Ciudades de Idaho rastrean el COVID-19 en un lugar inusual: sus aguas residuales
Algunas cuidades de Idaho — incluyendo Boise, Moscow, Coeur d’Alene, Twin Falls y Lewiston — se han esforzado por proporcionar nueva información sobre el COVID-19 a sus distritos de salud a través de una fuente inusual: sus aguas residuales.
Las aguas residuales capturan una gran cantidad de información de sus comunidades, y el coronavirus no es una excepción.
¿Cómo se detecta el virus en las aguas residuales y cómo se usa esa información? Hablamos con funcionarios de la ciudad y científicos en Boise y Moscow para averiguarlo.
Por qué es una buena idea buscar coronavirus en las aguas residuales
Es posible que los residentes no se den cuenta, pero los sistemas de alcantarillado contienen una foto instantánea de la vida de una comunidad. Si usted se ducha o va al baño con regularidad, la información sobre los productos que usa o su estado de salud, junto con la de sus vecinos, se acumula en las aguas residuales.
Aunque es un campo relativamente nuevo, la epidemiología basada en las aguas residuales — el análisis de las aguas residuales para obtener datos sobre los hábitos de una comunidad — ya había demostrado su utilidad para informar sobre niveles de consumo de drogas en distritos antes de la pandemia.
Con el descubrimiento de que alrededor del 41% de los pacientes con infecciones confirmadas por coronavirus pueden eliminar el virus en sus heces, las aguas residuales surgieron como una herramienta increíblemente útil con la que los funcionarios de la ciudad pueden obtener información muy necesaria sobre el avance de la pandemia en sus comunidades.
En marzo, una empresa con sede en Boston llamada Biobot Analytics publicó un método para aislar el virus en las aguas residuales, y encabezó una campaña nacional que agregó 400 ciudades en 42 estados a su programa de pruebas en aguas residuales.
“Había muchas preguntas y no muchos datos o respuestas”, dijo Haley Falconer, gerente ambiental del departamento de obras públicas de la ciudad de Boise.
“La organización que originalmente estaba haciendo las pruebas es una con la que habíamos trabajado en el pasado, y también teníamos ciudadanos que nos enviaban correos electrónicos pidiéndonos que participáramos”, dijo Falconer sobre lo que llevó a la ciudad a decidirse a realizar pruebas con Biobot.
Boise está probando en dos instalaciones, una en Lander Street y otra en West Boise Water Renewal Facility. Estos sirven a toda la ciudad de Boise, así como a Eagle y a Garden City.
La ciudad de Moscow también comenzó a hacer pruebas con Biobot en mayo, que en ese momento ofrecía pruebas subsidiadas. Según Tyler Palmer, era importante que la ciudad estableciera una línea base para la presencia del virus mientras los estudiantes de la Universidad de Idaho estaban fuera. Ellos quieren detectar cómo cambia una vez que los estudiantes regresen para el semestre de otoño. Palmer es el supervisor municipal adjunto de obras y servicios públicos en la ciudad de Moscow.
Moscow tiene una planta de tratamiento de aguas residuals para toda la ciudad.
Aunque los análisis iniciales se hicieron a través de Biobot, Boise y Moscow cambiaron sus proveedores de servicios por la Universidad de Missouri y la Universidad de Idaho, respectivamente, en un intento por reducir los costos de las pruebas.
Los protocolos para la detección del coronavirus en aguas residuales aún están en desarrollo
El método inicialmente descrito por Biobot para detectar coronavirus en aguas residuales es relativamente sencillo. Sin embargo, a medida que la gente empezó a adaptarlo a sus necesidades específicas, han surgido muchas otras formas de obtener los mismos resultados.
Uno de los desafíos de implementar las pruebas de COVID-19 en muestras de aguas residuales es que aún no existe una metodología estándar, dijo Thibault Stalder, asistente de investigación de la Universidad de Idaho. Stalder lidera el proyecto de análisis de aguas residuales en UI, que combina los esfuerzos de microbiólogos, virólogos, matemáticos e ingenieros ambientales.
Hacer la prueba de coronavirus en aguas residuales es muy diferente a hacerla a partir de una muestra recién tomada de un paciente. En contraste con las pruebas realizadas con hisopos en la garganta, el virus en el agua residual está diluido, extremadamente sucio y parcialmente destruido. Los biólogos moleculares no están acostumbrados a trabajar con muestras en tan malas condiciones.
