Nadzór ścieków COVID-19

Tło 

"Ścieki", określane również jako "ścieki", obejmują wodę z gospodarstw domowych i kanalizacji, która może zawierać ludzkie odpady kałowe. Ponieważ osoby z COVID-19 mogą zrzucać wirusa, który go wywołuje (SARS-CoV-2) w stolcu, ścieki mogą być testowane na materiał genetyczny z wirusa SARS-CoV-2. Chociaż osoby z COVID-19 mogą zrzucać SARS-CoV-2 w stolcu, nie są znane przypadki zachorowania na COVID-19 z powodu narażenia na oczyszczone lub nieoczyszczone ścieki.

Zarażone osoby zarówno z objawami, jak i bez nich zrzucają SARS-CoV-2. Dlatego nadzór ścieków może rejestrować dane dotyczące obu rodzajów infekcji. Jest to pomocne, ponieważ na nadzór, który opiera się na badaniach klinicznych, często wpływają zachowania związane z opieką zdrowotną (np. osoby z objawami są bardziej narażone na testy) i dostęp do testów klinicznych (np. niektóre społeczności mogą mieć mniejszy dostęp do opieki zdrowotnej i testów COVID-19 niż inne).

Pomiar ilości SARS-CoV-2 w ściekach może dostarczyć informacji na temat trendów w liczbie osób z COVID-19 w społeczności przyczyniających się do tych ścieków. Dlatego nadzór ścieków może być dodatkowym wskaźnikiem zmian w ilości COVID-19 w społeczności. Ponieważ jednak system kanalizacyjny wychwytuje również wodę ze źródeł innych niż gospodarstwa domowe (np. Wody deszczowej i źródeł przemysłowych), a także ponieważ nie wszyscy zrzucają taką samą ilość wirusa, nadzór ścieków nie może określić dokładnej liczby osób z COVID-19 i jest najlepiej interpretowany jako trend w czasie i wykorzystywany jako uzupełnienie innych danych z nadzoru, które informują o podejmowaniu decyzji dotyczących zdrowia publicznego (np. Liczba przypadków z badań klinicznych i przyjęć do szpitala).

 Wastewater - How It Works - excerpt from https://www.naccho.org/uploads/downloadable-resources/Wastewater-Surveillance-SARS-CoV-2_final_2021.pdf

https://www.naccho.org/uploads/downloadable-resources/Wastewater-Surveillance-SARS-CoV-2_final_2021.pdf   

Specjalistyczne badania ścieków (sekwencjonowanie genomowe) mogą wykryć warianty SARS-CoV-2, na przykład warianty budzące obawy, takie jak Delta i Omicron.


Chicago Star Chicago Star Chicago Star Chicago Star

Monitoring ścieków w Chicago 

Departament Zdrowia Publicznego w Chicago (CDPH) opracował system nadzoru ścieków do monitorowania SARS-CoV-2 w mieście. CDPH zawiera umowy z Discovery Partners Institute (DPI) na University of Illinois w Chicago (UIC) na tę pracę, która opiera się na pracach rozpoczętych w 2020 r., Finansowanych przez Fundację Waldera (przeczytaj więcej o Chicago Prototype Coronavirus Assessment Network Node tutaj). Budując ten system nadzoru, DPI koordynuje wiedzę specjalistyczną wielu partnerów w celu identyfikacji możliwych miejsc zbierania, zbierania próbek, przeprowadzania testów i kwantyfikacji SARS-CoV-2 oraz przeprowadzania sekwencjonowania genomowego w celu identyfikacji wariantów w próbkach ścieków. Partnerzy ci obejmują inne wydziały miejskie (np. Departament Ulic i Urządzeń Sanitarnych), Metropolitan Water Reclamation District of Greater Chicago oraz naukowcy z Northwestern University, Argonne National Laboratory i University of Chicago.

