С момента открытия кампуса Калифорнийского университета в Сан-Диего прошлым летом сотрудники университета полагались на проверенные временем стратегии общественного здравоохранения, состоящие в тестировании и отслеживании контактов. Но они также добавили в свой арсенал новый инструмент: экскременты.

Этот инструмент предупредил исследователей о 85% случаев в общежитиях еще до того, как им был поставлен диагноз, согласно вскоре опубликованному исследованию, сказал Роб Найт, профессор педиатрии, информатики и инженерии, который помог создать сточные воды в кампусе. программа испытаний.

Когда covid обнаруживается в сточных водах, студенты, сотрудники и преподаватели проходят тестирование, что позволяет школе выявлять и изолировать инфицированных людей, у которых еще не проявляются симптомы, что потенциально может остановить вспышки болезни.

Программа тестирования Калифорнийского университета в Сан-Диего входит в число сотен попыток в Калифорнии и стране превратить отходы в ценные данные о здоровье. От Фресно, штат Калифорния, до Портленда, штат Мэн, университеты, общины и предприятия отслеживают человеческие экскременты на предмет признаков ковида.

Исследователи возлагают большие надежды на этот грязный новый поток данных, который, по их словам, может предупредить чиновников здравоохранения о тенденциях в области инфекций и не зависит от людей, проходящих тестирование. А поскольку люди выделяют вирус с фекалиями до того, как у них проявляются симптомы, это может служить системой раннего предупреждения о вспышках.

Центры по контролю и профилактике заболеваний считают эту практику настолько многообещающей, что они создали федеральную базу данных образцов сточных вод, преобразовав исходные данные в ценную информацию для местных департаментов здравоохранения. По словам экспертов, программа по существу создает инструмент общественного здравоохранения в режиме реального времени, который может иметь ряд применений помимо текущей глобальной пандемии, включая отслеживание других инфекционных заболеваний и устойчивости микробов к антибиотикам.

«Мы думаем, что это действительно может предоставить ценные данные не только для covid, но и для многих болезней», – сказала Эми Кирби, микробиолог, возглавляющий усилия CDC.

Вирус, вызывающий ковид, поражает многие типы клеток в организме, в том числе клетки дыхательных путей и кишечника. Генетическая сигнатура вируса, вирусная РНК, проникает в фекалии и обычно обнаруживается за несколько дней до появления симптомов.

В Калифорнийском университете в Сан-Диего и других университетских городках исследователи берут пробы, вытекающие из отдельных зданий, собирая такие подробные данные, что они часто могут определить количество инфицированных людей, живущих или работающих там. Но в большинстве других случаев из-за проблем с конфиденциальностью и ограничений ресурсов тестирование проводится в гораздо большем масштабе с целью отслеживания тенденций с течением времени.

Образцы берутся из сточных вод, которые выходят из наших канализационных труб, или шлама, твердых веществ, выпавших из сточных вод. Обычно они извлекаются механически или человеком с ковшом на конце стержня.

Когда в июле исследователи из Дэвиса, Калифорния, увидели рост вирусной нагрузки в нескольких соседних сточных водах, они разослали текстовые сообщения и повесили на дверях 3000 домов таблички с рекомендациями пройти тестирование.

До пандемии тестирование сточных вод для выявления и предотвращения болезней в США в основном ограничивалось академическим использованием. Израиль использовал его, чтобы предотвратить вспышку полиомиелита в 2013 году, и некоторые общины в США собирали пробы сточных вод перед пандемией, чтобы выяснить, какие виды опиоидов использовали люди в их общинах, – услуга, предлагаемая компанией Biobot.

Но когда covid поразил США в условиях политического хаоса и нехватки тестов, местные органы власти стали пытаться получить любую информацию о вирусе.

В сельском округе Лейк, Калифорния, чиновники здравоохранения выявили несколько случаев, отправив медсестер искать инфицированных людей. Они были уверены, что их было больше, но не смогли получить тесты, чтобы доказать это, поэтому весной 2020 года они подписались на бесплатную программу тестирования сточных вод, проводимую Biobot, которая перешла на тестирование на covid, когда пандемия взлетела и теперь заряжается. «Чтобы пройти тестирование в школах K-12, офисных зданиях и домах престарелых, а также в местных органах власти и университетах», – сказала Мариана Матус, генеральный директор и соучредитель компании.

Вирус covid был обнаружен в образцах на четырех очистных сооружениях в округе Лейк.

«Это просто способ получить больше информации, потому что мы не можем проводить анализы», – сказал тогда KHN Гэри Пейс, тогдашний медработник округа.

По мере того, как во всем мире набирал обороты отбор проб сточных вод, осенью 2020 года Министерство здравоохранения и социальных служб США начало предоставлять гранты предприятиям по очистке сточных вод. Биобот выиграл тендер на проведение второго раунда этой программы, которая в настоящее время продолжается до конца августа, по тестированию сточных вод до 30% населения США.

