Vigilancia de aguas residuales COVID-19

Fondo 

"Aguas residuales", también conocidas como "aguas residuales", incluye el agua de los hogares y las alcantarillas que pueden contener desechos fecales humanos. Debido a que las personas con COVID-19 pueden eliminar el virus que lo causa (SARS-CoV-2) en sus heces, las aguas residuales se pueden analizar para detectar material genético del virus SARS-CoV-2. Aunque las personas con COVID-19 pueden arrojar SARS-CoV-2 en sus heces, no hay casos conocidos de personas que se enfermen con COVID-19 debido a la exposición a aguas residuales tratadas o no tratadas.

Las personas infectadas con y sin síntomas eliminan el SARS-CoV-2. Por lo tanto, la vigilancia de las aguas residuales puede capturar datos sobre ambos tipos de infección. Esto es útil porque la vigilancia que se basa en las pruebas clínicas a menudo se ve afectada por los comportamientos de búsqueda de atención médica (por ejemplo, las personas con síntomas tienen más probabilidades de hacerse la prueba) y el acceso a las pruebas clínicas (por ejemplo, algunas comunidades pueden tener menos acceso a la atención médica y las pruebas de COVID-19 que otras).

Medir la cantidad de SARS-CoV-2 en las aguas residuales puede proporcionar información sobre las tendencias en el número de personas con COVID-19 en la comunidad que contribuyen a esas aguas residuales. Por lo tanto, la vigilancia de las aguas residuales puede ser un indicador adicional de los cambios en la cantidad de COVID-19 en una comunidad. Sin embargo, debido a que el sistema de alcantarillado también captura agua de fuentes no domésticas (por ejemplo, agua de lluvia y fuentes industriales), y debido a que no todos arrojan la misma cantidad de virus, la vigilancia de las aguas residuales no puede decir el número exacto de personas con COVID-19, y se interpreta mejor como una tendencia a lo largo del tiempo, y se utiliza como complemento de otros datos de vigilancia que informan la toma de decisiones de salud pública (por ejemplo, recuentos de casos de pruebas clínicas e ingresos hospitalarios).

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Las pruebas especializadas de aguas residuales (secuenciación genómica) pueden detectar variantes del SARS-CoV-2, por ejemplo, variantes preocupantes como Delta y Omicron.


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Vigilancia de aguas residuales en Chicago 

El Departamento de Salud Pública de Chicago (CDPH) ha desarrollado un sistema de vigilancia de aguas residuales para monitorear el SARS-CoV-2 en la Ciudad. CDPH contrata con el Discovery Partners Institute (DPI) de la Universidad de Illinois en Chicago (UIC) para este trabajo, que se basa en el trabajo que comenzó en 2020, financiado por la Fundación Walder (lea más sobre el Nodo de la Red de Evaluación de Coronavirus prototipo de  Chicago aquí). En la construcción de este sistema de vigilancia, el DPI coordina la experiencia de múltiples socios para identificar posibles sitios de recolección, recolectar muestras, realizar pruebas y cuantificación del SARS-CoV-2 y realizar secuenciación genómica para identificar variantes en muestras de aguas residuales. Estos socios incluyen otros departamentos de la Ciudad (por ejemplo, el Departamento de Calles y Saneamiento), el Distrito Metropolitano de Recuperación de Agua del Gran Chicago y científicos de la Universidad Northwestern, el Laboratorio Nacional Argonne y la Universidad de Chicago.

La estrategia de vigilancia de aguas residuales del CDPH es de múltiples capas. Algunas de las capas muestreadas incluyen:

  1. En asociación con el Departamento de Salud Pública de Illinois (IDPH), se prueban las plantas de tratamiento de aguas residuales que sirven a los residentes de Chicago. Cada una de las plantas de tratamiento de aguas residuales cubre a más de un millón de personas. Esta es la escala más "alejada" de la vigilancia de aguas residuales en Chicago y proporciona información sobre las tendencias generales en toda la región de Chicago.
  2. Alcantarillas locales de cada una de las seis Zonas de Equidad saludable de Chicago , así como sitios adicionales seleccionados de acuerdo con su vulnerabilidad a COVID-19 y la disponibilidad relativa de pruebas clínicas (priorizando a las comunidades con menos acceso a las pruebas de COVID-19). Esto proporciona cierta información sobre las tendencias a "nivel de vecindario".
  3. Algunas instalaciones específicas de alto riesgo (incluida la Terminal Internacional O'Hare) también tienen pruebas a nivel de instalación. Esta es la escala más "ampliada": puede ser útil en la detección de nuevas variantes o para respuestas específicas de salud pública en grandes instalaciones congregadas que experimentan brotes de COVID-19.

