fbpx

مراقبة مياه الصرف الصحي: كيف يتتبع العلماء ويتعرفون على أمراض مثل COVID-19 قبل انتشارها

يمكن استخدام فحص مياه الصرف الصحي للكشف المبكر عن المرض.
(Shutterstock)

لورانس غودريدج، جامعة غيلف

أعادت جائحة COVID-19 إثارة الاهتمام بمراقبة مياه الصرف الصحي، حيث تتم مراقبة أنظمة الصرف الصحي بحثاًعن وجود الفيروسات والبكتيريا ومسببات الأمراض الأخرى.وقد تم العثور على أجزاء غير معدية من المادة الوراثية للفيروس في مياه الصرف الصحي غير المعالجة في إيطاليا وإسبانيا وفرنسا والولايات المتحدة وكندا.

وتستخدم عدة مدن الآن هذا النهج للكشف عن العدوى، بما في ذلك أوتاوا. استخدمت جامعة أمريكية واحدة على الأقل مراقبة مياه الصرف الصحي لتحديد تفشي COVID-19، وأمرت بإجراء اختبار وحجر صحي لما يقرب من 300 طالب يعيشون في أربعة مساكن بالحرم الجامعي – ووقف انتشاره.

وبصفتي اختصاصيًا في علم الأحياء المجهرية من ذوي الخبرة في مراقبة مسببات الأمراض المنقولة بالغذاء، مثل السالمونيلا والإشريكية القولونية (E. coli)، فأنا مهتم دائماً بطرق أفضل لتحديد العدوى بين السكان.

ويعتمد تحديد المرض حاليا على المرضى لطلب المساعدة الطبية. ولكن العديد من المرضى لا يطلبون المساعدة وقد يكون المسؤولون غير مدركين للأمراض أو تفشي المرض لأيام أو أسابيع، مما يؤدي إلى المزيد من المرض والوفاة. ولمواجهة تفشي الأمراض المعدية، مثل COVID-19، نحتاج إلى أنظمة مراقبة نشطة لا تعتمد على تصرفات المرضى.

مراقبة مياه الصرف الصحي للكشف عن الأمراض

إن مراقبة مياه الصرف الصحي تعمل لأن العديد من العوامل المعدية تفرز في سوائل الجسم، قبل وأثناء العدوى النشطة. وعندما تدخل هذه السوائل إلى أنظمة الصرف الصحي، يتم نقلها إلى منشأة معالجة مياه الصرف الصحي المركزية للمعالجة حيث يمكن اكتشافها.

تم التعرف على فائدة مراقبة مياه الصرف الصحي لأول مرة خلال الستينيات، عندما أجرى الباحثون في جامعة ييل عدة تجارب لتقييم فعالية حملات التطعيم ضد شلل الأطفال. وفحصوا مياه الصرف الصحي في ميدلتاون بولاية كونيكتيكت بحثاًعن سلالات مختلفة من فيروس شلل الأطفال قبل وأثناء وبعد برنامج التطعيم.

رجل ينحني على آلة مع أنابيب تعمل في المجاري مفتوحة.
عينات الصرف الصحي التي يتم جمعها من مساكن الطلبة في جامعة ولاية يوتا، في 2 سبتمبر 2020.
(ا ف ب الصور / ريك بومر)

وبعد خمسة وثلاثين عاماً، تأكدت حساسية مراقبة مياه الصرف الصحي لرصد برامج التطعيم ضد فيروس شلل الأطفال في دراسة أنيقة أصبحت تعرف باسم تجربة فيروس شلل الأطفال في هلسنكي.

قام العلماء بإطلاق لقاحاً ضد شلل الأطفال في مرحاض على بعد 20 كيلومترًا من محطة معالجة مياه الصرف الصحي. ثم جمع الباحثون عينات من مياه الصرف الصحي من المنشأة على مدى أربعة أيام، وأظهروا أنهم لا يزال باستطاعتهم اكتشاف اللقاح بعد مرور 800 مليون لتر من مياه الصرف الصحي عبر النظام. وخلصوا إلى أنه يمكن اكتشاف شخص يفرز فيروس شلل الأطفال في مجتمع يضم 10.000 نسمة.

