Po minięciu szczytowego okresu kryzysu związanego z Covid-19 Światowa Organizacja Zdrowia zasygnalizowała zakończenie globalnego stanu zagrożenia zdrowia. Ponieważ jednak nadal ma miejsce znaczna liczba zgonów, niezawodne systemy monitorowania wirusa nadal mają kluczowe znaczenie. Konieczność ta skłoniła badaczy do zbadania nadzoru ścieków jako dokładniejszej, kompleksowej i predykcyjnej metody śledzenia obecności wirusa i zmian w okresie następującym po sytuacji awaryjnej.
Przełomowe badanie prowadzone przez dr Kristine Dye ze Stetson University i jej 10 studentów, w tym Bryana Sancheza Jimeneza, Trinity Sterling, Austina Browna, Briana Modicę, Kaylee Gibson, Hannah Collins, Carolyn Koch i Tylera Schwarza, wykazało skuteczność analizy ścieków w zrozumieniu rozprzestrzeniania się wirusa. W ciągu kilku miesięcy zespół mierzył i identyfikował skład genetyczny wirusa Covid-19 w ściekach, aby zbadać oczekiwany wzrost liczby przypadków w chłodniejszych miesiącach. Wbrew oczekiwaniom badanie wykazało mniejsze niż przewidywano rozprzestrzenianie się wirusa jesienią 2022 r., co podważa pogląd, że SARS-CoV-2 rozprzestrzenia się częściej zimą.
Dr Dye podkreślił proaktywny charakter nadzoru ścieków, stwierdzając: „Zdolność nadzoru ścieków do wykrywania drobnych zmian w poziomie wirusa na 30 do 46 dni przed ich pojawieniem się w klinicznych testach diagnostycznych, nawet przy niskich poziomach wyjściowych, pozwala na wczesne przygotowanie i reakcję na potencjalne wzrosty poziomu wirusa”.
Ponadto dr Dye odkrył, że nadzór nad SARS-CoV-2 w ściekach umożliwił badaczom identyfikację mutacji, które można znaleźć w przyszłych wariantach. Ponieważ jest prawdopodobne, że mutacje te nie zostałyby wykryte za pomocą obecnych metod sekwencjonowania próbek klinicznych, sekwencjonowanie ścieków zapewnia nowatorskie podejście do przewidywania przyszłych wariantów, które mogą być w stanie zainfekować więcej osób i/lub uniknąć terapii. Dr Dye wyjaśnił: „Nasze analizy sekwencjonowania ścieków pozwoliły nam zwizualizować silną presję ewolucyjną na wirusa, prowadzącą do dużej liczby mutacji, które umożliwiają wirusowi ominięcie układu odpornościowego”.
Możliwość zidentyfikowania zmian z niemal półtoramiesięcznym wyprzedzeniem sprawia, że nadzór nad ściekami jest obiecującym systemem wczesnego ostrzegania o potencjalnym przyszłym wzroście liczby przypadków wirusów. Dodatkowo proces badania materiału genetycznego w ściekach nie tylko potwierdził obecność znanych wariantów wirusa, ale także pomógł w wykryciu zmian, które mogą oznaczać pojawienie się nowych wariantów. Ma to kluczowe znaczenie dla terminowej aktualizacji szczepionek i metod leczenia.
Podsumowując, badanie przeprowadzone przez dr Dye i jej zespół na Uniwersytecie Stetson wykazało, że nadzór nad ściekami w okresie pokryzysowym jest niezbędnym narzędziem. Oferuje pełniejszy obraz obecności i ewolucji SARS-CoV-2, potencjalnie wyznaczając kierunki globalnych strategii zdrowotnych w toczącej się walce z pandemią Covid-19.
Numer czasopisma:
Bryan Sanchez Jimenez, Trinity Sterling, Austin Brown, Kristine N. Dye i in. 2023. Nadzór nad ściekami w okresie pokryzysowym związanym z pandemią Covid-19: obiecujące podejście do monitorowania i przewidywania gwałtownych wzrostów i ewolucji SARS-CoV-2. Helijon. DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e22356.
O Autorach
Doktor Kristine Dyeadiunkt nauk o zdrowiu i biologii na Uniwersytecie Stetson, uzyskała stopień doktora. doktorat z patobiologii na Uniwersytecie Waszyngtońskim. Pracując nad doktoratem. wraz z dr Denise Galloway z Centrum Badań nad Rakiem Freda Hutchinsona dr Dye badała mechanizmy, dzięki którym wirusy onkogenne prowadzą do transformacji i powstawania nowotworów. Mówiąc dokładniej, dr Dye badał mechanizmy, dzięki którym poliomawirus komórek Merkla doprowadził do rozwoju raka z komórek Merkla. Od czasu dołączenia do Uniwersytetu Stetson dr Dye kontynuuje studia z zakresu wirusologii onkogennej i rozszerzyła swój zasięg o inne badania, w tym o ewolucję wirusów i śledzenie pandemii.
Bryana Sancheza Jimeneza ukończył studia na Uniwersytecie Stetson, uzyskując tytuł licencjata w dziedzinie nauk o zdrowiu. Pierwotnie Bryan, będąc studentem studiów licencjackich, planował zdobyć dyplom lekarza po ukończeniu studiów na Uniwersytecie Stetson; jednakże jego kontakt z badaniami nad nadzorem ścieków pod kątem SARS-CoV-2 prowadzonymi przez doktora Dye’a na ostatnim roku studiów licencjackich spowodował, że zainteresował się potencjałem kontynuowania badań i uczęszczania na studia podyplomowe. Bryan uczęszcza obecnie do New York Medical College, gdzie zdobywa tytuł magistra z mikrobiologii i immunologii, współpracując z dr Paulem Michaelem Arnaboldim, pomagając w opracowywaniu szczepionek błon śluzowych przeciwko Pseudomonas aeruginosa.
