O sistema de vigilância de águas residuais da UC San Diego permite a detecção precoce da maioria dos casos COVID-19

Pessoas infectadas com SARS-CoV-2, o vírus que causa COVID-19, são conhecidos por eliminá-lo em suas fezes, mesmo que não apresentem quaisquer sintomas. Com aquilo em mente, Pesquisadores da Escola de Medicina de San Diego da Universidade da Califórnia têm examinado águas residuais dos prédios do campus em busca de sinais do vírus desde o verão de 2020, pensando que a informação poderia ajudar a prevenir surtos.

p Smruthi Karthikeyan, PhD (à esquerda) e Rob Knight, O PhD (à direita) coleta amostras de águas residuais de robôs de coleta no campus da UC San Diego. Crédito:Erik Jepsen / UC San Diego.

p Agora eles têm dados para fazer o backup:Triagem para SARS-CoV-2 em águas residuais, a equipe mostrou que pode detectar até mesmo um único infectado, pessoa assintomática que mora ou trabalha em um prédio grande. A notificação aos ocupantes de cada edifício com águas residuais positivas aumentou as taxas de teste COVID-19 em até 13 vezes. Uma vez que um ocupante testou positivo, o isolamento e o rastreamento de contato ajudaram a prevenir a disseminação do vírus.

p A abordagem permitiu a detecção precoce de 85 por cento dos casos COVID-19 no campus, pesquisadores relataram em 10 de agosto, Edição de 2021 de mSystems . Em outras palavras, amostras de águas residuais testadas positivas antes da maioria dos diagnósticos de casos individuais.

p Campi universitários se beneficiam especialmente da vigilância de águas residuais como meio de evitar surtos de COVID-19, já que estão cheios de populações basicamente assintomáticas, e são potenciais pontos de acesso para transmissão que requerem testes de diagnóstico frequentes. "

Smruthi Karthikeyan, PhD, primeiro autor, engenheiro ambiental e pesquisador de pós-doutorado na UC San Diego School of Medicine

p Karthikeyan conduziu o estudo com o autor sênior Rob Knight, PhD, professor e diretor do Center for Microbiome Innovation da UC San Diego.

p Aproximadamente 10, 000 alunos viveram no campus da UC San Diego durante o ano acadêmico de 2020-2021, com baixas taxas de casos COVID-19 graças à mitigação de muitos riscos, detecção viral e elementos de intervenção que compõem o programa Return to Learn. Crédito:Erik Jepsen / UC San Diego.

p A triagem de águas residuais é uma parte integrante do programa Return to Learn da UC San Diego, uma abordagem baseada em evidências que permitiu à universidade oferecer hospedagem no campus, aulas presenciais e oportunidades de pesquisa durante a maior parte da pandemia.

p Return to Learn depende de três pilares:mitigação de risco, detecção e intervenção viral. Com aproximadamente 10, 000 alunos no campus durante o ano acadêmico de 2020-2021, os muitos componentes do programa mantiveram as taxas de casos COVID-19 muito mais baixas do que a comunidade circundante e em comparação com a maioria dos campi universitários, mantendo uma taxa de positividade de menos de 1 por cento durante esse tempo. O programa Return to Learn, incluindo teste de águas residuais, tornou-se um modelo para outras universidades, Distritos e regiões escolares K-12.

p Toda manhã, sete dias por semana, uma equipe de alunos e funcionários em camisetas combinadas são implantados em carrinhos de golfe pelo campus para coletar amostras de esgoto de 126 robôs de coleta montados para monitorar 350 edifícios. Às 10h00, eles voltam ao laboratório de Knight na Escola de Medicina.

p Lá, Karthikeyan e a equipe processam o esgoto usando um tipo diferente de robô, que concentra o vírus usando nanopartículas magnéticas, em seguida, extrai o RNA - o material genético que compõe os genomas de vírus como o SARS-CoV-2 - das amostras. O teste de reação em cadeia da polimerase (PCR) é usado para pesquisar os genes de assinatura do vírus.

p Quando o vírus é detectado, mensagens automatizadas, mas direcionadas, são enviadas por meio de um sistema que abrange todo o campus para pessoas associadas aos edifícios afetados, como alunos, funcionários e professores, recomendando que sejam testados para o vírus o mais rápido possível. Os dados são adicionados a um painel público.

p Um painel online rastreia a detecção de águas residuais COVID-positivas no campus da UC San Diego e o disponibiliza ao público. Crédito:UC San Diego.

p Desde o seu início, a equipe tem trabalhado constantemente para otimizar o processo, Karthikeyan disse. A abordagem automatizada atual reduziu drasticamente o tempo de resposta da amostra ao resultado em 20 vezes; agora cinco horas para 96 ​​amostras. Ao miniaturizar as amostras, os pesquisadores reduziram os custos de processamento para US $ 13 por amostra. Knight estima que a abordagem excede a escala de programas de vigilância semelhantes em 10 a 100 vezes. O próximo passo, ele disse, será implantar métodos rápidos para testar as variantes do SARS-CoV-2, incluindo delta, em tempo real.

p "Este sistema demonstra como as muitas partes diferentes da UC San Diego podem trabalhar juntas como um sistema para manter o campus seguro, "Knight disse." Este trabalho exigiu não apenas avanços no processamento de amostras virais, mas as equipes, incluindo Logística, Segurança e Saúde Ambiental, campus e TI do sistema de saúde, Gestão de Instalações, e muitos outros, bem como a liderança do programa Return to Learn para que isso aconteça Agora estamos ajudando outros campi e organizações a replicar esse sucesso, que tem potencial não apenas para COVID-19, mas para muitos outros patógenos transmitidos pelas fezes, incluindo influenza, no futuro."

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