Las muestras generalmente se recolectan dos veces por semana, lo que refleja un esfuerzo interdepartamental para identificar ubicaciones de muestreo viables (por ejemplo, pozos de registro), mapear esas ubicaciones a las comunidades que viven en las cercanías y recolectar y probar esas muestras de aguas residuales.

Los datos del sistema de vigilancia de aguas residuales del CDPH se utilizan, junto con varias otras formas de datosde vigilancia de salud pública, para informar la respuesta de la Ciudad a COVID-19, por ejemplo, priorizando a las comunidades para mejorar las pruebas de COVID-19 o los servicios de vacunación.  Los datos de Chicago también se comparten con los socios de los CDC y se publican en su panel de control como parte del Sistema Nacional de Vigilancia de Aguas Residuales.  

CDC COVID Wastewater Surveillance Map

Visite https://www.cdc.gov/healthywater/surveillance/wastewater-surveillance/wastewater-surveillance.html para obtener más información.  


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Informes



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Programa de Monitoreo de Aguas Residuales del CDPH
Preguntas Frecuentes

Chicago ha establecido un programa de monitoreo para rastrear COVID-19 midiendo la cantidad de ARN del SARS-CoV-2 en las aguas residuales. La iniciativa es una colaboración entre el Departamento de Salud Pública de Chicago (CDPH) y el Discovery Partners Institute (DPI) del Sistema de la Universidad de Illinois. Otros socios incluyen la Universidad de Illinois-Chicago, northwestern University, Argonne National Laboratory, CDM Smith y Current Innovations.

El programa tiene como objetivo entregar información procesable a los tomadores de decisiones de salud pública que identifican tendencias en los niveles de infecciones por COVID-19 y variantes preocupantes del SARS-CoV-2. También apoya los esfuerzos de la Ciudad relacionados con la preparación para una pandemia.

Las personas infectadas con COVID-19 pueden ser contagiosas antes de que aparezcan los síntomas y / o un individuo obtenga una prueba de diagnóstico clínico, lo que significa que el virus podría estar presente y moverse sin ser detectado a través de la comunidad. El material genético del virus SARS-CoV-2 que causa COVID-19 se excreta en las heces y la orina de las personas infectadas, incluso si no tienen síntomas. Los sistemas de aguas residuales recolectan aguas residuales de toda la ciudad, proporcionando una forma eficiente y anónima de monitorear la presencia de COVID-19 en la comunidad.

Los datos de aguas residuales se analizan como tendencias a lo largo del tiempo y algunas muestras de aguas residuales también se analizan mediante secuenciación del genoma para comprender las variantes que circulan en una comunidad. Esto proporciona información útil para las comunidades donde las pruebas clínicas oportunas de COVID-19 están subutilizadas o no están disponibles. En otros lugares, el SARS-CoV-2 se ha detectado en las aguas residuales antes de que las infecciones condujeran a aumentos en los recuentos de casos u hospitalizaciones, lo que proporciona una alerta temprana del aumento de COVID-19 en una comunidad, aunque los datos de aguas residuales no siempre preceden a los datos clínicos. Los líderes comunitarios y de salud pública pueden usar esta información para tomar decisiones sobre acciones de protección para ayudar a limitar una mayor propagación de la enfermedad.

Se anticipa que el monitoreo de aguas residuales solo será más importante con la creciente prevalencia de pruebas en el hogar. También proporciona datos importantes durante un centro de la ciudad en la pandemia cuando las pruebas pueden volverse menos frecuentes.

No. La vigilancia de aguas residuales es una vigilancia a nivel de la población y no proporciona información sobre individuos específicos. El término "vigilancia" se refiere a vigilar el virus y su transmisión.

Los sitios iniciales incluidos en el Programa de Monitoreo de Aguas Residuales de Chicago fueron seleccionados durante un programa de investigación de 18 meses dirigido por el Discovery Partners Institute a través de una subvención recibida de la Fundación Walder y en asociación con el Departamento de Salud Pública de Chicago.

Los sitios se seleccionaron a fines de 2020 con el objetivo de comprender la relación entre los resultados de salud pública y las aguas residuales. Se seleccionaron sitios en toda la ciudad con fines de investigación, incluidas las áreas con tasas altas y bajas de COVID-19 en ese momento. Algunos sitios se encuentran en lugares donde la vulnerabilidad relativa ha cambiado desde finales de 2020.

