El sistema de vigilancia de aguas residuales de UC San Diego permite la detección temprana de la mayoría de los casos de COVID-19

Personas infectadas con SARS-CoV-2, el virus que causa COVID-19, se sabe que lo derraman en sus heces, incluso si no presentan ningún síntoma. Con eso en mente, Los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego han estado examinando las aguas residuales de los edificios del campus en busca de signos del virus desde el verano de 2020. pensando que la información podría ayudar a prevenir brotes.

Smruthi Karthikeyan, PhD (izquierda) y Rob Knight, PhD (derecha) recoge muestras de aguas residuales de robots recolectores en el campus de UC San Diego. Crédito:Erik Jepsen / UC San Diego.

Ahora tienen datos para respaldarlo:detección de SARS-CoV-2 en aguas residuales, el equipo demostró que pueden detectar incluso a un solo infectado, Persona asintomática que vive o trabaja en un gran edificio. La notificación a los ocupantes de cada edificio con aguas residuales positivas aumentó las tasas de prueba de COVID-19 hasta en 13 veces. Una vez que un ocupante dio positivo, El aislamiento y el rastreo de contactos ayudaron a prevenir una mayor propagación del virus.

El enfoque permitió la detección temprana del 85 por ciento de los casos de COVID-19 en el campus, investigadores informaron en el 10 de agosto, 2021 edición de mSystems . En otras palabras, las muestras de aguas residuales dieron positivo antes de la mayoría de los diagnósticos de casos individuales.

Los campus universitarios se benefician especialmente de la vigilancia de las aguas residuales como un medio para evitar brotes de COVID-19, ya que están llenas de poblaciones en gran parte asintomáticas, y son posibles puntos calientes de transmisión que requieren frecuentes pruebas de diagnóstico ".

Smruthi Karthikeyan, Doctor, Primer autor, ingeniero ambiental e investigador postdoctoral en la Facultad de Medicina de UC San Diego

Karthikeyan dirigió el estudio con el autor principal Rob Knight, Doctor, profesor y director del Center for Microbiome Innovation en UC San Diego.

Aproximadamente 10, 000 estudiantes vivieron en el campus de UC San Diego durante el año académico 2020-2021, con bajas tasas de casos de COVID-19 gracias a la mitigación de muchos riesgos, elementos de detección e intervención viral que componen el programa Return to Learn. Crédito:Erik Jepsen / UC San Diego.

La detección de aguas residuales es una parte integral del programa Return to Learn de UC San Diego, un enfoque basado en evidencia que ha permitido a la universidad ofrecer alojamiento en el campus y clases presenciales y oportunidades de investigación durante la mayor parte de la pandemia.

Return to Learn se basa en tres pilares:mitigación de riesgos, detección e intervención viral. Con aproximadamente 10, 000 estudiantes en el campus durante el año académico 2020-2021, los muchos componentes del programa mantuvieron las tasas de casos de COVID-19 mucho más bajas que las de la comunidad circundante y en comparación con la mayoría de los campus universitarios, manteniendo una tasa de positividad de menos del 1 por ciento durante ese tiempo. El programa Return to Learn, incluyendo pruebas de aguas residuales, se ha convertido en un modelo para otras universidades, Regiones y distritos escolares K-12.

Cada mañana, siete días a la semana, un equipo de estudiantes y personal con camisetas a juego se despliega por todo el campus en carritos de golf para recolectar muestras de aguas residuales de 126 robots recolectores instalados para monitorear 350 edificios. A las 10 a. M., regresan al laboratorio de Knight en la Facultad de Medicina.

Allí, Karthikeyan y su equipo procesan las aguas residuales utilizando un tipo diferente de robot, que concentra el virus mediante nanopartículas magnéticas, luego extrae el ARN, el material genético que forma los genomas de virus como el SARS-CoV-2, de las muestras. La prueba de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) se utiliza para buscar los genes característicos del virus.

Cuando se detecta el virus, Los mensajes automatizados pero dirigidos se envían a través de un sistema en todo el campus a las personas asociadas con los edificios afectados. como estudiantes, personal y profesores, recomendándoles que se hagan la prueba del virus lo antes posible. Los datos se agregan a un panel público.

Un tablero en línea rastrea la detección de aguas residuales con COVID positivo en el campus de UC San Diego y lo pone a disposición del público. Crédito:UC San Diego.

Desde su concepción, el equipo ha trabajado constantemente para optimizar el proceso, Dijo Karthikeyan. El enfoque automatizado actual ha reducido drásticamente el tiempo de respuesta de la muestra al resultado en 20 veces; ahora cinco horas para 96 ​​muestras. Miniaturizando las muestras, los investigadores han reducido los costos de procesamiento a $ 13 por muestra. Knight estima que el enfoque supera la escala de programas de vigilancia similares entre 10 y 100 veces. El siguiente paso, él dijo, será implementar métodos rápidos para probar las variantes del SARS-CoV-2, incluyendo delta, en tiempo real.

"Este sistema demuestra cómo las diferentes partes de UC San Diego pueden trabajar juntas como un sistema para mantener el campus seguro, ", Dijo Knight." Este trabajo no solo requirió avances en el procesamiento de muestras virales, pero equipos que incluyen Logística, Salud ambiental y seguridad, TI del campus y del sistema de salud, Gestión de las instalaciones, y muchos otros, así como el liderazgo del programa Return to Learn para que esto suceda. Ahora estamos ayudando a otros campus y organizaciones a replicar este éxito, que tiene potencial no solo para COVID-19, pero para muchos otros patógenos transmitidos por las heces, incluida la influenza, en el futuro."

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