Strategia nadzoru ścieków CDPH jest wielowarstwowa. Niektóre z próbkowanych warstw obejmują:

  1. We współpracy z Departamentem Zdrowia Publicznego stanu Illinois (IDPH) testowane są oczyszczalnie ścieków, które służą mieszkańcom Chicago. Każda z oczyszczalni ścieków obejmuje ponad milion osób. Jest to najbardziej "pomniejszona" skala nadzoru ścieków w Chicago i dostarcza informacji o ogólnych trendach w regionie Chicago.
  2. Lokalne kanały z każdej z sześciu stref Healthy Chicago Equity, a także dodatkowe lokalizacje wybrane ze względu na ich podatność na COVID-19 i względną dostępność testów klinicznych (priorytetowe traktowanie społeczności o mniejszym dostępie do testów COVID-19). Dostarcza to pewnych informacji na temat trendów "na poziomie sąsiedztwa".
  3. Niektóre konkretne obiekty wysokiego ryzyka (w tym O'Hare International Terminal) również mają testy na poziomie obiektu. Jest to najbardziej "powiększona" skala - może być przydatna w wykrywaniu nowych wariantów lub w konkretnych reakcjach zdrowia publicznego w dużych obiektach kongrecjonalnych doświadczających ognisk COVID-19.

Próbki są zazwyczaj pobierane dwa razy w tygodniu - odzwierciedla to międzywydziałowe wysiłki mające na celu zidentyfikowanie realnych miejsc pobierania próbek (np. włazów), mapowanie tych lokalizacji na społeczności mieszkające w pobliżu oraz zbieranie i testowanie tych próbek ścieków.

Dane z systemu nadzoru ścieków CDPH są wykorzystywane - wraz z różnymi innymi formami danych z nadzoru zdrowia publicznego - do informowania o reakcji miasta na COVID-19, na przykład poprzez priorytetowe traktowanie społeczności w celu zwiększenia liczby testów COVID-19 lub usług szczepień. Dane z Chicago są również udostępniane partnerom CDC i publikowane na ich pulpicie nawigacyjnym w ramach Krajowego Systemu Nadzoru Ścieków.  

CDC COVID Wastewater Surveillance Map

Odwiedź https://www.cdc.gov/healthywater/surveillance/wastewater-surveillance/wastewater-surveillance.html  , aby uzyskać więcej informacji.  


Chicago Star Chicago Star Chicago Star Chicago Star

Raporty



Chicago Star Chicago Star Chicago Star Chicago Star

Program monitorowania ścieków CDPH
Często zadawane pytania

Chicago ustanowiło program monitorowania w celu śledzenia COVID-19 poprzez pomiar ilości RNA SARS-CoV-2 w ściekach. Inicjatywa jest wynikiem współpracy między Departamentem Zdrowia Publicznego w Chicago (CDPH) a Discovery Partners Institute (DPI) University of Illinois System. Dodatkowymi partnerami są University of Illinois-Chicago, Northwestern University, Argonne National Laboratory, CDM Smith i Current Innovations.

Program ma na celu dostarczenie praktycznych informacji decydentom ds. Zdrowia publicznego, identyfikując trendy w poziomach zakażeń COVID-19 i warianty SARS-CoV-2 budzące obawy. Wspiera również wysiłki miasta związane z gotowością na wypadek pandemii.

Osoby zakażone COVID-19 mogą być zaraźliwe, zanim pojawią się objawy i / lub dana osoba uzyska kliniczny test diagnostyczny, co oznacza, że wirus może być obecny i poruszać się niewykryty w społeczności. Materiał genetyczny z wirusa SARS-CoV-2 wywołującego COVID-19 jest wydalany z kałem i moczem zakażonych osób, nawet jeśli nie mają żadnych objawów. Systemy kanalizacyjne zbierają ścieki z całego miasta, zapewniając skuteczny i anonimowy sposób monitorowania obecności COVID-19 w społeczności.

