoen liter afvalwater door het systeem was gegaan. Ze concludeerden dat één besmette persoon die het poliovirus verloor, kon worden opgespoord in een gemeenschap van 10,000 inwoners.
Ander onderzoek toonde aan dat uitbraken konden worden voorspeld door afvalwater te monitoren. In Israël bijvoorbeeld in de jaren zeventig was het besmettelijk poliovirus gedetecteerd in rioolwater negen dagen voordat artsen het eerste geval identificeerden. Deze aanpak werd later aangepast aan het succes van poliovaccin-campagnes internationaal volgen.
Monitoring van afvalwater als een systeem voor vroegtijdige waarschuwing
Deze experimenten legden de basis voor het gebruik van afvalwater om andere ziekten te monitoren.
In 2013, onderzoekers in Zweden meldde dat toezicht op het afvalwater vroegtijdig waarschuwde voor uitbraken van norovirus en hepatitis A-virus, twee oorzaken van door voedsel overgedragen virale ziekten. Tussen januari en mei 2013 werden dagelijks afvalwatermonsters verzameld om de twee weken bij een afvalwaterzuiveringsinstallatie in Göteborg. Met behulp van een techniek die de polymerasekettingreactie of PCR wordt genoemd, ontdekten de onderzoekers het genetisch materiaal van het norovirus twee tot drie weken voordat ze zieke mensen identificeerden.
Meerdere stammen (genetische typen) van het hepatitis A-virus werden ook gedetecteerd in afvalwatermonsters met behulp van PCR, en aanvullende analyse toonde aan dat twee stammen betrokken waren bij een aanhoudende uitbraak in Scandinavië en in Göteborg in het voorjaar van 2013.
Onderzoekers in Italië gebruikten een vergelijkbare benadering om aan te tonen dat ziekenhuispatiënten met diarree met een onbekende oorzaak in feite besmet waren met norovirussen.
Toezicht op sociale media
Een beperking van afvalwatersurveillance is dat het de daadwerkelijke mensen die besmet zijn niet kan identificeren. "Social media syndromic analysis", waarbij in posts op sociale media wordt gezocht naar beschrijvingen van symptomen die consistent zijn met een bepaalde ziekte, is naar voren gekomen als een effectieve tool voor surveillance van infectieziekten, waaronder COVID-19.
Door afvalwatermonitoring en analyse van sociale media samen te brengen, kunnen uitbraken in de gemeenschap worden opgespoord die anders misschien onopgemerkt waren gebleven, omdat de aanpak geïnfecteerde mensen identificeert die nog geen symptomen vertonen (presymptomatisch) of die geen symptomen vertonen (asymptomatisch). (Beide groepen kunnen het virus verspreiden.) Deze informatie kan door volksgezondheidsfunctionarissen worden gebruikt om fysieke afstand en andere isoleringspraktijken te versterken, zoals gericht testen van individuen om de verspreiding van de ziekte in de gemeenschap te beperken.
Toenemende internationale reizen en globalisering hebben geleid tot een snelle verspreiding van infectieziekten. Om dit te bestrijden, moet wereldwijde surveillance van infectieziekten in realtime of bijna realtime worden uitgevoerd en verder gaan dan alleen het monitoren van het aantal geïnfecteerde mensen, maar ook de mogelijkheid om snel nieuwe ziektepatronen te herkennen. De lage kosten, snelheid en het vermogen van afvalwatersurveillance om opkomende ziekteverwekkers op te sporen voordat ze endemisch worden, verbetert het vermogen om onverwijld op ziekte-uitbraken te reageren, waardoor wereldwijde ziekte en sterfte afneemt.
Over de auteur
Lawrence Goodridge, professor, voedselveiligheid, Universiteit van Guelph
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
Related Books:
Het lichaam houdt de score bij: Brain Mind and Body in the Healing of Trauma
door Bessel van der Kolk
Dit boek onderzoekt de verbanden tussen trauma en fysieke en mentale gezondheid en biedt inzichten en strategieën voor genezing en herstel.
Klik voor meer info of om te bestellen
Adem: de nieuwe wetenschap van een verloren kunst
door James Nestor
Dit boek verkent de wetenschap en praktijk van ademhalen en biedt inzichten en technieken voor het verbeteren van de fysieke en mentale gezondheid.
Klik voor meer info of om te bestellen
De plantenparadox: de verborgen gevaren van 'gezond' voedsel dat ziekten en gewichtstoename veroorzaakt
door Steven R. Gundry
Dit boek onderzoekt de verbanden tussen voeding, gezondheid en ziekte en biedt inzichten en strategieën om de algehele gezondheid en het welzijn te verbeteren.
Klik voor meer info of om te bestellen
De immuniteitscode: het nieuwe paradigma voor echte gezondheid en radicale antiveroudering
door Joël Greene
Dit boek biedt een nieuw perspectief op gezondheid en immuniteit, gebaseerd op principes van epigenetica en biedt inzichten en strategieën voor het optimaliseren van gezondheid en veroudering.
Klik voor meer info of om te bestellen
De complete gids voor vasten: genees uw lichaam door middel van intermitterend, afwisselende dagen en langdurig vasten
door dr. Jason Fung en Jimmy Moore
Dit boek onderzoekt de wetenschap en praktijk van vasten en biedt inzichten en strategieën voor het verbeteren van de algehele gezondheid en welzijn.