По крайней мере 25 калифорнийских очистных сооружений участвуют в программе, а многие другие получают деньги от CDC, работают с местными университетами или оплачивают собственные испытания. В то время как в таких штатах, как Огайо и Миссури, созданы общедоступные информационные панели для отображения своих данных, усилия Калифорнии остаются разрозненными.

Сами по себе данные испытаний не представляют особой ценности для чиновников здравоохранения – их нужно переводить, чтобы они были полезными. Ученые все еще учатся читать данные – сложный процесс, который включает в себя понимание взаимосвязи между тем, сколько вирусов выделяют люди, сколько людей используют систему сточных вод и сколько дождевой воды попадает в систему, потенциально разбавляя сточные воды. другие факторы. Поскольку до пандемии использование сточных вод для отслеживания заболеваний не было широко распространенным явлением, необходимо было постоянно учиться и учиться.

Озабоченные чиновники здравоохранения изо всех сил пытались включить новые данные в свои и без того огромные рабочие нагрузки, но CDC надеется, что сможет решить эти проблемы с помощью своей новой национальной системы, которая отслеживает и переводит данные о сточных водах для местных органов власти.

В течение 2020 года Кирби, микробиолог CDC, и инженер Миа Маттиоли были командой из двух человек по очистке сточных вод в рамках более крупного противодействия covid из 7000 человек. По словам Кирби, все это время коллеги-академики щедро делились своими знаниями об эпидемиологии сточных вод. К сентябрю 2020 года пара запустила Национальную систему наблюдения за сточными водами, которая интерпретирует данные отбора проб для государственных и местных органов власти. Сегодня они возглавляют команду из шести человек и имеют постоянное место в одном из отделов CDC.

«Каждая часть этой системы должна была быть построена в основном с нуля», – сказал Кирби. «Когда я смотрю на это, меня действительно поражает, где мы сейчас находимся».

По словам Кирби, за месяцы, прошедшие с момента дебюта системы, она смогла обнаружить рост числа случаев от четырех до шести дней до того, как диагностические тесты покажут рост.

Она надеется, что к концу следующего года федеральная программа мониторинга будет использована для проверки ряда заболеваний, включая кишечную палочку, сальмонеллу, норовирус и смертельно опасный лекарственно-устойчивый гриб Candida auris ]который стал глобальной угрозой и вызвал хаос в больницах и домах престарелых.

Чем дольше эти программы работают, тем более полезными они становятся, – сказала Коллин Нотон, профессор и инженер-строитель Калифорнийского университета в Мерседе, возглавляющая COVIDPoops19, который отслеживает усилия по мониторингу сточных вод во всем мире. Нотон работает с коллегами из Калифорнийского университета в Дэвисе над запуском программ мониторинга рядом с местом, где она работает, в Центральной долине, но обнаруживает, что у некоторых небольших сообществ нет ресурсов для проведения тестирования или достаточного количества медицинского персонала для анализа или использования данных. .

Именно в этих небольших сообществах с ограниченным доступом к тестированию и врачам эта практика может быть наиболее многообещающей, сказал Нотон. Ковид обнажила давнее неравенство между сообществами, которое, как она опасается, будет сохранено благодаря использованию этого нового инструмента общественного здравоохранения.

По мнению экспертов, также необходимо решить проблемы конфиденциальности. Данные о сточных водах традиционно не считались защищенной личной информацией о здоровье, как диагностические тесты. Должностные лица здравоохранения ранее решали опасения по поводу отслеживания употребления запрещенных наркотиков в сточных водах путем отбора проб из достаточно крупных канализационных стоков, чтобы обеспечить анонимность. Но для проверки определенных проблем со здоровьем требуется анализ ДНК. «Я думаю, что это будет проблемой для публичного общения, – сказал Найт, – чтобы убедиться, что это не будет восприниматься как слежка за генетическими секретами каждого человека»

.

Представители органов здравоохранения и водоотведения заявили, что они в восторге от возможностей этого нового инструмента и работают над способами решения проблем конфиденциальности, используя его преимущества. Грег Кестер, директор программ возобновляемых ресурсов Калифорнийской ассоциации санитарных агентств, в июне 2020 года написал официальным лицам CDC с просьбой создать федеральную сеть наблюдения. Он не может поверить, как быстро этот призыв стал реальностью. И он надеется, что он здесь надолго, как из-за продолжающейся пандемии, так и из-за неизбежной следующей вспышки.

«Поскольку количество вакцинаций увеличивается, и мы получаем варианты, это все равно будет иметь значение, потому что количество клинических испытаний сокращается», – сказал Кестер. «Мы действительно хотим сделать эту часть инфраструктуры».

Этот рассказ подготовлен KHN, который издает California Healthline, редакционно независимую службу California Health Care Foundation.