Cómo las aguas residuales pueden ayudar a combatir el COVID-19 en el mundo

Desde la comunidad subártica de Yellowknife, Canadá, hasta la ciudad subtropical de Brisbane, Australia, científicos de más de 50 países están monitoreando la propagación del SARS-CoV-2 en las aguas residuales. El número de programas de vigilancia se ha disparado durante el último año de una docena de proyectos de investigación a más de 200, tras el descubrimiento de que las partículas y fragmentos virales enteros se eliminan en las heces.

La información recopilada está ayudando a los científicos a rastrear casos, predecir aumentos repentinos, identificar dónde apuntar las pruebas y estimar el número total de personas infectadas en ciudades o regiones. Aunque la vigilancia de las aguas residuales se ha utilizado durante varias décadas para identificar brotes de poliomielitis y focalizar programas de inmunización y, más recientemente, para detectar el uso de drogas ilícitas, la pandemia ha traído un nuevo enfoque e inversión en ella como un medio de seguimiento de la salud pública.

“Siempre hubo interés en la epidemiología de las aguas residuales, pero ahora se ha disparado”, dice Ana María de Roda Husman, investigadora de enfermedades infecciosas del Instituto Nacional de Salud Pública y Medio Ambiente de los Países Bajos en Bilthoven.

Desde principios de 2020, los proyectos de alcantarillado del SARS-CoV-2 han despegado en todo el mundo a medida que los expertos en aguas residuales desviaron su foco para concentrarse en la crisis. Pero la escala y el enfoque de los programas de vigilancia varían, según la gravedad de la pandemia en los países o comunidades.

La cantidad de formas en que se utiliza la vigilancia de aguas residuales es sorprendente. En los Emiratos Árabes Unidos, los investigadores han estado analizando las aguas residuales de los aviones comerciales para ver si los vuelos entrantes transportaban pasajeros infectados. Los científicos de Hong Kong están monitoreando las aguas residuales en los edificios de apartamentos para encontrar infecciones no detectadas y, en Yellowknife, los funcionarios de salud están analizando las aguas residuales para descubrir qué variantes virales han llegado a su ciudad, a solo 400 kilómetros del Círculo Polar Ártico.

Una alarma previsoria

Una aplicación común de estos programas es la de sistema de alerta temprana. Las personas que están infectadas comienzan a esparcir fragmentos de virus unos días antes de que muestren síntomas, y De Roda Husman usa esto para predecir el número de hospitalizaciones unos días antes. Otros grupos están utilizando aguas residuales para encontrar y suprimir brotes en una escala mucho menor. En la Universidad de California, San Diego, los científicos analizan las aguas residuales de 343 edificios alrededor del campus para verificar si hay signos de infección. Siempre que una muestra da positivo, la universidad envía mensajes específicos para alentar a los estudiantes alojados en los edificios afectados a hacerse la prueba y aislarse.

“No es posible evaluar a 10.000 estudiantes cada día -dice Smruthi Karthikeyan, ingeniero ambiental de la universidad-. El rastreo de aguas residuales proporciona una alternativa económica y efectiva, que detecta hasta el 85% de los casos en el campus”. Un sistema similar está en uso en Hong Kong, donde los signos de SARS-CoV-2 en las aguas residuales de dos edificios de apartamentos llevaron a pruebas obligatorias para todos los residentes en enero. Según el South China Morning Post, el sistema de alerta temprana ayudó a los funcionarios de salud a encontrar nueve casos asintomáticos.

Los científicos en Australia, donde los casos de COVID-19 se han mantenido relativamente bajos durante la pandemia, también están utilizando el rastreo de aguas residuales como un sistema de alerta temprana. En Queensland, se recolectan muestras de aguas residuales en todo el estado y se envían a un laboratorio en Brisbane para su análisis. Pero los pequeños números de casos presentan a los investigadores australianos un desafío único. “La forma típica en que recolectan una muestra -explica David McCarthy, un ingeniero de calidad del agua de la Universidad de Monash en Melbourne-, es llevando una botella con una cuerda a una sección de alcantarillado o una planta de tratamiento y tirarla. Pero estamos viendo quizás uno o dos casos de COVID en un millón de personas. Las posibilidades de perder esos casos con esa técnica son realmente altas”.

En cambio, otros científicos australianos han recurrido a métodos de muestreo. Los ‘muestreadores pasivos’ usan gasa u otro material absorbente que puede dejarse en las aguas residuales hasta por cuatro días, lo que aumenta la probabilidad de que recogen fragmentos de virus de ese caso de uno en un millón.

McCarthy ha desarrollado un pequeño muestreador pasivo en forma de torpedo que puede caber en tuberías estrechas. El plan es de código abierto y se ha descargado en Indonesia, Nueva Zelanda y Canadá. El interés en la vigilancia de las aguas residuales se extiende más allá de los círculos académicos. “Nos reunimos con varios ministros y estaban muy emocionados -dice McCarthy-. Eso nunca había sucedido antes de la pandemia”.

En otros lugares, los gobiernos y las instituciones han adaptado métodos preexistentes de rastreo de aguas residuales para monitorear tendencias más grandes en el número de casos en ciudades y vecindarios. Holanda lidera la carga de datos.

Las muestras de las plantas de tratamiento de aguas residuales permiten a los investigadores estimar cuántas personas de grandes poblaciones están infectadas con el SARS-CoV-2, y los funcionarios del gobierno utilizan estas estimaciones para tomar decisiones sobre si implementar bloqueos y cómo canalizar los recursos.

Gertjan Medema, microbiólogo del Instituto de Investigación del Agua KWR en Nieuwegein, Países Bajos, sostiene que las aguas residuales brindan una imagen general más precisa de las infecciones que las pruebas de diagnóstico, porque incluyen a personas asintomáticas. “No todo el mundo hace la prueba, pero todo el mundo va al baño -dice-. Es bueno tener una herramienta objetiva que no depende de la voluntad de hacerse un test”.

Sin embargo, más del 70% de los programas de vigilancia de las aguas residuales se encuentran en países de ingresos altos, que han invertido recursos en la epidemiología. “Las pruebas en India son increíblemente desafiantes ya que los sistemas de alcantarillado están fragmentados -explica Sudipti Arora, científico ambiental del Instituto de Biotecnología Dr. B. Lal en Jaipur, India-. Solo alrededor de un tercio de todas las ciudades tienen redes de alcantarillado. En consecuencia, los barrios más pobres y las zonas rurales permanecen en gran parte sin analizar”.

En dos de los estados del norte del país, su equipo está chequeando las aguas residuales de los hospitales como parte de un estudio sobre si desinfectantes específicos inactivan el virus para determinar si el método se puede utilizar más ampliamente en la India. A pesar de los desafíos que enfrenta el método en India, Arora y su equipo planean utilizar la experiencia que han adquirido con la vigilancia de aguas residuales durante la pandemia y aplicarla para detectar otras enfermedades infecciosas, así como bacterias resistentes a los antibióticos.

Muchos científicos que trabajan en el campo dicen que un resultado positivo poco común de la pandemia podría ser que normalizará el uso de aguas residuales para monitorear la salud pública, ya sea para futuras pandemias o para rastrear otros indicadores de salud, como hormonas que indican estrés o niveles de consumo de cafeína. “La epidemiología de las aguas residuales estaba debajo del radar -advierte Karthikeyan-. Ahora, ha pasado a primer plano”.

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