وأظهرت أبحاث أخرى أنه يمكن التنبؤ بتفشي المرض عن طريق رصد مياه الصرف الصحي. فعلى سبيل المثال، في إسرائيل في السبعينات، تم اكتشاف فيروس شلل الأطفال المعدي في مياه المجاري قبل تسعة أيام من تحديد الأطباء الحالة الأولى. وقد تم تكييف هذا النهج فيما بعد لرصد نجاح حملات لقاح شلل الأطفال على الصعيد الدولي.

رصد مياه المجاري بوصفها نظام إنذار مبكر

وقد أرست هذه التجارب الأساس لاستخدام مياه الصرف الصحي لرصد الأمراض الأخرى.

في عام 2013، أفاد باحثون في السويد أن مراقبة مياه الصرف الصحي وفرت إنذارات مبكرة من تفشي النوروفيروس وفيروس التهاب الكبد A، وهما سببان للمرض الفيروسي المنقول بالأغذية. تم جمع عينات مياه الصرف الصحي يومياً كل أسبوعين في الفترة بين كانون الثاني/يناير وأيار/مايو 2013 من محطة لمعالجة مياه الصرف الصحي في غوتنبرغ. باستخدام تقنية تسمى تفاعل البوليميراز المتسلسل، أو PCR، اكتشف الباحثون المادة الوراثية للنوروفيروس قبل أسبوعين إلى ثلاثة أسابيع من تحديد المرضى.

كما تم الكشف عن سلالات متعددة (أنواع وراثية) من فيروس التهاب الكبد A في عينات مياه الصرف الصحي باستخدام تفاعل البوليمر المتسلسل PCR، وأظهر تحليل إضافي أن هناك سلالتين مشاركتان في تفش مستمر في الدول الاسكندنافية وغوتنبرغ خلال ربيع عام 2013.

واستخدم الباحثون في إيطاليا نهجًا مماثلًا لإظهار أن مرضى المستشفيات الذين يعانون من إسهال لسبب غير معروف كانوا في الواقع مصابين بفيروس نوروفيروس.

مراقبة وسائل التواصل الاجتماعي

أحد مظاهر قصور مراقبة مياه الصرف الصحي هو أنه لا يمكنه تحديد الأشخاص الفعليين المصابين. برز “التحليل المتلازمي لوسائل التواصل الاجتماعي”، الذي يتم فيه البحث في منشورات وسائل التواصل الاجتماعي عن أوصاف لأعراض تتوافق مع مرض معين، كأداة فعالة لمراقبة الأمراض المعدية بما في ذلك COVID-19.

يمكن أن يؤدي الجمع بين مراقبة مياه الصرف الصحي وتحليل وسائل التواصل الاجتماعي معاً إلى اكتشاف حالات التفشي في المجتمع التي ربما لم يتم اكتشافها لولا ذلك، لأن هذا النهج يحدد الأشخاص المصابين الذين لم تظهر عليهم الأعراض بعد (قبل الأعراض) أو الذين لا تظهر عليهم الأعراض (بدون أعراض). (كلا المجموعتين يمكن أن تنشر الفيروس.) ويمكن أن يستخدم مسؤولو الصحة العامة هذه المعلومات لتعزيز التباعد الجسدي وممارسات العزل الأخرى مثل إجراء اختبارات تستهدف الأفراد للحد من انتشار المرض في المجتمع.

وقد أدى تزايد السفر الدولي والعولمة إلى الانتشار السريع للأمراض المعدية. ولمكافحة هذا، يجب إجراء المراقبةالعالمية للأمراض المعدية في الوقت الحقيقي أو في الوقت الحقيقي تقريبا، وأن يمتد إلى أبعد من مجرد رصد عدد الأشخاص المصابين ليشمل أيضا القدرة على التعرف بسرعة على أنماط المرض الجديدة. إن انخفاض تكلفة وسرعة وقدرة مراقبة مياه الصرف الصحي للكشف عن مسببات الأمراض الناشئة قبل أن تصبح متوطنة يعزز القدرة على الاستجابة لتفشي الأمراض دون تأخير، مما يقلل من الأمراض والوفيات على الصعيد العالمي.المحادثة

لورانس غودريدج، أستاذ، سلامة الأغذية، جامعة غيلف

يتم إعادة نشر هذه المقالة من شبكة The Conversation تحت ترخيص المشاع الإبداعي. قراءة المادة الأصلية.