Dane dotyczące ścieków są analizowane jako trendy w czasie, a niektóre próbki ścieków są również analizowane przez sekwencjonowanie genomu, aby zrozumieć warianty krążące w społeczności. Zapewnia to przydatne informacje dla społeczności, w których terminowe testy kliniczne COVID-19 są niedostatecznie wykorzystywane lub niedostępne. W innych lokalizacjach SARS-CoV-2 został wykryty w ściekach, zanim infekcje doprowadziły do wzrostu liczby przypadków lub hospitalizacji, zapewniając wczesne ostrzeżenie o wzroście COVID-19 w społeczności, chociaż dane dotyczące ścieków nie zawsze poprzedzają dane kliniczne. Liderzy społeczności i zdrowia publicznego mogą wykorzystywać te informacje do podejmowania decyzji dotyczących działań ochronnych, aby pomóc ograniczyć dalsze rozprzestrzenianie się choroby.

Przewiduje się, że monitorowanie ścieków stanie się ważniejsze wraz ze wzrostem rozpowszechnienia badań w domu. Dostarcza również ważnych danych podczas pandemii w centrum miasta, kiedy testowanie może stać się rzadsze.

Nie. Nadzór ścieków jest nadzorem na poziomie populacji i nie dostarcza informacji na temat konkretnych osób. Termin "nadzór" odnosi się do pilnowania wirusa i jego przenoszenia.

Początkowe lokalizacje objęte programem monitorowania ścieków w Chicago zostały wybrane podczas 18-miesięcznego programu badawczego prowadzonego przez Discovery Partners Institute dzięki grantowi otrzymanemu od Fundacji Waldera i we współpracy z Departamentem Zdrowia Publicznego w Chicago.

Lokalizacje zostały wybrane pod koniec 2020 r. w celu zrozumienia związku między wynikami w zakresie zdrowia publicznego a ściekami. Miejsca zostały wybrane w całym mieście do celów badawczych, w tym obszary o wysokich i niskich wskaźnikach COVID-19 w tym czasie. Niektóre witryny znajdują się w lokalizacjach, w których względna podatność na zagrożenia zmieniła się od końca 2020 r.

CDPH na bieżąco ponownie ocenia witryny, aby wspierać cele zdrowotne miasta Chicago.

Próbki są pobierane w probówkach o pojemności 50 ml z określonych miejsc pobierania próbek w całym mieście. Program współpracuje z Metropolitan Water Reclamation District of Greater Chicago, Chicago Department of Aviation, Cook County Sheriff's Office, Department of Water Management, Current Innovations i CDM Smith w wyborze i ułatwianiu pobierania próbek. Chociaż projekt pobierania próbek może się zmieniać zgodnie z priorytetami CDPH, próbki są obecnie pobierane trzy razy w tygodniu, aby pomóc zrozumieć wahania ilości wirusa, a także profil wariantów genomowych SARS-CoV-2.

Próbki są pobierane do laboratorium na Uniwersytecie Illinois-Chicago w celu przetworzenia i analizy w celu ilościowego określenia pozostałości wirusa w wodzie, które są mierzone w kopiach genów / litrze. Próbki są następnie wysyłane do Argonne National Laboratory w celu sekwencjonowania genetycznego w celu zidentyfikowania wariantów wirusa.

Zgodnie z wytycznymi CDC próbki dwa razy w tygodniu są analizowane w każdy piątek w celu określenia trendów 2- i 4-tygodniowych (w górę, w dół, neutralne). Wyniki tej analizy są omawiane co tydzień z CDPH, którzy z kolei włączają informacje o trendach do swoich procesów planowania.

CDPH określi, jak reagować na dane zebrane z każdej witryny. Pobieranie próbek ścieków nie będzie wykorzystywane samodzielnie do tworzenia polityki i będzie uzupełniać dane kliniczne (tj. wymazy z nosa/śliny).

Nie. Same te dane nie będą napędzać interwencji w zakresie zdrowia publicznego. Jest to raczej informacja, którą społeczność może wykorzystać wraz z innymi zasobami, aby pomóc chronić swoich obywateli.