CDPH está reevaluando los sitios de manera continua para apoyar los objetivos de equidad en salud de la Ciudad de Chicago.

Las muestras se recogen en tubos de 50 ml de lugares de muestreo específicos en toda la ciudad. El programa se asocia con el Distrito Metropolitano de Recuperación de Agua del Gran Chicago, el Departamento de Aviación de Chicago, la Oficina del Sheriff del Condado de Cook, el Departamento de Gestión del Agua, Current Innovations y CDM Smith para seleccionar y facilitar la recolección de muestras. Aunque el diseño del muestreo puede cambiar de acuerdo con las prioridades del CDPH, actualmente se recogen muestras tres veces a la semana para ayudar a comprender las fluctuaciones en la cantidad del virus, así como el perfil de las variantes genómicas del SARS-CoV-2.

Las muestras se llevan a un laboratorio de la Universidad de Illinois-Chicago para su procesamiento y análisis para cuantificar los restos virales en el agua, que se miden en copias de genes / litro. Las muestras se envían al Laboratorio Nacional de Argonne para su secuenciación genética para identificar las variantes del virus.

Según las pautas de los CDC, las muestras dos veces por semana se analizan todos los viernes para determinar las tendencias de 2 y 4 semanas (arriba, abajo, neutral). Los resultados de este análisis se discuten cada semana con cdPH, quienes a su vez incorporan la información de tendencias en sus procesos de planificación.

CDPH determinará cómo responder a los datos recopilados de cada sitio. El muestreo de aguas residuales no se utilizará solo para hacer políticas y complementará los datos clínicos (es decir, hisopos nasales / salivales).

No. Estos datos por sí solos no impulsarán las intervenciones de salud pública. Más bien, es información para que la comunidad la use junto con otros recursos para ayudar a proteger a sus ciudadanos.

Cuando los funcionarios de salud pública determinan que los riesgos de COVID-19 son muy bajos, se anticipa que aún se tomarán muestras, aunque con menos frecuencia. El monitoreo de aguas residuales será especialmente útil para comprender la prevalencia de enfermedades a medida que aumentan las pruebas en el hogar, ya que los sistemas de salud pública no reciben estos resultados.

El Programa de Monitoreo de Aguas Residuales del CDPH proporciona información sobre el alcance de la infección que puede ayudar a las comunidades locales a intervenir con medidas de protección para frenar la propagación de la enfermedad.

A medida que cada uno de nosotros sopesa los riesgos de COVID-19 en nuestra vida diaria, miramos las pautas de salud pública, pero muchos de nosotros también rastreamos datos públicos como la tasa de positividad de las pruebas o las hospitalizaciones en nuestras comunidades. Las tendencias de las aguas residuales son útiles para proporcionar información similar a nivel comunitario.

CDPH aprovechará el portal web nacional de los CDC para poner los datos a disposición del público. Este mecanismo permitirá a las personas interesadas no solo ver lo que está sucediendo en Chicago, sino también comprender cómo Chicago se compara con otras comunidades en Illinois o en otros lugares.

El programa ocasionalmente experimenta dificultades logísticas en la recolección de muestras relacionadas con temperaturas frías extremas que pueden causar un mal funcionamiento del equipo y otros eventos relacionados con el clima. Los recolectores de muestras del programa siguen un procedimiento operativo estándar para asegurarse de que se haga un esfuerzo de fe completo para recolectar muestras de cada ubicación de muestreo. Los recolectores de muestras y los investigadores están trabajando juntos para comprender si otros factores pueden tener un impacto en la capacidad de recolectar muestras en ciertas condiciones y modificar la metodología de recolección de muestras en consecuencia.

En este momento, no hay evidencia de que una persona se haya infectado con el virus que causa COVID-19 por la exposición a las aguas residuales. Si bien existe evidencia genética del virus en las aguas residuales, los investigadores no han demostrado que ningún virus presente en las aguas residuales sea capaz de causar infección. Las aguas residuales todavía contienen muchos virus, bacterias y otros microbios que se sabe que causan otras infecciones en los seres humanos y siempre deben manejarse con precaución.

Para los recolectores de muestras, tanto los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) como la Agencia de Protección Ambiental (EPA) recomiendan equipos y procedimientos de protección estándar asociados con el trabajo con aguas residuales.

