Испанское Министерство здравоохранения завершает подготовку к запуску национальной системы эпидемиологического надзора, основанной на анализе сточных вод. Цель проекта — отслеживание происхождения, местоположения и распространения вирусов и других веществ, представляющих угрозу для общественного здравоохранения. Хотя тендер на реализацию системы находится на завершающей стадии, полноценно она заработает не ранее чем через год.

По словам Сантьяго Гонсалеса, заместителя директора по экологическому здравоохранению Министерства, контракт на создание системы мониторинга сточных вод будет готов примерно через два месяца. Эта система позволит лучше понять циркуляцию вирусов в популяциях, отслеживая их эволюцию в бытовых стоках. Одной из главных задач станет эффективная обработка огромных массивов данных, собранных с помощью искусственного интеллекта и технологий Big Data для извлечения значимых выводов.

Хотя детали тендера еще не опубликованы, известно, что система не будет ограничена только вирусами, такими как полиомиелит, грипп, SARS-CoV-2 или оспа обезьян (mpox). Она также сможет использоваться для анализа наличия наркотических веществ и других компонентов в воде, что является важным аспектом мониторинга наркопотребления — серьезной проблемы общественного здравоохранения.

Система мониторинга сточных вод дополняет традиционные методы клинического надзора и может служить эффективным инструментом раннего оповещения о присутствии патогенов в популяции, порой еще до появления первых симптомов у пациентов. Эксперты приводят в качестве примера вирус птичьего гриппа, который вызывает опасения как потенциальный возбудитель следующей пандемии. В Европе он пока ограничен дикими птицами, но в США уже поражает фермы, включая крупный рогатый скот и домашнюю птицу.

Подобная система мониторинга позволит оперативно информировать власти о проникновении вируса птичьего гриппа в новые районы, отслеживать его распространение и выявлять циркулирующие варианты. Это даст возможность локализовать вспышки на ранней стадии, еще до их массового проявления у животных, что, в свою очередь, позволит быстрее принять превентивные меры.

Глория Санчес из Института агрохимии и пищевых технологий (IATA-CSIC) отмечает, что во время пандемии коронавируса анализ сточных вод помогал оценить реальную заболеваемость, особенно в период дефицита тестов. Это позволяло видеть пики заболеваемости или обнаруживать появление новых, более вирулентных вариантов вируса еще до того, как больницы оказывались перегружены.

Исследователи из IATA также изучали сточные воды в сельской местности, например, в Мурсии, где фермеры опасались заражения овощей через поливную воду. Хотя прямой путь передачи через пищу оказался минимальным по сравнению с воздушно-капельным, анализ подтвердил наличие вируса в стоках до их очистки.

Сама по себе идея мониторинга сточных вод не нова. Различные проекты уже реализуются на региональном уровне и в университетах, а во время COVID-19 Министерство здравоохранения Испании координировало общенациональную инициативу. Существует также международная сеть для выявления полиовируса — заболевания, которое находится на стадии искоренения, но все еще встречается в эндемичных регионах, таких как Пакистан и Афганистан, и представляет угрозу распространения.

Отличие новой испанской системы заключается в расширенном спектре отслеживаемых патогенов (не только коронавирус), создании национальной сети мониторинга в реальном времени и долгосрочном характере проекта — первоначальный контракт рассчитан на пять лет с возможностью продления.

АНАЛИЗ СТОЧНЫХ ВОД: КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Лаборатории, занимающиеся анализом сточных вод, располагают современными методами для обнаружения конкретных вирусов и составления общего профиля циркулирующих в популяции микроорганизмов. Как поясняет Розина Жиронес, руководитель лаборатории вирусов, загрязняющих воду и пищевые продукты, Университета Барселоны, всего 100 миллилитров сточной воды могут дать обширную информацию. Для этого вирусные частицы концентрируют, а затем используют высокочувствительные техники, такие как количественная ПЦР. Этот метод позволяет амплифицировать специфические участки вирусного генома, подтверждая наличие известных вирусов и выявляя их варианты.

Существует два основных подхода: поиск конкретного патогена (или нескольких), что относительно просто, или полногеномное секвенирование, которое позволяет выявить множество патогенов, но является менее чувствительной техникой. Секвенирование может обнаружить десятки различных вирусов, как человеческих, так и животных. Большинство из них безвредны, но современные методы позволяют отобрать те, которые представляют санитарный интерес, например, вирусы позвоночных, отсеивая растительные или бактериофаги. Для повышения чувствительности используются методы селективного обогащения с использованием специальных зондов для захвата только нужных семейств вирусов.

Необходимое лабораторное оборудование варьируется от настольных центрифуг до автоматизированных систем. Анализировать можно как непосредственно сточные воды, так и пробы из рек, водоемов и мест для купания. Главное, по словам Жиронес, четко понимать, что ищешь, и применять подходящую технику. Целью мониторинга становится не только надзор за болезнями человека, но и выявление вирусов животных, способных преодолеть межвидовой барьер. Помимо птичьего гриппа, особое внимание уделяется арбовирусам, передающимся комарами, таким как лихорадка денге или чикунгунья. Эти заболевания все чаще встречаются в регионах, где ранее не фиксировались, и анализ сточных вод может стать важным инструментом раннего оповещения об их появлении.