Investigadores analizan las aguas residuales del norte de Arizona para detectar una alerta temprana de brotes de COVID-19
Crédito: Universidad del Norte de Arizona
Con los desafíos actuales asociados con las pruebas a gran escala para detectar el COVID-19, incluida la escasez de kits de prueba, los criterios de prueba estrictos y las limitaciones inherentes de sistemas de seguimiento actuales en poblaciones levemente sintomáticas y asintomáticas, los científicos están buscando métodos alternativos para impulsar las pruebas a fin de predecir la propagación de la enfermedad. Crystal Hepp, profesora asistente en la Escuela de Informática, Computación y Sistemas Cibernéticos (SICCS) de la NAU, está analizando las aguas residuales en las comunidades del norte de Arizona para ayudar a determinar la propagación del SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19. Debido a que el virus se elimina en los desechos humanos, cree que las aguas residuales son una vía viable para su detección.
Si bien los científicos predicen un segundo o incluso múltiples brotes de COVID-19, Hepp cree que las pruebas de aguas residuales pueden funcionar como un sistema de alerta temprana y continua, especialmente en comunidades rurales desatendidas por trabajadores de la salud e instalaciones médicas, y pueden alertar a los operadores de plantas de aguas residuales sobre riesgos.
«Será fundamental continuar con las actividades de vigilancia que pueden ayudar a desarrollar estrategias dinámicas de intervención regional», dijo Hepp. «Para ser sostenible durante un brote de esta magnitud, se debe implementar un método de muestreo comunitario más sólido, factible e independiente de los seres humanos».
Actualmente, Hepp y su equipo están analizando afluentes (no tratados) y muestras de efluentes (tratados) semanalmente en seis ubicaciones en Flagstaff, Munds Park, Kachina Village y Kayenta, ubicadas dentro de la Nación Navajo. Los colaboradores en el proyecto incluyen la Ciudad de Flagstaff, el Distrito Sanitario de Pinewood, el Distrito de Mejoras de Kachina Village, la Autoridad de Servicios Públicos de la Tribu Navajo y TGen-North.
La estudiante de doctorado Jill Cocking, especialista sénior en investigación en Hepp Lab, dirige el componente de laboratorio del trabajo y trata cada muestra como si fuera infecciosa.
«Tomo este material y elimino los ácidos nucleicos», dijo Cocking. «COVID-19 es un virus de ARN (un virus que tiene ácido ribonucleico como material genético), por lo que el siguiente paso es convertir el ARN en ADN para que pueda detectarse mediante un ensayo diseñado por los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades. El ensayo hace copias del material genético hasta que haya suficiente para detectarlo con nuestros instrumentos. Si el coronavirus está presente en las aguas residuales, este análisis nos lo hará saber».
Las muestras de tres sitios de aguas residuales afluentes dieron positivo a principios de abril. Hepp, subdirector del Instituto de Patógenos y Microbiomas (PMI) de la NAU, señaló que el equipo no ha encontrado ningún caso positivo en los efluentes, lo que indica que el proceso de la planta de aguas residuales es efectivo para tratar el virus. Los investigadores realizarán análisis de secuenciación genética en muestras positivas en afluentes para buscar diferentes cepas.
«El virus siempre está evolucionando», dijo Hepp. «Siempre hay nuevas cepas que podrían estar surgiendo. Si encontramos varias cepas diferentes con diferentes mutaciones, eso indicaría que el virus ha tenido más posibilidades de mutar con el tiempo dentro de la población o que se han producido nuevas introducciones. Una mayor cantidad de las cepas en un momento dado pueden indicar más individuos infectados».
Hepp está trabajando con Jason Sahl, director asistente de PMI, quien utilizará su canal de genómica establecido, WG-FAST, para examinar la diversidad de cepas.
«Nuestro enfoque WG-FAST puede proporcionar una identificación del nivel de cepa del virus, identificar mezclas de cepas y comparar muestras clínicas y de aguas residuales», dijo Sahl. «Este enfoque puede identificar virus en circulación sin la necesidad de tomar muestras de humanos directamente e identificará casos de forma independiente. También puede detectar casos de COVID-19 que pueden no presentarse en el hospital y podría alertar a las agencias de salud pública sobre las cepas en circulación, lo que ayudará con el contacto. rastrear e informar al público sobre nuevas oleadas de COVID-19 en sus comunidades».
«Este análisis de secuencia nos ayudará a comprender la cepa que circula en una comunidad, la diversidad general del virus y cómo eso cambia entre diferentes lugares y en diferentes épocas del año», dijo Dave Engelthaler, profesor asociado y director de TGen-North.
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