La lotta nazionale contro il COVID-19 non è pronta per andare nelle fogne

Mentre i siti di test COVID-19 chiudono e gli esperti avvertono che i numeri dei casi stanno catturando una piccola minoranza di infezioni, molti esperti di salute pubblica si stanno rivolgendo a una fonte più recente che potrebbe dirci cosa sta succedendo con il virus: la nostra cacca.

Negli ultimi due anni, gli scienziati hanno sviluppato sistemi in grado di rilevare il COVID-19 nelle nostre acque reflue. Questo è un ottimo sistema di allerta precoce, dal momento che il virus può manifestarsi nei giorni di scarto delle persone prima che inizino a manifestare sintomi o possano essere testati. È anche meno parziale rispetto ai dati del caso: non tutti possono trovare un test COVID-19 e non tutti i risultati positivi verranno segnalati … ma tutti cacano.

Come con tante altre metriche COVID-19, tuttavia, interpretare i dati sulle acque reflue non è così semplice come sembra. Prima del COVID-19, questo tipo di dati non era stato utilizzato per tracciare i virus respiratori. Ciò significa che i Centers for Disease Control and Prevention hanno poche infrastrutture consolidate su cui basarsi. L’agenzia sta tentando di standardizzare i rapporti dei ricercatori di tutto il paese, molti dei quali hanno metodi di campionamento dell’acqua diversi. Inoltre, i funzionari sanitari statali e locali che citano le acque reflue come potenziale sostituto di numeri di casi sottostimati non sono abituati a interpretare i dati dall’ambiente, che ha avvertimenti unici e richiede una curva di apprendimento per coloro che sono abituati a guardare i numeri degli ospedali e della salute cliniche.

Il progetto Documenting COVID-19 ha intervistato 19 agenzie sanitarie statali e locali, nonché scienziati che lavorano sul campionamento delle acque reflue, per conoscere le sfide che stanno affrontando. Abbiamo scoperto che molti stati sono lontani mesi, se non di più, dalla possibilità di utilizzare i dati sulle acque reflue per guidare le decisioni di salute pubblica, anche se incombe l’ascesa di una sottovariante omicron, BA.2. Nel frattempo, il dashboard di sorveglianza delle acque reflue altamente condiviso del CDC è un lavoro in corso ed è difficile da interpretare per gli utenti che potrebbero sperare di seguire le tendenze nelle loro aree.

“La gente dice: ‘Non possiamo fidarci del [PCR] testare i dati ora'” e passare a fare più affidamento sui dati delle acque reflue, ha affermato Steve Balogh, ricercatore presso il Metropolitan Council, un’agenzia locale nell’area metropolitana di Twin Cities, Minnesota, che ha iniziato la sorveglianza delle acque reflue alla fine del 2020.

Ma i dipartimenti sanitari non possono semplicemente premere un interruttore – o guardare nel fondo di una tazza del gabinetto – e improvvisamente ottenere tendenze COVID-19 complete dalle acque reflue. Ci vuole tempo per impostare la tecnologia di campionamento, comprendere l’ambiente intorno a un sito di acque reflue e raccogliere dati sufficienti affinché le tendenze siano facilmente interpretabili.

Alcune università e i loro partner per la salute pubblica in California hanno iniziato a investire nella sorveglianza delle acque reflue all’inizio della pandemia. San Diego, ad esempio, ha iniziato il campionamento delle acque reflue nell’autunno 2020 come parte degli sforzi di riapertura del campus per l’Università della California, a San Diego, ha affermato Smruthi Karthikeyan, un ricercatore post-dottorato che lavora sulla sorveglianza. Successivamente è stato esteso ad altre parti della città, compresi i siti scelti per monitorare il COVID-19 nei distretti scolastici pubblici locali.

Il team di Karthikeyan utilizza macchine chiamate “autocampionatori”, che sono collocate all’interno di un sistema fognario e programmate per raccogliere piccoli volumi d’acqua nel tempo. Queste macchine raccolgono lentamente una determinata quantità di acqua nel corso di 24 ore, che è un metodo più completo rispetto a prendere quel volume tutto in una volta poiché cattura i rifiuti dell’intera giornata. I ricercatori in genere prelevano una piccola parte delle acque reflue, la diluiscono con altre sostanze chimiche per preservare il materiale genetico nel campione ed eseguono i test PCR COVID-19 per determinare se il virus è presente. Potrebbero anche eseguire test per cercare varianti specifiche, come omicron. Il team di Karthikeyan utilizza i robot per automatizzare questi passaggi di analisi e ridurre gli errori; altri ricercatori hanno processi più guidati dall’uomo.

