Koronawirus w wodzie? Opracowano narzędzie do szacowania ryzyka zakażenia

Szybki sposób oceny ryzyka przenoszenia wirusa SARS-CoV-2 przez wodę, do której dostają się ścieki, opracowali naukowcy m.in. z Polski. Przedostawanie się ścieków do rzek może doprowadzić rozprzestrzeniania się koronawirusa nie tylko wśród ludzi, ale też innych ssaków np. waleni.

Po wybuchu pandemii COVID-19 zespół naukowców, w tym ekspertów w dziedzinie jakości wody, epidemiologii, teledetekcji i modelowania, kierowany przez dr. Jamiego Shutlera z University of Exeter, zainteresował się tematem możliwego ryzyka przenoszenia wirusa przez wodę. Zorientowano się, że jeśli wirus byłby w stanie przenosić się w ten sposób, stwarzałoby to realne zagrożenie zainfekowania zwierząt wodnych. Rozpoczęto więc badania mające określić prawdopodobieństwa transmisji wirusa poprzez ścieki komunalne do wody i następnie zdolność jego przetrwania i transmisji do organizmów zwierząt wodnych i wodno-lądowych.

Badania realizowane są przez międzynarodowe konsorcjum w ramach europejskiego projektu badawczego AQUASENSE finansowanego z programu Horyzont 2020. W jego ramach naukowcy z Łukasiewicza – Instytutu Mikroelektroniki i Fotoniki wraz ze swoimi kolegami - z Uniwersytetu w Exeter, Uniwersytetu w Glasgow i Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie zaprojektowali dostępny bezpłatnie kalkulator (https://github.com/JamieLab/CoV2-wastewater), który pomaga oszacować ryzyko przeniesienia zakażenia po wycieku ścieków do wody.

Dr Shutler ma nadzieję, że przedsiębiorstwa wodociągowe lub organizacje pozarządowe będą korzystać z tego narzędzia i wykorzystywać go do udzielania praktycznych porad społeczeństwu, jak zapobiegać zarażeniom koronawirusem. Może mieć to szczególne znaczenie w tych częściach świata, gdzie występuje duży odsetek tymczasowych osiedli np. obozy dla uchodźców lub gęsto zaludnione regiony o wysokim wskaźniku infekcji.

Władze sanitarne powinny traktować poważnie możliwość transmisji wirusa przez wodę - przekonują specjaliści - bo może to stanowić jedną z przyczyn trudności w opanowaniu epidemii. Symptomatyczny jest przykład Nowego Jorku, w którym zeszłej wiosny nie udało się zidentyfikować źródła prawie połowy zakażeń, pomimo ścisłej kwarantanny i śledzenia kontaktów. Całkowicie została pominięta możliwość transmisji koronawirusa np. przez piony kanalizacyjne.

"Jesteśmy w stanie wyliczyć zarówno spodziewane stężenie wirusa w ściekach w zależności od liczby chorych i warunków klimatycznych, jak i – na podstawie stężenia wirusa w ściekach – rzeczywistą liczbę chorych na danym obszarze" – podkreśla dr inż. Krzysztof Zaraska z Łukasiewicz - IMiF, cytowany w komunikacie Łukasiewicza – Instytutu Mikroelektroniki i Fotoniki.

Już wcześniej prowadzone badania wskazały, że patogeny wirusowe, takie jak SARS-CoV-2 można znaleźć w ściekach, w stężeniu odpowiadającym wskaźnikom infekcji w populacji. Udokumentowano też zależność pomiędzy temperaturą a przeżywalnością koronawirusa – w niskiej temperaturze koronawirus żyje dłużej. Właśnie takie dane pozwoliły badaczom na wyliczenie spodziewanej wartości stężenia wirusa w wodach, po wycieku ścieków i skorelowanie jej z liczbą zakażonych osób na danym obszarze. Do obliczenia potencjalnej siły wirusa w przypadku wycieku ścieków wykorzystano informacje na temat środowiska, wskaźnika zakażeń populacji i zużycia wody.

Zaprojektowany przez naukowców model dobrze odtwarza historyczne wyniki pomiarów stężenia wirusa w oczyszczalni ścieków w New Haven (USA) z wiosny 2020 r. Naukowcy uzyskali potwierdzenie, że większość wirusów (ok. 90 proc.) wytrąca się w zbiornikach opadowych oczyszczalni ścieków oraz że ryzyku transmisji wirusa przez wodę sprzyja kombinacja niskiej temperatury i niskich opadów.

Badania prowadzone przez naukowców w ramach projektu AQUASENSE pokazują, jak nieumiejętne gospodarowanie ściekami oraz ich przedostawanie się do rzek może doprowadzić rozprzestrzeniania się wirusa nie tylko wśród ludzi, ale też innych zwierząt np. waleni.

Mają one prawie identyczną jak ludzie strukturę białka ACE2, z którym wiąże się białko S wirusa SARS-CoV-2. To czyni te morskie ssaki potencjalnie podatnymi na infekcje. Najdalej migrujący gatunek waleni płynie wzdłuż zachodniego wybrzeża Ameryki Północnej, aby po kilku miesiącach dotrzeć do żerowisk na Morzu Czukockim. Na zimę wracają tą samą trasą do wybrzeży Meksyku. Pokonywana corocznie trasa wynosi aż 16 tys. km, co jest najdłuższą znaną wędrówką podejmowaną przez ssaki.

W dodatku walenie nie tylko chętnie podróżują, ale również często żerują w ujściach rzek, w zlewniach których mieszkają miliony ludzi. Takim przykładem jest system Rzeki Św. Wawrzyńca, zamieszkały przez około 100 mln osób w USA i Kanadzie, którego chłodne wody sprzyjają długiej przeżywalności wirusa. Tryb życia wielorybów stanowi więc dla nich samych i innych zwierząt wodnych i wodno-lądowych zagrożenie. Brak kontrolowania ścieków i sprawdzania możliwości transmisji wirusa są dla tych ssaków realnym niebezpieczeństwem.

"Należy wspomnieć też o zwierzętach zamieszkujących obszary wokół zbiorników wodnych, które również posiadają prawie identyczną sekwencję białka ACE2. Mówimy tutaj nie tylko o organizmach zamieszkujących strefy tropikalne, ale również zimne jak np. renifery. Stąd konieczność poświęcenia dużej uwagi monitoringowi ścieków" – zaznacza dr inż. Łukasz Migdał z Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie, cytowany w informacji prasowej.

Badania opublikowano w czasopiśmie ACS Environmental Science and Technology – Water.