Las muestras de aguas residuales se procesan primero para concentrar y aislar el material genético (ARN) que está presente en la muestra. Las secuencias de ARN específicas del SARS-CoV-2 se detectan y cuantifican utilizando una herramienta de biología molecular llamada reacción en cadena de la polimerasa digital (dPCR). Durante la dPCR, un segmento dirigido del ARN (más comúnmente el gen N1 o N2) se convierte en ADN y luego se amplifica (copiado muchas veces) para que pueda ser detectado por instrumentos de laboratorio. Los métodos específicos para el procesamiento de muestras y la cuantificación basada en PCR difieren entre los proyectos de monitoreo de aguas residuales y los laboratorios analíticos.

Actualmente no existen métodos acordados para traducir la concentración de material genético del SARS-COV-2 en las aguas residuales en una medida de cuántas personas, o incluso qué porcentaje de una comunidad, tiene COVID-19. Variabilidad entre diferentes fuentes de aguas residuales, instalaciones de tratamiento y

las comunidades dificultan la traducción de la concentración de SARS-CoV-2 GC en una medida de cuántas personas están infectadas en la comunidad. Sin embargo, una tendencia al alza o a la baja en el SARS-CoV-2 GC/litro generalmente sugiere una tendencia similar en el número de personas infectadas dentro de una comunidad determinada.

Debido a que cada comunidad tiene una mezcla diferente de insumos de aguas residuales, diferentes poblaciones y diferentes sistemas de aguas residuales, no es apropiado comparar los números de copias de genes virales entre las comunidades. En cambio, las tendencias en SARS-COV-2 GC / litro de una comunidad específica a lo largo del tiempo se pueden usar para ayudar a comprender si es probable que los casos u hospitalizaciones aumenten o disminuyan en la comunidad.

Hay varios factores a considerar al interpretar los datos virales en las aguas residuales. La tasa, la magnitud y la duración del desprendimiento varían de una persona a otra, por lo tanto, cómo o incluso si es posible traducir los niveles virales en las aguas residuales en métricas precisas de salud comunitaria es una pregunta científica abierta. Solo es apropiado monitorear y observar las tendencias de las copias de genes virales detectadas en una comunidad a lo largo del tiempo. Los datos presentados en las tablas, gráficos y evaluaciones de tendencias compartidas con usted muestran la concentración de copias de ARN en el área de aguas residuales de la comunidad donde se recolectaron las aguas residuales. Un aumento significativo en las copias de genes virales a lo largo del tiempo es un indicador de que los casos pueden estar aumentando en la comunidad. Debido a que las personas infectadas pueden continuar arrojando el ARN del virus en las heces durante 20 a 30 días después de que ya no sean infecciosas, las disminuciones en el número de copias de genes virales en las aguas residuales podrían retrasarse con respecto a las disminuciones en los casos de COVID-19 en una comunidad. Las tendencias en las copias de genes virales deben considerarse junto con el número de casos comunitarios y otros datos relacionados con COVID-19 para informar las decisiones sobre la toma de medidas para ayudar a limitar la propagación de la enfermedad.

La atención se centra en las principales tendencias en la concentración de copias de genes virales detectadas en las aguas residuales. Los aumentos rápidos durante 1-2 semanas pueden indicar un área de preocupación que debe investigarse más a fondo mediante la evaluación de otras medidas de salud pública de los casos e impactos de COVID-19. Los aumentos en las concentraciones de aguas residuales durante varias semanas pueden indicar una tendencia sostenida.

Los métodos de monitoreo de aguas residuales se están refinando para proporcionar más información sobre la prevalencia de COVID-19 en la comunidad contribuyente y para comparar mejor los resultados entre las comunidades. Los métodos de análisis de laboratorio, los métodos de análisis de datos y los modelos predictivos se están mejorando para relacionar mejor las observaciones del ARN del SARS-CoV-2 en las aguas residuales con los datos de vigilancia de la salud, el porcentaje de infección en las comunidades y los resultados de enfermedades más graves como la hospitalización, la ventilación y la mortalidad. Se están mejorando las estrategias de muestreo y análisis de muestras para que los resultados sean más comparables entre las comunidades. También se están investigando los factores locales que causan variaciones en los límites de detección de aguas residuales para permitir la comparación directa de las concentraciones de copias del gen SARS-CoV-2 entre las comunidades, lo que permitirá una mejor asignación de los recursos de salud pública para responder a los brotes locales y regionales.


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