Kiedy urzędnicy ds. Zdrowia publicznego stwierdzą, że ryzyko COVID-19 jest bardzo niskie, przewiduje się, że próbki będą nadal pobierane, choć rzadziej. Monitorowanie ścieków będzie szczególnie pomocne w zrozumieniu rozpowszechnienia choroby, ponieważ wzrasta liczba testów w domu, ponieważ publiczne systemy opieki zdrowotnej nie otrzymują tych wyników.

Program monitorowania ścieków CDPH dostarcza informacji na temat zakresu infekcji, które mogą pomóc lokalnym społecznościom interweniować za pomocą środków ochronnych w celu spowolnienia rozprzestrzeniania się choroby.

Ponieważ każdy z nas waży ryzyko COVID-19 w naszym codziennym życiu, patrzymy na wytyczne dotyczące zdrowia publicznego, ale wielu z nas śledzi również dane publiczne, takie jak wskaźnik pozytywności testów lub hospitalizacji w naszych społecznościach. Tendencje w zakresie ścieków są przydatne do dostarczania podobnych informacji na poziomie społeczności.

CDPH wykorzysta krajowy portal internetowy CDC do publicznego udostępniania danych. Mechanizm ten umożliwi zainteresowanym osobom nie tylko zobaczenie, co dzieje się w Chicago, ale także zrozumienie, jak Chicago wypada na tle innych społeczności w Illinois lub gdzie indziej.

Program czasami doświadcza trudności logistycznych w pobieraniu próbek związanych z ekstremalnie niskimi temperaturami, które mogą powodować nieprawidłowe działanie sprzętu i inne zdarzenia związane z pogodą. Programowe kolektory próbek postępują zgodnie ze standardową procedurą operacyjną, aby upewnić się, że podjęto pełne wysiłki w celu pobrania próbek z każdego miejsca pobierania próbek. Kolekcjonerzy próbek i badacze współpracują ze sobą, aby zrozumieć, czy inne czynniki mogą mieć wpływ na zdolność pobierania próbek w określonych warunkach i odpowiednio zmodyfikować metodologię pobierania próbek.

W tej chwili nie ma dowodów na to, że dana osoba została zarażona wirusem wywołującym COVID-19 z powodu narażenia na ścieki. Podczas gdy genetyczne dowody wirusa istnieją w ściekach, naukowcy nie wykazali, że jakikolwiek wirus obecny w ściekach jest nadal zdolny do wywoływania infekcji. Ścieki nadal zawierają wiele wirusów, bakterii i innych drobnoustrojów, o których wiadomo, że powodują inne infekcje u ludzi i zawsze należy obchodzić się z nimi ostrożnie.

W przypadku zbieraczy próbek zarówno Centra Kontroli i Zapobiegania Chorobom (CDC), jak i Agencja Ochrony Środowiska (EPA) zalecają standardowe wyposażenie ochronne i procedury związane z pracą ze ściekami.

Próbki ścieków są najpierw przetwarzane w celu zagęszczenia i wyizolowania materiału genetycznego (RNA) obecnego w próbce. Sekwencje RNA specyficzne dla SARS-CoV-2 są następnie wykrywane i określane ilościowo za pomocą narzędzia biologii molekularnej zwanego cyfrową reakcją łańcuchową polimerazy (dPCR). Podczas dPCR docelowy segment RNA (najczęściej gen N1 lub N2) jest przekształcany w DNA, a następnie amplifikowany (kopiowany wiele razy), dzięki czemu można go wykryć za pomocą instrumentów laboratoryjnych. Konkretne metody przetwarzania próbek i kwantyfikacji opartej na PCR różnią się w zależności od projektów monitorowania ścieków i laboratoriów analitycznych.

