Como rastrear e identificar doenças como a Covid-19 antes que se espalhem

Como rastrear e identificar doenças como a Covid-19 antes que se espalhem
O teste de esgoto pode ser usado para a detecção precoce de doenças.
(ShutterStock)

A pandemia COVID-19 reacendeu o interesse na vigilância de águas residuais, onde os sistemas de esgoto são monitorados quanto à presença de vírus, bactérias e outros patógenos. Fragmentos não infecciosos do material genético do vírus foram encontrados em águas residuais não tratadas na Itália, Espanha, França, Estados Unidos e Canadá.

Várias cidades agora estão usando a abordagem para detectar a infecção, incluindo Ottawa. Pelo menos um Universidade dos EUA usou vigilância de águas residuais para identificar um surto de COVID-19, ordenando o teste e a quarentena de quase 300 alunos que vivem em quatro residências do campus - e impedindo sua disseminação.

Como microbiologista com experiência na vigilância de patógenos de origem alimentar, como Salmonella e E. coli, Estou sempre interessado em melhores maneiras de identificar infecções nas populações.

Identificação de doença atualmente depende de pessoas doentes para procurar ajuda médica. Porém, muitos doentes não procuram ajuda e os funcionários podem ficar inconscientes de doenças ou surtos por dias ou semanas, causando mais doenças e morte. Para lidar com surtos de doenças infecciosas, como o COVID-19, precisamos de sistemas de vigilância ativa que não dependam das ações de pessoas doentes.

Vigilância de águas residuais para detecção de doenças

A vigilância de águas residuais funciona porque muitos agentes infecciosos são excretados nos fluidos corporais, antes e durante a infecção ativa. Quando esses fluidos entram nos sistemas de esgoto, eles são transportados para uma instalação central de tratamento de águas residuais para processamento, onde podem ser detectados.

A utilidade da vigilância de águas residuais foi reconhecida pela primeira vez durante a década de 1960, quando pesquisadores da Universidade de Yale conduziram várias experiências para avaliar a eficácia das campanhas de vacinação contra a poliomielite. Eles testaram o esgoto em Middletown, Connecticut, para várias cepas do vírus da poliomielite antes, durante e depois do programa de vacinação.

Amostras de esgoto sendo coletadas dos dormitórios da Universidade Estadual de Utah, em 2 de setembro de 2020. (como rastrear e identificar doenças como covid 19 antes de se espalharem)
Amostras de esgoto sendo coletadas dos dormitórios da Universidade Estadual de Utah, em 2 de setembro de 2020.
(AP Photo / Rick Bowmer)


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Trinta e cinco anos depois, a sensibilidade da vigilância de águas residuais para monitorar os programas de vacinação do vírus da poliomielite foi confirmada em um elegante estudo que veio a ser conhecido como o Experiência do vírus da poliomielite em Helsinque.

Os cientistas jogaram uma vacina contra a poliomielite em um banheiro a 20 quilômetros de uma estação de tratamento de águas residuais. Os pesquisadores então coletaram amostras de águas residuais da instalação ao longo de quatro dias e mostraram que ainda podiam detectar a vacina após 800 milhões de litros de águas residuais terem passado pelo sistema. Eles concluíram que uma pessoa infectada espalhando o vírus da poliomielite poderia ser detectada em uma comunidade de 10,000 residentes.

Outra pesquisa demonstrou que os surtos podem ser previstos pelo monitoramento de águas residuais. Por exemplo, em Israel na década de 1970, o vírus infeccioso da poliomielite foi detectado em esgoto nove dias antes dos médicos identificarem o primeiro caso. Esta abordagem foi posteriormente adaptada para monitorar o sucesso das campanhas de vacinas contra a poliomielite internacionalmente.

Monitoramento de esgoto como sistema de alerta precoce

Esses experimentos estabeleceram a base para o uso de águas residuais para monitorar outras doenças.

Em 2013, pesquisadores na Suécia relataram que a vigilância de águas residuais forneceu alertas precoces de surtos de norovírus e vírus da hepatite A, duas causas de doenças virais de origem alimentar. Amostras diárias de águas residuais foram coletadas a cada duas semanas entre janeiro e maio de 2013 em uma estação de tratamento de águas residuais em Gotemburgo. Usando uma técnica chamada reação em cadeia da polimerase, ou PCR, os pesquisadores detectaram o material genético do norovírus duas a três semanas antes de identificar os doentes.

Múltiplas cepas (tipos genéticos) do vírus da hepatite A também foram detectadas em amostras de águas residuais usando PCR, e análises adicionais mostraram que duas cepas estavam envolvidas em um surto em andamento na Escandinávia e em Gotemburgo durante a primavera de 2013.

Pesquisadores na Itália usou uma abordagem semelhante para mostrar que os pacientes do hospital que sofriam de diarreia de causa desconhecida estavam de fato infectados com norovírus.

Vigilância de mídia social

Uma limitação da vigilância de águas residuais é que ela não consegue identificar as pessoas reais que estão infectadas. "Análise sindrômica de mídia social", em que postagens de mídia social são pesquisadas em busca de descrições de sintomas consistentes com uma determinada doença, surgiu como um ferramenta eficaz para vigilância de doenças infecciosas, incluindo COVID-19.

Colocar o monitoramento de águas residuais e a análise de mídia social juntos pode detectar surtos na comunidade que, de outra forma, não seriam detectados porque a abordagem identifica pessoas infectadas que ainda não apresentam sintomas (pré-sintomáticos) ou que não apresentam sintomas (assintomáticos). (Ambos os grupos podem espalhar o vírus.) Essas informações podem ser usadas por funcionários de saúde pública para reforçar o distanciamento físico e outras práticas de isolamento, como testes direcionados a indivíduos para restringir a disseminação da doença na comunidade.

O aumento das viagens internacionais e da globalização levou a uma rápida disseminação de doenças infecciosas. Para combater isso, a vigilância global de doenças infecciosas deve ser conduzida em tempo real ou quase em tempo real, e ir além do simples monitoramento do número de pessoas infectadas para incluir também a capacidade de reconhecer rapidamente novos padrões de doenças. O baixo custo, velocidade e capacidade de vigilância de águas residuais para detectar patógenos emergentes antes que se tornem endêmicos aumentam a capacidade de responder aos surtos de doenças sem demora, diminuindo doenças globais e mortes.

Sobre o autorA Conversação

Lawrence Goodridge, Professor, segurança alimentar, Universidade de Guelph

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.


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