La epidemiología basada en aguas residuales (WBE) podría proporcionar una forma eficaz y rápida de predecir la posible propagación del virus SARS-CoV-2 y la distribución de las personas infectadas con la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19).

Un equipo de investigación de Harrisburg University of Science and Technology, liderado por el profesor Kevin Purcell, Ph.D., Líder del Programa de Análisis de Datos y Profesor Asociado de Ciencia de Datos en esta casa de estudios, llevó a cabo este proyecto en el condado de Dauphin, en la región centro sur del estado de Pensilvania, Estados Unidos. El éxito obtenido con la etapa inicial del proyecto permitió obtener el financiamiento necesario para cubrir una mayor área geográfica que permita consolidar mucho más esta investigación que será de gran ayuda para que los funcionarios de salud pública puedan predecir áreas de creciente prevalencia de COVID-19 y tomar las medidas de precaución necesarias.

Según explica el profesor Purcell, el área de estudio se ha extendido a toda la ciudad de Harrisburg, la capital de Pensilvania y la sede del gobierno estatal. “La cuenca de alcantarillado con la que estamos trabajando maneja 8 millones de galones de agua al día y da servicio a una población de 66 mil residentes. Hasta ahora hemos estado haciendo un seguimiento sencillo utilizando métodos epidemiológicos de aguas residuales y hemos tenido un gran éxito”, comenta el investigador.

El docente de Harrisburg University también hace referencia a que los recuentos de casos detectados genéticamente están siguiendo muy de cerca los casos de COVID-19 reportados por el Departamento de Salud, manteniendo un promedio móvil de tres semanas. “De hecho, somos capaces de detectar picos en los recuentos de casos, por lo general dos o tres semanas antes de que los casos aumenten en los datos del Departamento de Salud. Esto es verdaderamente prometedor para un proyecto piloto tan simple”, explica Purcell.

Otros detalles de gran valor en esta investigación tienen que ver con el hecho de que se han encontrado con la presencia de múltiples variantes de COVID-19 dentro de la población y con que han podido relacionar la dinámica de recuento de casos con los eventos actuales dentro de la huella del alcantarillado correspondiente al área geográfica de la investigación, lo que brinda indicios prometedores del valor de esta metodología para la gestión de la salud pública.

Metodología del estudio

El equipo de investigadores de Harrisburg University of Science and Technology utiliza la aplicación de pruebas genéticas que permiten detectar la presencia y concentración de ARN del SARS-CoV-2 en muestras de efluentes de aguas residuales. Según explica el doctor Purcell, los patógenos ingresan al sistema de aguas residuales cuando los individuos infectados los eliminan a través de excreciones corporales incluyendo saliva, orina y heces.

De esta manera, “al recolectar muestras de varios puntos aguas arriba de una instalación de tratamiento de aguas residuales y luego usando pruebas genéticas estándar para determinar la presencia o ausencia y la cantidad de patógeno viral en la muestra, se puede desarrollar un algoritmo de modelado personalizado para una región determinada o extensión espacial que permita analizar los valores obtenidos” afirma el investigador.

Al combinar atributos espaciales y temporales en el modelo, se puede desarrollar una imagen clara de la dinámica de COVID-19, determinándose un valioso mapa que identifica el estado de un brote viral.

La comprensión de estas dinámicas puede ayudar en los esfuerzos de predecir dónde ocurrirán los brotes de COVID-19 y de esta forma, tomar las precauciones necesarias para minimizar su propagación y por ende sus posibles efectos, proporcionando asistencia médica y la promulgación de medidas de cuarentena que minimicen la propagación de patógenos y su consecuente amenaza para la salud pública.

Una gran ventaja del estudio es que funciona incluso en caso de que en la comunidad haya individuos asintomáticos, presintomáticos o no diagnosticados. “Además, una vez establecidos estos sistemas de investigación los resultados obtenidos no se limitan a la identificación del SARS-CoV-2, también pueden usarse para otros patógenos y señales químicas como los opioides.  La investigación crea un marco poderoso para de forma no invasiva vigilar y proteger la salud pública”, concluye Purcell.

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