Es por eso que el paso inicial de todo el proceso consiste en concentrar el material genético presente en la muestra, que puede provenir de humanos, bacterias y virus, entre otros. Esto se hace filtrando la muestra y recolectando los sólidos filtrados del agua. Luego, los científicos usan alcoholes para separar el material genético del resto.
El material genético del coronavirus es ARN — un primo del ADN — por lo que el segundo paso es separar el ARN del ADN en la muestra.
Similar a las empresas de kits de comidas que ofrecen ingredientes e instrucciones para que cocine en casa, los científicos utilizan kits comerciales con ingredientes e instrucciones estandarizados que hacen que la extracción de ARN sea un proceso sencillo.
Los kits de extracción de ARN también ayudan a eliminar toda la “suciedad” adicional que puede interferir con el siguiente paso del proceso: detectar la cantidad de ARN de coronavirus en la muestra. Esto generalmente se hace mediante una técnica ampliamente utilizada llamada PCR (reacción en cadena de la polimerasa), un proceso en el que los científicos pueden buscar una pequeña parte del genoma del coronavirus y hacer miles de copias de la misma.
El fragmento de ARN que buscan sólo tiene entre 90 y 120 letras — de las casi 30,000 letras en el genoma del virus — y contiene parte de la información que crea las proteínas en forma de púa características de la superficie del virus. Según Tanya Miura, viróloga de UI, esta es una región específica del ARN viral que es más probable que se conserve en las malas condiciones de las aguas residuales.
Finalmente, los científicos pueden cuantificar la cantidad de copias de ARN del coronavirus obtenidas después de realizar la PCR. Este número es proporcional a la cantidad de virus en la muestra, que a su vez es proporcional a la cantidad de virus en la comunidad.
Por ahora, el proceso que se está desarrollando en UI “no es un proceso a gran escala”, dijo Eva Top, profesora de UI y líder del laboratorio donde se están desarrollando las pruebas. Necesitarían más fondos para ampliar el proceso, dijo Top. Ellos han estado trabajando con muestras de la ciudad de Moscow y la ciudad de Twin Falls.
Los resultados son útiles para detectar tendencias en el número de infecciones
Es posible estimar la cantidad de infecciones en una comunidad, pero ni los científicos ni los funcionarios creen que sea una estimación precisa. Está lleno de suposiciones sobre parámetros que no se conocen con certeza.
Por ejemplo, la estimación del número de casos depende de cuántas personas usan el sistema de alcantarillado y con qué frecuencia. Los investigadores deben saber cuántas personas excretan el virus en las heces y la cantidad de virus que puede estar presente en ellas. Deben corregir por la cantidad de agua que circula por el sistema de alcantarillado o la cantidad de virus que se pierde durante el proceso de detección.
Sin embargo, la variación en el número de copias virales presentes en las aguas residuales a través del tiempo si puede informar sobre las tendencia de la infección en la comunidad. Es especialmente valioso porque incorpora datos sobre pacientes asintomáticos, que pueden propagar la infección sin saberlo y es poco probable que se hagan la prueba.
“El aumento de la concentración en las aguas residuales se correlaciona con un aumento en los casos confirmados” en Moscow, dijo Palmer, lo que “nos da la confianza de que estamos obteniendo buena información”. En mayo, “las primeras tres pruebas (semanales) regresaron ténicamente sin COVID, y en la cuarta prueba vimos un aumento en la concentración de COVID”, dijo.
La ciudad de Boise está poniendo a disposición del público la información de las pruebas de COVID en aguas residuales, donde muestra las tendencias en la cantidad de copias del virus en el agua junto con los casos confirmados para el condado de Ada. Es claro que los picos en la cantidad de casos confirmados se pueden observar varias semanas antes en los datos de aguas residuales.
“Tomamos una decisión muy clara de no intentar traducir ese número de copias de virus al número de casos, porque la ciencia aún no está ahí”, dijo Kyle Patterson, estratega de datos en la oficina de innovación y desempeño de la ciudad de Boise.
Aunque han demostrado ser útiles, los datos de aguas residuales no “están siendo usados de manera que afecten directamente las decisiones de política relacionadas con COVID-19”, según Brian Atkins, gerente de programa en la división de servicios para familias y clínicas de Central District Health.
“Si bien ciertamente puede actuar como un indicador temprano, no es probable que impulse políticas de manera similar a indicadores clave como pruebas y datos hospitalarios. Puede contribuir al panorama más amplio, pero no es una fuente de datos independiente que tenga suficiente impacto para tomar decisiones unilaterales”, dijo Atkins.
