Aguas residuales: llevando la monitorización al siguiente nivel
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La epidemiología basada en la monitorización de aguas residuales (WBE, por sus siglas en inglés) ha recibido una atención significativa recientemente. Y lo ha hecho legítimamente ya que se lleva a cabo en más de 3.000 lugares en 58 países del mundo. En los Estados Unidos, sin embargo, la monitorización activa de las aguas residuales para SARS-CoV-2 se hace solo en algunos estados y a distintos niveles. El viernes pasado, la CDC resaltó nuestro sistema al añadir la monitorización de aguas residuales al panel informativo de COVID-19.
La monitorización de aguas residuales no es algo nuevo
Tal vez le sorprenda saber que el uso con SARS-CoV-2 no es el primero de la monitorización de aguas residuales como medida de salud pública. Esta metodología comenzó hacia 1954 cuando unos epidemiólogos rastrearon ciertos casos de infecciones parasitarias en aguas residuales que contaminaban una presa cercana. Aunque no fue hasta los años 90 cuando WBE comenzó a ganar interés exponencial gracias a la investigación. Desde entonces, WBE se ha usado para monitorizar y rastrear una gran variedad de temas de salud pública, incluyendo la identificación y los cambios de hábitos de uso de drogas ilícitas, la erradicación global de la polio, la monitorización de la Hepatitis E, los cambios en los patrones dietéticos, la monitorización de letrinas en Malawi, y más.
WBE para SARS-CoV-2 específicamente comenzó muy pronto en la pandemia…..incluso antes de que los test de PCR individuales estuvieran disponibles. La primera señal de que WBE iba a funcionar con este virus fue cuando un grupo de científicos chinos publicó un estudio en Lancet. Evaluaron si el virus estaba presente en 74 pacientes de un hospital de China, entre el 16 de enero y el 15 de marzo de 2020. Entre las muestras fecales, 41 (55%) fueron positivas para SARS-CoV-2 RNA. Cuando el virus arraigó en los Estados Unidos, el trabajo de monitorización de aguas residuales le siguió muy de cerca. En Boston, por ejemplo, un grupo de científicos comenzó a hacer pruebas para COVID19 entre el 18 y el 25 de marzo de 2020. Encontraron que:
“El número de casos positivos estimado de las aguas residuales [fue] de un orden de magnitud mayor que el número de casos clínicos confirmados y por lo tanto puede afectar significativamente a los esfuerzos para comprender la tasa de letalidad y la progresión de la enfermedad”
A partir de ahí, WBE se convirtió en una herramienta útil para distintas jurisdicciones. Fue particularmente útil en los comienzos de la pandemia cuando había restricciones significativas de pruebas de PCR ( y monitorización). WBE obtuvo datos de 0 a 2 días antes que el porcentaje de positividad de los tests, y de 1 a 4 días antes que el aumento en las admisiones hospitalarias locales.
WBE también se utilizó considerablemente durante la ola ómicron, lo que fue de ayuda por muchas razones. Primero, más y más personas han comenzado a hacerse los test en casa. Y por ello muchos casos no se reportan a los sistemas de vigilancia estatales o nacionales. Las aguas residuales todavía captan todos esos casos conforme las personas van tirando de la cadena.
En segundo lugar, WBE ha funcionado como un gran sistema de alarma. De hecho, fue uno de los primeros sistemas de vigilancia en predecir el repunte de la infección en Tshwane (cerca del epicentro de ómicron en Sudáfrica; mire la figura siguiente). Antes de que aumentaran los casos, la detección de COVID-19 en aguas residuales fue casi tan alta como con delta. El 26 de noviembre, supimos que esto quería decir una de las dos cosas: o se avecinaba un aumento de casos y lo hacía rápidamente; o los casos eran tan leves que estaban pasando desapercibidos. Con el tiempo hemos sabido que fue una combinación de los dos. Pero, gracias a este sistema, Sudáfrica pudo avisar al mundo de lo que iba a venir.
En tercer lugar, WBE ayudó a señalar el pico de ómicron. Por ejemplo, funcionarios de Twin Cities predijeron con exactitud el pico de ómicron antes de que los casos llegaran al pico, monitorizando la vigilancia de aguas residuales. Esto fue crucial porque los laboratorios de pruebas diagnósticas tenían trabajo acumulado por días. Este fenómeno también se vio en Boston: las aguas residuales alcanzaron el pico alrededor de Año Nuevo y los casos alcanzaron el pico 2-3 semanas después.
