44 Аналіз стічних вод, або, як його називають, «спостереження за стічними водами», вперше був використаний у 1940-х роках як інструмент моніторингу поліомієліту. В останні роки спостереження за стічними водами стало комплексним інструментом моніторингу захворювань. Насправді Центри контролю та профілактики захворювань США (CDC) побачили його потенціал і створили Національну систему нагляду за стічними водами у вересні 2020 року, головним чином для підтримки зусиль моніторингу, пов’язаних із SARS-CoV-2.
Виявлення патогенів харчового походження
Тепер дослідники з Університету штату Пенсільванія та Департаменту охорони здоров’я Пенсільванії продемонстрували ще одне багатообіцяюче застосування цього інструменту спостереження.
Дослідження, опубліковане в Journal of Clinical Microbiology, показує, що моніторинг стічних вод може виявити харчові патогени, такі як Salmonella enterica . Це відкриття є результатом проб, зібраних на двох очисних спорудах у Центральній Пенсільванії в червні 2022 року.
Від поліомієліту до сальмонели
«Нечеревнотифозна сальмонела є поширеною причиною гастроентериту в усьому світі, але поточний нагляд за цією хворобою є неоптимальним», — пояснив Нкучіа Міканата, провідний епідеміолог Департаменту охорони здоров’я Пенсільванії.
«У цьому дослідженні ми оцінили корисність моніторингу стічних вод для посилення нагляду за цим харчовим патогеном».
Тестування стічних вод може виявити сліди інфекційних захворювань, що циркулюють у громаді, навіть у безсимптомних осіб, пропонуючи систему раннього попередження про потенційні спалахи.
Неефективне виявлення спалахів сальмонели
Хоча медичні працівники зобов’язані повідомляти про випадки сальмонельозу, багато з них залишаються непоміченими.
«У Сполучених Штатах звітність значною мірою покладається на медичних працівників і лабораторії, однак занижена звітність, неповні дані та обмежені ресурси перешкоджають ефективному виявленню спалахів», — зазначили дослідники.
За статистичними оцінками CDC, сальмонела спричиняє приблизно 1,35 мільйона інфекцій, 26 500 госпіталізацій і 420 смертей у США щороку – в основному через заражену їжу.
Сила спостереження за стічними водами
Дослідження включало перевірку зразків стічних вод, зібраних двічі на тиждень з двох очисних станцій, на нетифозну сальмонеллу . Використовуючи секвенування повного геному, дослідники відновили 43 ізоляти Salmonella , згрупованих у сім сероварів. Примітно, що 20% цих ізолятів належали до рідкісного типу Salmonella під назвою Baildon, який був пов’язаний із місцевим спалахом у той самий період.
«Використовуючи секвенування повного генома, ми показали, що ізоляти варіанту Salmonella Baildon групуються з ізолятами від спалаху, який стався в аналогічний період часу», — зазначив Міканата.
Дослідження виявило генетичний збіг між сальмонелою, знайденою у стічних водах, та ізолятами від пацієнта, причетного до спалаху, підкреслюючи потенціал моніторингу стічних вод як доповнення до традиційних методів спостереження.
Потенціал моніторингу стічних вод
Ед Дадлі, старший автор дослідження та професор харчових наук Університету штату Пенсільванія, підкреслив важливість дослідження.
«Ці результати демонструють потенціал моніторингу стічних вод як системи раннього попередження про спалахи захворювань харчового походження , можливо, ще до того, як лікарі або лабораторії повідомлять про випадки».
Дадлі, який також керує Довідковим центром кишкової палички штату Пенсільванія, передбачає майбутнє, де більшість очисних споруд регулярно надсилатимуть зразки для моніторингу різноманітних захворювань.
«Хоча це не може статися миттєво, я передбачаю співпрацю між установами охорони здоров’я, академічними колами та федеральними органами, подібно до нашого пілотного дослідження. Це один із багатьох важливих уроків, які ми винесли з пандемії», — сказав Дадлі.
За межами виявлення сальмонели
Незважаючи на те, що поточне дослідження підкреслює виявлення сальмонели, спостереження за стічними водами є перспективним для виявлення широкого спектра патогенів, окрім хвороб харчового походження. Цю технологію можна застосувати для відстеження інших інфекційних захворювань, бактерій, стійких до антибіотиків, і навіть нових вірусів.
Моніторинг стічних вод уже довів ефективність під час пандемії COVID-19, надаючи ранні сигнали про спалахи вірусів у громадах. Оскільки цей підхід продовжує розвиватися, його застосування, ймовірно, пошириться на різні проблеми зі здоров’ям, включаючи стійкість до антибіотиків і сезонний грип.
Додаткові програми спостереження за стічними водами
Інфраструктура, що використовується для моніторингу стічних вод, також може бути адаптована для екологічних застосувань. Наприклад, цей метод потенційно можна використовувати для виявлення промислових забруднювачів, залишків фармацевтичних препаратів або забруднювачів навколишнього середовища, таких як PFAS (пер- та поліфторалкільні речовини).
У міру того, як сфера спостереження за стічними водами розширюється, співпраця між установами охорони здоров’я, дослідницькими установами та промисловістю стає все більш важливою. Використовуючи дані зі зразків стічних вод, науковці могли б допомогти інформувати громадську охорону здоров’я, протоколи безпеки харчових продуктів і зусилля з охорони навколишнього середовища. Дослідження опубліковано в Journal of Clinical Microbiology.