L’UCSD ora elabora circa 200 campioni di acque reflue al giorno, ha affermato Karthikeyan. Quando i segni di COVID-19 si manifestano nelle acque reflue di un determinato sito, un altro sistema automatizzato avverte i residenti o i lavoratori di quel sito che dovrebbero sottoporsi a un test PCR. Questi avvisi aiutano a contenere i focolai nel campus dell’UCSD riducendo al minimo i costi di test.

Le persone che ricevono gli avvisi “sentono di avere un motivo per sottoporsi al test”, ha detto Karthikeyan. “E otteniamo una conformità del 98% quando inviamo queste e-mail agli studenti”. Anche altri college e università hanno utilizzato le acque reflue per condurre test mirati.

La rete di sorveglianza delle acque reflue di San Diego dirige anche le precauzioni COVID-19 al sistema sanitario dell’UCSD, con una guida a più livelli basata sui dati sulle acque reflue (e un paio di altre metriche) che informano i lavoratori quando devono mascherarsi, ridurre l’orario di lavoro di persona o prendere altre precauzioni. A marzo, appena una settimana dopo che il sistema sanitario ha iniziato a utilizzare questa guida, le tendenze delle acque reflue hanno spinto a tornare al mascheramento obbligatorio.

Ma molti luoghi non hanno le stesse risorse per impostare la sorveglianza delle acque reflue – o ancorare le azioni di salute pubblica ai dati – come fa San Diego. Quando gli è stato chiesto se fosse a conoscenza di altre istituzioni che utilizzano le acque reflue per guidare le loro misure di sicurezza, il dottor Christopher Longhurst, direttore medico della UCSD Health, ha detto di no: “Non potrei indicartene uno”.

Negli ultimi mesi, gli scienziati della California hanno esteso la sorveglianza delle acque reflue alle parti più rurali dello stato, con il sostegno del Dipartimento della salute pubblica dello stato. Ciò pone nuove sfide: i funzionari della sanità pubblica spesso non sono abituati a esaminare i dati provenienti da ospedali o cliniche esterne e ci sono molti ostacoli logistici per impostare il campionamento in nuove località, combinati con le complicazioni dell’interpretazione dei dati da aree meno popolose, dove la sorveglianza delle acque reflue è altamente sensibile ai cambiamenti nella diffusione del COVID-19.

Un documento del Sewer Coronavirus Alert Network (SCAN) della Stanford University descrive come il materiale genetico versato da qualcuno con COVID-19 può cambiare: nel corso dell’infezione, da persona a persona e a seconda delle tecniche di misurazione, del tempo, di un afflusso di vacanze di primavera o anche pratiche commerciali locali. Ad esempio, Modesto, una città nella Central Valley della California, aveva molti rifiuti di conserve di frutta nelle sue acque reflue. Questo flusso industriale potrebbe aver bloccato il segnale del materiale genetico del coronavirus, influenzando la capacità degli scienziati di isolarlo nei test PCR, ha affermato Colleen Naughton, professoressa di ingegneria ambientale presso l’Università della California, Merced, che lavora sul monitoraggio delle acque reflue in questa regione.

Il Maine Center for Disease Control and Prevention ha affrontato problemi simili mentre espande il monitoraggio da Portland, il principale centro urbano dello stato, a comunità più rurali, ha affermato Michael Abbott, che guida lo screening delle acque reflue presso l’agenzia.

Uno degli impianti di trattamento delle acque reflue di Portland è stato un sito di raccolta di lunga data per Biobot, una società di monitoraggio delle acque reflue con sede a Cambridge, nel Massachusetts. A Portland, una città di quasi 70.000 abitanti, è necessario un “aumento davvero significativo” della prevalenza di COVID-19 perché i livelli di virus nelle acque reflue inizino a salire, ha affermato Abbott. Quindi, quando le acque reflue salgono, la tendenza è facile da interpretare.

Ma nelle zone rurali dello stato, alcune delle quali hanno iniziato a monitorare durante l’impennata degli omicron, “i dati tendono a rimbalzare su e giù di più piuttosto che seguire una curva abbastanza regolare”, ha affermato Abbott. Un piccolo numero di casi può avere un impatto smisurato sui livelli delle acque reflue, in particolare quando quei casi rappresentano turisti esterni che si recano in piccole città, come è comune nel Maine.