Obecnie nie ma uzgodnionych metod przekładania stężenia materiału genetycznego SARS-COV-2 w ściekach na miarę tego, ile osób, a nawet jaki procent społeczności, ma COVID-19. Zmienność między różnymi źródłami ścieków, oczyszczalniami i

społeczności utrudniają przełożenie stężenia SARS-CoV-2 GC na miarę tego, ile osób jest zarażonych w społeczności. Jednak tendencja wzrostowa lub spadkowa w SARS-CoV-2 GC / litr ogólnie sugeruje podobny trend w liczbie osób zakażonych w danej społeczności.

Ponieważ każda społeczność ma inną mieszankę ścieków wejściowych, różne populacje i różne systemy ściekowe, nie jest właściwe porównywanie liczby kopii genów wirusowych między społecznościami. Zamiast tego trendy w SARS-COV-2 GC / litr z określonej społeczności w czasie mogą być wykorzystane do zrozumienia, czy przypadki lub hospitalizacje mogą wzrosnąć lub zmniejszyć się w społeczności.

Istnieje kilka czynników, które należy wziąć pod uwagę przy interpretacji danych wirusowych w ściekach. Szybkość, wielkość i czas trwania zrzucania różnią się w zależności od osoby, dlatego to, w jaki sposób, a nawet czy możliwe jest przełożenie poziomów wirusa w ściekach na precyzyjne wskaźniki zdrowia społeczności, jest otwartym pytaniem naukowym. Właściwe jest jedynie monitorowanie i obserwowanie trendów kopii genów wirusowych wykrytych w społeczności w czasie. Dane przedstawione w tabelach, wykresach i ocenach trendów udostępnionych Państwu pokazują stężenie kopii RNA w obszarze ścieków ze społeczności, w której ścieki zostały zebrane. Znaczny wzrost liczby kopii genów wirusowych w czasie jest wskaźnikiem, że liczba przypadków może wzrastać w społeczności. Ponieważ zakażone osoby mogą nadal zrzucać wirusowe RNA w kale przez 20 do 30 dni po tym, jak nie są już zakaźne, zmniejszenie liczby kopii genów wirusa w ściekach może pozostawać w tyle za spadkiem przypadków COVID-19 w społeczności. Trendy w kopiach genów wirusowych powinny być brane pod uwagę wraz z liczbą przypadków w społeczności i innymi danymi związanymi z COVID-19, aby informować o decyzjach o podejmowaniu działań w celu ograniczenia rozprzestrzeniania się choroby.

Nacisk kładziony jest na główne trendy w koncentracji kopii genów wirusowych wykrytych w ściekach. Szybki wzrost w ciągu 1-2 tygodni może wskazywać na obszar budzący obawy, który należy dokładniej zbadać, oceniając inne środki zdrowia publicznego dotyczące przypadków i skutków COVID-19. Wzrost stężenia ścieków w ciągu wielu tygodni może wskazywać na utrzymujący się trend.

Metody monitorowania ścieków są udoskonalane, aby dostarczyć więcej informacji na temat rozpowszechnienia COVID-19 w społeczności wnoszącej wkład i lepiej porównywać wyniki między społecznościami. Metody analizy laboratoryjnej, metody analizy danych i modele predykcyjne są ulepszane, aby lepiej powiązać obserwacje RNA SARS-CoV-2 w ściekach z danymi z nadzoru zdrowotnego, odsetkiem infekcji w społecznościach i cięższymi wynikami chorób, takimi jak hospitalizacja, wentylacja i śmiertelność. Strategie pobierania próbek i analizy próbek są ulepszane, aby wyniki były bardziej porównywalne między społecznościami. Badane są również lokalne czynniki, które powodują różnice w limitach wykrywania ścieków, aby umożliwić bezpośrednie porównanie stężeń kopii genów SARS-CoV-2 między społecznościami, co umożliwi lepszą alokację zasobów zdrowia publicznego w celu reagowania na lokalne i regionalne epidemie.


Chicago Star Chicago Star Chicago Star Chicago Star