Le système de surveillance des eaux usées de l'UC San Diego permet une détection précoce de la plupart des cas de COVID-19

Les personnes infectées par le SARS-CoV-2, le virus qui cause le COVID-19, sont connus pour l'excréter dans leurs selles, même s'ils ne présentent aucun symptôme. Dans cet esprit, Les chercheurs de la faculté de médecine de l'Université de Californie à San Diego examinent les eaux usées des bâtiments du campus à la recherche de signes du virus depuis l'été 2020, pensant que l'information pourrait aider à prévenir les épidémies.

Smruthi Karthikeyan, PhD (à gauche) et Rob Knight, PhD (à droite) prélève des échantillons d'eaux usées à partir de robots de collecte sur le campus de l'UC San Diego. Crédit :Erik Jepsen/UC San Diego.

Maintenant, ils ont des données pour le sauvegarder :dépistage du SARS-CoV-2 dans les eaux usées, l'équipe a montré qu'elle peut détecter même un seul infecté, personne asymptomatique vivant ou travaillant dans un grand immeuble. La notification aux occupants de chaque bâtiment avec des eaux usées positives a augmenté les taux de test COVID-19 jusqu'à 13 fois. Une fois qu'un occupant a été testé positif, l'isolement et la recherche des contacts ont permis d'empêcher une nouvelle propagation du virus.

L'approche a permis la détection précoce de 85% des cas de COVID-19 sur le campus, des chercheurs ont rapporté le 10 août numéro 2021 de mSystèmes . En d'autres termes, les échantillons d'eaux usées ont été testés positifs avant la plupart des diagnostics de cas individuels.

Les campus universitaires bénéficient particulièrement de la surveillance des eaux usées comme moyen d'éviter les épidémies de COVID-19, car ils sont pleins de populations en grande partie asymptomatiques, et sont des points chauds potentiels pour la transmission qui nécessitent des tests de diagnostic fréquents. »

Smruthi Karthikeyan, Doctorat, premier auteur, ingénieur en environnement et chercheur postdoctoral à l'UC San Diego School of Medicine

Karthikeyan a dirigé l'étude avec l'auteur principal Rob Knight, Doctorat, professeur et directeur du Center for Microbiome Innovation à l'UC San Diego.

Environ 10, 000 étudiants ont vécu sur le campus de l'UC San Diego au cours de l'année académique 2020-2021, avec de faibles taux de cas de COVID-19 grâce aux nombreuses mesures d'atténuation des risques, éléments de détection et d'intervention virale qui composent le programme Return to Learn. Crédit :Erik Jepsen/UC San Diego.

Le filtrage des eaux usées fait partie intégrante du programme Return to Learn de l'UC San Diego, une approche fondée sur des preuves qui a permis à l'université d'offrir des logements sur le campus, des cours en personne et des opportunités de recherche pendant la majeure partie de la pandémie.

Return to Learn repose sur trois piliers :l'atténuation des risques, détection virale et intervention. Avec environ 10, 000 étudiants sur le campus durant l'année académique 2020-2021, les nombreuses composantes du programme ont maintenu les taux de cas de COVID-19 bien inférieurs à ceux de la communauté environnante et par rapport à la plupart des campus universitaires, maintenir un taux de positivité inférieur à 1 % pendant cette période. Le programme Retour à l'apprentissage, y compris l'analyse des eaux usées, est devenu un modèle pour d'autres universités, Districts et régions scolaires de la maternelle à la 12e année.

Tous les matins, sept jours sur sept, une équipe d'étudiants et de membres du personnel portant des t-shirts assortis se déploie sur le campus sur des voiturettes de golf pour collecter des échantillons d'eaux usées à partir de 126 robots de collecte configurés pour surveiller 350 bâtiments. Vers 10h, ils retournent au laboratoire de Knight à l'École de médecine.

Là, Karthikeyan et son équipe traitent les eaux usées à l'aide d'un autre type de robot, qui concentre le virus à l'aide de nanoparticules magnétiques, extrait ensuite l'ARN - le matériel génétique qui compose les génomes de virus comme le SRAS-CoV-2 - à partir des échantillons. Le test de réaction en chaîne par polymérase (PCR) est utilisé pour rechercher les gènes de signature du virus.

Lorsque le virus est détecté, des messages automatisés mais ciblés sont envoyés via un système à l'échelle du campus aux personnes associées aux bâtiments concernés, comme les étudiants, personnel et professeurs, recommander qu'ils soient testés pour le virus dès que possible. Les données sont ajoutées à un tableau de bord public.

Un tableau de bord en ligne suit la détection des eaux usées positives au COVID sur le campus de l'UC San Diego et le met à la disposition du public. Crédit :UC San Diego.

Depuis sa création, l'équipe a travaillé en permanence pour optimiser le processus, dit Karthikeyan. L'approche automatisée actuelle a considérablement réduit le temps d'exécution de l'échantillon aux résultats par 20 ; maintenant cinq heures pour 96 échantillons. En miniaturisant les échantillons, les chercheurs ont réduit les coûts de traitement à 13 $ par échantillon. Knight estime que l'approche dépasse de 10 à 100 fois l'échelle de programmes de surveillance similaires. L'étape suivante, il a dit, sera de déployer des méthodes rapides pour tester les variantes du SARS-CoV-2, y compris delta, en temps réel.

"Ce système montre comment les nombreuses parties différentes de l'UC San Diego peuvent fonctionner ensemble en tant que système pour assurer la sécurité du campus, " a déclaré Knight. " Ce travail a nécessité non seulement des progrès dans le traitement des échantillons viraux, mais des équipes dont Logistique, Santé et sécurité environnementales, informatique du campus et du système de santé, Gestion des installations, et plein d'autres, ainsi que le leadership du programme Return to Learn pour y arriver. Nous aidons maintenant d'autres campus et organisations à reproduire ce succès, qui a un potentiel non seulement pour COVID-19, mais pour de nombreux autres agents pathogènes transmis par les selles, dont la grippe, dans le futur."

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