Mentre i funzionari della sanità pubblica imparano a navigare tra i dati sulle acque reflue, le agenzie di salute pubblica di diversi stati ci hanno detto che non considerano ancora il sistema una fonte affidabile per prendere decisioni politiche, almeno non isolatamente. Un recente rapporto della The Rockefeller Foundation ha rilevato che molte agenzie locali, in particolare quelle che servono le aree rurali, non hanno la capacità interna di dedicarsi interamente ai dati sulle acque reflue mentre si occupano di tagli di budget e burnout.

Il Dipartimento della Salute del Minnesota sta lavorando per espandere il campionamento delle acque reflue, ha detto il portavoce dell’agenzia Garry Bowman in una e-mail. Ma questa espansione richiederebbe settimane o mesi per trasformarsi in dati utili, molto tempo dopo che i numeri dei test PCR del Minnesota sono diventati del tutto inaffidabili. E anche se il Minnesota espanderà il monitoraggio delle acque reflue per coprire l’intero stato, l’agenzia non è sicura se il governo federale manterrà i suoi finanziamenti, ha affermato Bowman.

Tuttavia, sarebbe difficile dire che queste sfide locali per le acque reflue esistono, guardando il dashboard delle acque reflue del CDC. Molto pubblicizzato dopo la sua aggiunta al COVID Data Tracker dell’agenzia a febbraio, il dashboard ha mostrato solo una metrica fino all’inizio di aprile: punti colorati che rappresentano un aumento o una diminuzione dei livelli di coronavirus rilevati in ciascun sito nelle ultime due settimane. Non c’era contesto sull’effettiva prevalenza del virus o su come le tendenze recenti si confrontano con intervalli di tempo più lunghi.

Se un sito misura “virus non rilevato” (che significa nessun COVID-19) per tre settimane di seguito, e quindi misura un livello abbastanza basso di COVID-19, il dashboard del CDC mostrerebbe un aumento del 100 percento, ha affermato Zuzana Bohrerova, un scienziato ambientale presso la Ohio State University che lavora al programma di monitoraggio dell’Ohio. Un punto rosso sul cruscotto potrebbe essere un avvertimento serio, o potrebbe non essere importante: la presentazione originale del CDC rendeva difficile dirlo.

“Penso che stessero cercando di essere più semplici”, ha detto Naughton del dashboard CDC. “Non volevano rilasciare tutti i dati sulla concentrazione, poiché pensavano che fosse difficile da capire per le persone”.

L’8 aprile, l’agenzia ha aggiornato questa dashboard, aggiungendo nuove metriche e l’opzione per fare clic su un sito specifico per un grafico che mostra le tendenze delle acque reflue in quella posizione. Gli aggiornamenti avevano lo scopo di aiutare gli utenti a comprendere meglio i cambiamenti nei livelli di virus in diversi siti, ha affermato il portavoce del CDC Brian Katzowitz. Gli esperti di acque reflue che hanno parlato con me su Twitter si sono detti felici di vedere il CDC modificare la visualizzazione dei dati. Tuttavia, c’è spazio per altri miglioramenti che renderebbero i dati più facilmente comprensibili, ha detto Katzowitz.

Anche se migliaia di nuovi siti di raccolta delle acque reflue verranno aggiunti alla rete degli Stati Uniti nelle prossime settimane, saranno necessari seri investimenti nell’analisi dei dati e nella comunicazione affinché il paese utilizzi effettivamente questi numeri per prevedere nuovi picchi. L’espansione del campionamento delle acque reflue può richiedere settimane o mesi prima che lo sforzo inizi a produrre dati utilizzabili e costa molto: le agenzie finanziarie non sono sicure che il governo federale continuerà a fornire.

Nonostante le sue sfide, gli esperti affermano che il monitoraggio delle acque reflue ha un potenziale oltre il COVID-19: per altri virus respiratori, resistenza antimicrobica e persino l’identificazione di virus completamente nuovi. Ma senza il continuo supporto federale, non saremo nemmeno in grado di ottenere un’utile sorveglianza COVID-19 in un momento in cui è profondamente necessario.


Questa storia è stata pubblicata in collaborazione con il Documentare il progetto COVID-19, che è supportato dal Brown Institute for Media Innovation e MuckRock della Columbia University. Il progetto raccoglie e condivide documenti governativi relativi alla pandemia di COVID-19 e lavora su progetti di giornalismo investigativo con le redazioni partner.

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