Beneficios y limitaciones de WBE
Como se puede imaginar, la monitorización de aguas residuales (WBE) tiene un número de beneficios:
Pasiva. En primer lugar éste es un poderoso sistema de vigilancia porque es pasivo o anónimo. Si tiras de la cadena se registra independientemente de cómo se comporten los test, cualquiera que sean los síntomas y sin importar sesgos internos o externos.
Alcance inclusivo. De la misma forma, la vigilancia pasiva permite un alcance inclusivo independiente del nivel socioeconómico (no como la capacidad de permitirse una PCR o un test de antígenos). El 85% del la población de los Estados Unidos tiene conexión a un sistema de alcantarillado del que se podrían tomar muestras. (Aunque es un terreno en expansión, la vigilancia de SARS-CoV-2 permanece limitada principalmente a áreas urbanas).
Flexibilidad. No hay un sitio específico donde haya que tomar las muestras. Éstas se pueden recoger en cualquier punto entre el baño y la planta de tratamiento de las aguas residuales, lo que da mucha flexibilidad a los equipos de investigación.
Secuencia genómica oportuna. Las aguas residuales se pueden analizar para averiguar el tipo de variante (secuencia genómica). Así, se puede ver a delta y ómicron, por ejemplo, extenderse en tiempo real. Esto es una ventaja frente a secuenciar los test de los pacientes, lo que a menudo se retrasa en las muestras clínicas y en las muestras pequeñas. WBE puede obtener resultados de secuencias en 5 días para ayudar mejor a los oficiales de la salud pública.
Esquema para combinar la vigilancia genómica en aguas residuales comunitarias con la vigilancia clínica estatal. Aquí. 5. Apoyo público. Por último, y quizás lo más importante, es que tanto la salud pública como la vigilancia de alcantarillas giran en torno a las personas y no sólo los números. Un grupo de científicos de Louisville llevo a cabo una encuesta en agosto de 2021 para valorar el conocimiento de la vigilancia de aguas residuales y la preocupación en torno a la privacidad. Encontraron que la percatación del seguimiento de virus en alcantarillas era baja. Pero, apoyaron considerablemente la divulgación de los resultados de la monitorización independientemente del sexo o la raza/identidad étnica.
Apoyo a la monitorización del sistema de alcantarillas para comprender mejor los niveles de infección comunitarios de COVID en vez de hacer pruebas en personas para muestreo probabilístico. Aquí.
Pero no hay un sistema perfecto, WBE también tiene las siguientes limitaciones:
Suplemento. Los datos de las aguas residuales deberían usarse siempre además de, y no como sustitutos de, los datos de test clínicos. No hay acuerdo en cuál es la relación directa entre la concentración de SARS-CoV-2 en aguas residuales y número de casos clínicos, salvo que indican tendencias similares. Así que las aguas residuales contribuyen a una visión holística de la propagación del virus por la comunidad y por el mundo.
Variabilidad. La otra limitación es que la carga viral en heces es altamente variable entre las personas. En un metaanálisis reciente, los científicos juntaron 35 estudios para evaluar la prevalencia y carga viral de SARS-CoV-RNA en pacientes. Encontraron que entre el 34% y el 52% de los pacientes infectados por COVID-19 tenían carga viral en las heces. Además, la presencia de RNA en heces duró más de tres semanas tras la presentación y una semana más que en el último RNA respiratorio detectado.
La sintomatología importa. Lo más interesante para mí es que los síntomas de los pacientes influyen en los números. Por ejemplo, los pacientes con síntomas gastrointestinales tienen niveles 3 veces más altos de RNA fecal comparado con aquéllos sin síntomas gastrointestinales. Esto podría tener importantes implicaciones de vigilancia si el virus continúa cambiando la enfermedad como lo hizo de delta a ómicron.
En resumidas cuentas: No hay duda de que la monitorización de aguas residuales continúa fortaleciendo nuestro sistema de salud pública, ya que proporciona mayor equidad de forma anónima, pasiva, no sesgada y aceptable para el público. Realmente espero que el sistema de monitorización crezca como resultado de ello.
Love, YLE y Dra. Rochelle Holm
La Dra. Holm es Profesora Asociada en Christina Lee Brown Envirome Institute en la Universidad de Louisville. Su trabajo de investigación se centra específicamente en la monitorización de aguas residuales. Ella ha contribuido a reunir mucha de la evidencia de este artículo para asegurar una visión completa de WBE.