Verificar la presencia de determinados virus o bacterias en las aguas residuales de una población es una forma eficaz de alertar a las autoridades sanitarias sobre la presencia de una enfermedad concreta.
Esta técnica puede alertar a las autoridades sanitarias antes de que se realice la primera prueba a una persona enferma.
Por ejemplo, en Israel, en la década de 1970, se detectó el virus infeccioso de la polio en las aguas residuales nueve días antes de que los médicos identificaran el primer caso.
La pandemia de COVID-19 ha reavivado el interés por la vigilancia de las aguas residuales, en la que los sistemas de alcantarillado se monitorean para detectar la presencia de virus, bacterias y otros patógenos. Se han encontrado fragmentos no infecciosos del material genético del virus en aguas residuales sin tratar en Italia, España, Francia, Estados Unidos y Canadá.
Varias ciudades utilizan ahora este enfoque para detectar la infección, entre ellas Ottawa. Al menos una universidad estadounidense ha utilizado la vigilancia de las aguas residuales para identificar un brote de COVID-19, lo que permitió ordenar la realización de pruebas y la cuarentena de casi 300 estudiantes que viven en cuatro residencias del campus, y detener su propagación.
Como microbiólogo experto en la vigilancia de patógenos transmitidos por los alimentos, como Salmonella y E. coli, siempre me interesan las mejores formas de identificar infecciones en las poblaciones.
La identificación de enfermedades depende actualmente de que las personas enfermas busquen atención médica. Pero muchas personas enfermas no buscan ayuda, y es posible que las autoridades desconozcan las enfermedades o los brotes durante días o semanas, lo que provoca más enfermedades y muertes. Para hacer frente a los brotes de enfermedades infecciosas, como la COVID-19, necesitamos sistemas de vigilancia activa que no dependan de las acciones de las personas enfermas.
Vigilancia de las aguas residuales para la detección de enfermedades
La vigilancia de las aguas residuales funciona porque muchos agentes infecciosos se excretan en los fluidos corporales, antes y durante la infección activa. Cuando estos fluidos llegan a los sistemas de alcantarillado, se transportan a una planta central de tratamiento de aguas residuales para su procesamiento, donde pueden ser detectados.
La utilidad de la vigilancia de las aguas residuales se reconoció por primera vez en la década de 1960, cuando investigadores de la Universidad de Yale llevaron a cabo varios experimentos para evaluar la eficacia de las campañas de vacunación contra la polio. Analizaron las aguas residuales de Middletown, Conn., en busca de diversas cepas del virus de la polio antes, durante y después del programa de vacunación.
Treinta y cinco años después, la sensibilidad de la vigilancia de las aguas residuales para monitorear los programas de vacunación contra el virus de la polio se confirmó en un elegante estudio que llegó a conocerse como el experimento de Helsinki sobre el virus de la polio.
Los científicos vertieron una vacuna contra la polio por un inodoro a 20 kilómetros de distancia de una planta de tratamiento de aguas residuales. Después, los investigadores recogieron muestras de aguas residuales de la instalación durante cuatro días y demostraron que aún podían detectar la vacuna después de que 800 millones de litros de aguas residuales hubieran pasado por el sistema. Concluyeron que una persona infectada que eliminara el virus de la polio podía ser detectada en una comunidad de 10 000 habitantes.
Otras investigaciones demostraron que los brotes podían predecirse mediante el monitoreo de las aguas residuales. Por ejemplo, en Israel, en la década de 1970, el virus infeccioso de la polio fue detectado en las aguas residuales nueve días antes de que los médicos identificaran el primer caso. Este enfoque se adaptó posteriormente para monitorear el éxito de las campañas de vacunación contra la polio a nivel internacional.
La vigilancia de las aguas residuales como sistema de alerta temprana
Estos experimentos sentaron las bases para utilizar las aguas residuales en el monitoreo de otras enfermedades.
En 2013, investigadores de Suecia informaron de que la vigilancia de las aguas residuales proporcionó alertas tempranas de brotes de norovirus y del virus de la hepatitis A, dos causas de enfermedades virales transmitidas por los alimentos. Entre enero y mayo de 2013 se recogieron muestras diarias de aguas residuales cada dos semanas en una planta de tratamiento de aguas residuales de Gotemburgo. Mediante una técnica denominada reacción en cadena de la polimerasa, o PCR, los investigadores detectaron el material genético del norovirus de dos a tres semanas antes de identificar a las personas enfermas.
También se detectaron en muestras de aguas residuales múltiples cepas (tipos genéticos) del virus de la hepatitis A mediante PCR, y un análisis adicional demostró que dos cepas estaban implicadas en un brote en curso en Escandinavia y en Gotemburgo durante la primavera de 2013.
Investigadores de Italia utilizaron un enfoque similar para demostrar que los pacientes hospitalizados con diarrea de causa desconocida estaban, en realidad, infectados por norovirus.
Vigilancia en las redes sociales
Una limitación de la vigilancia de las aguas residuales es que no puede identificar a las personas infectadas concretas. El “análisis sindrómico de las redes sociales”, en el que se buscan en las publicaciones de las redes sociales descripciones de síntomas compatibles con una enfermedad determinada, se ha consolidado como una herramienta eficaz para la vigilancia de enfermedades infecciosas, incluida la COVID-19.
La combinación de la vigilancia de las aguas residuales con el análisis de las redes sociales podría detectar brotes comunitarios que de otro modo podrían haber pasado desapercibidos, porque el enfoque identifica a personas infectadas que aún no presentan síntomas (presintomáticas) o que no presentan síntomas (asintomáticas). (Ambos grupos pueden transmitir el virus.) Esta información puede ser utilizada por las autoridades de salud pública para reforzar el distanciamiento físico y otras prácticas de aislamiento, como las pruebas dirigidas a personas concretas, con el fin de limitar la propagación comunitaria de la enfermedad.
El aumento de los viajes internacionales y la globalización ha provocado la rápida propagación de enfermedades infecciosas. Para combatirlo, la vigilancia mundial de las enfermedades infecciosas debe realizarse en tiempo real o casi real y ir más allá de la simple monitorización del número de personas infectadas, incluyendo también la capacidad de reconocer rápidamente nuevos patrones de enfermedad. El bajo costo, la rapidez y la capacidad de la vigilancia de las aguas residuales para detectar patógenos emergentes antes de que se vuelvan endémicos mejoran la capacidad de responder a los brotes de enfermedades sin demora, lo que reduce las enfermedades y las muertes a nivel mundial.
