Вылетел в трубу: больных коронавирусом предложили вычислять по сточным водам
Сотрудники Университета Клемсона вместе со специалистами из других американских вузов предложили высчитывать число зараженных коронавирусом на определенной территории с помощью анализа содержания вирусной РНК в сточных водах. Следы SARS-CoV-2 неизбежно попадают туда вместе с продуктами жизнедеятельности инфицированных. Данные о концентрации РНК в канализации можно обрабатывать с помощью математической модели, которая выдает расчеты о количестве заболевших. Впервые новую методику проверили в кампусе Университета Клемсона. Результаты мониторинга совпали с числом зараженных, выявленных с помощью индивидуального тестирования.
По следам РНК
Группа американских ученых разработала метод определения количества зараженных коронавирусом в населенных пунктах на основе анализа сточных вод. Для этого специалисты предлагают мониторить массовую долю вирусной РНК в канализации, а затем пропускать результаты наблюдений через математическую модель, которая определит число заболевших с 95-процентной точностью.
Частицы коронавируса попадают в воду вместе с фекалиями зараженных, включая тех, кто переносит COVID-19 в бессимптомной форме. Поэтому результаты подсчетов дают возможность понять реальную картину распространения инфекции.
«Раннее обнаружение и сдерживание SARS-CoV-2 имеет важное значение, чтобы противостоять вспышкам COVID-19 среди населения», — отметили авторы в статье о разработке.
Первый этап эксперимента с использованием предложенного метода исследователи провели в студенческом городке Университета Клемсона и его окрестностях с конца мая по середину июня 2020 года. Всю эту территорию обслуживают три водоочистных завода. Ученые воспользовались тем, что большинство студентов разъехались на летние каникулы и в кампусе осталось совсем немного обитателей. Это позволило экспериментаторам произвести расчеты и определить исходный уровень концентрации коронавируса, с которым сравнивали дальнейшие результаты измерений.
Специалисты делали заборы воды из канализации в течение 24 часов один или два раза в неделю. Образцы доставляли в лабораторию в полулитровых бутылках и хранили при температуре +4 градуса Цельсия. За это время в воде находили от 860 до 4 тыс. копий РНК коронавируса. Любопытно, что в середине лета исследователи зафиксировали небольшое снижение концентрации коронавируса в сточных водах. Тогда в городе начал действовать закон об обязательном ношении медицинских масок, и это должно было снизить число зараженных.
Измерения показали, что рост количества заболевших COVID-19 сопровождался ростом концентрации РНК коронавируса в сточных водах. А при увеличении числа выздоровевших этот показатель снижался. Всего на территориях, где проводился эксперимент, проживали 16 тыс. человек. Результаты индивидуальных тестов на коронавирус в Университете Клемсона показали, что доля заразившихся в вузе достигла 2%. Согласно расчетам математической модели, в университете должно было находиться 320 инфицированных. То есть оценка совпала с результатами традиционного тестирования.
Слишком далеко от реальности
Достоинство предложенного подхода в том, что его возможно внедрить «незаметно»: мониторинг может быть периодическим, результаты — оперативными, и это не требует никаких изменений «на стороне пользователя», отметил заведующий лабораторией анализа показателей здоровья населения и цифровизации здравоохранения МФТИ (вуза — участника проекта повышения конкурентоспособности образования «5-100») Станислав Отставнов.
С другой стороны, точность такого исследования невелика, полагает эксперт. С помощью предложенного метода можно определить, есть коронавирус в отдельно взятой географической области или нет. Вирусная РНК в сточных водах появится раньше, чем симптомы у инфицированного, и это позволит выявить опасность на ранней стадии. Подобная система поможет организовать независимый контроль за крупными объектами и учреждениями, это актуально в условиях нехватки кадров и оборудования для диагностики, отметил эксперт.
— Непонятно, каким образом количество вирусной РНК в сточных водах будет соотноситься с реальным количеством заболевших, — задался вопросом профессор-исследователь Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта Андрей Продеус.
Наличие РНК в фекалиях не может говорить о числе заболевших, так как не существует расчетов о содержании этой РНК у инфицированных, пояснил он. В исследовании описана искусственная математическая модель, которую нельзя использовать в реальной ситуации, считает ученый.
Ранее в журнале Nature уже была опубликована статья, где было показано, что содержание вирусной РНК в сточных водах коррелирует с собранными данными о тестировании и госпитализации, напомнила старший научный сотрудник научно-образовательного центра «Нанотехнологии» Южно-Уральского государственного университета Наталия Белоглазова.
— В данном случае ученые презентуют не идею как таковую, она уже была известна, а разработанную модель для прогнозирования количества инфицированных, — пояснила она.
По словам Наталии Белоглазовой, нужно учитывать, что сточные воды — это сложная матрица, при анализе которой доля ложных результатов достаточно велика.
