Vigilancia de Aguas Residuales: Una Herramienta Clave para la Salud Pública

La vigilancia de Aguas residuales es una herramienta que se usa para monitorear virus que pueden afectar la Salud Pública. Este método ha existido durante muchos años y se volvió especialmente importante durante la reciente pandemia de COVID-19. Al estudiar las aguas residuales, los oficiales de salud pueden rastrear la presencia de virus, como el poliovirus y el norovirus, para prevenir brotes y manejar la propagación de enfermedades.

#El Papel de las Aguas Residuales en el Rastreo de Virus

Las aguas residuales contienen una mezcla de sustancias, incluidos los productos de desecho de las personas que viven en la zona. Cuando alguien está infectado con un virus, a menudo se pueden encontrar trazas del virus en sus desechos. Esto significa que los sistemas de alcantarillado pueden actuar como un espejo, reflejando el estado de salud de una comunidad.

Históricamente, el poliovirus se encontró por primera vez en aguas residuales en 1939. Desde entonces, monitorear el poliovirus en aguas residuales ha sido crucial para controlar brotes e incluso trabajar hacia su erradicación. De manera similar, los investigadores han rastreado el norovirus en aguas residuales para proporcionar advertencias tempranas sobre posibles brotes y estudiar cómo evoluciona el virus con el tiempo.

#El Impacto del COVID-19 en la Vigilancia de Aguas Residuales

Antes del COVID-19, la vigilancia de aguas residuales se centraba principalmente en un pequeño número de virus específicos. Sin embargo, la pandemia cambió todo. Hubo una mayor demanda de monitoreo del COVID-19, lo que llevó a un aumento en las pruebas de aguas residuales alrededor del mundo. Las agencias de salud pública y las empresas privadas comenzaron a usar técnicas avanzadas para identificar el virus y sus variantes en las aguas residuales.

Ahora, los esfuerzos se están ampliando para incluir otros virus, como aquellos que causan enfermedades como Chikungunya, dengue e influenza. Sin embargo, la mayoría de los métodos de prueba existentes aún se centran en un conjunto limitado de virus objetivo, lo que puede restringir la capacidad de encontrar patógenos nuevos o inesperados.

#Ampliando Métodos de Detección

Para superar esta limitación, los investigadores están explorando nuevos métodos que pueden detectar una mayor variedad de virus en aguas residuales. Un enfoque prometedor es la secuenciación metagenómica no dirigida. Este método permite identificar cualquier ácido nucleico presente en una muestra, lo que significa que se puede detectar un rango más amplio de virus.

Los investigadores han descubierto muchos virus diferentes en aguas residuales, incluidos patógenos que no se han monitoreado de manera rutinaria. Los métodos no dirigidos también pueden ayudar a encontrar nuevos virus que pueden estar propagándose sin causar síntomas obvios en la comunidad. Esto ofrece una alternativa a los métodos tradicionales de rastreo, que a menudo dependen de notificar a los oficiales de salud solo después de que las personas muestran síntomas de enfermedad.

#Desafíos en la Detección

El éxito de la secuenciación metagenómica no dirigida depende de su capacidad para detectar bajos niveles de patógenos. La eficiencia de este método depende de dos factores principales: cuánta secuenciación se haga y cuán abundante esté el virus en la muestra.

Esencialmente, si un virus está presente en bajas cantidades, los científicos necesitarán secuenciar más datos para detectarlo de manera efectiva. Esto puede aumentar los costos asociados con las pruebas. A pesar de que los costos de secuenciación han estado disminuyendo, si un virus es extremadamente raro, aún puede ser demasiado caro de detectar.

Para entender verdaderamente la rentabilidad de las pruebas de aguas residuales utilizando estos métodos más nuevos, se necesita más investigación. Específicamente, debería haber un enfoque en cómo la prevalencia o incidencia de un virus en una comunidad se relaciona con su detección en aguas residuales.

#Desarrollando una Mejor Comprensión

Para cerrar la brecha de conocimiento, los investigadores combinaron datos existentes de estudios metagenómicos con información de salud pública sobre varios virus conocidos. Al crear un modelo, pudieron estimar cuán abundante podría ser un virus en aguas residuales basado en su prevalencia o incidencia conocida en la comunidad.

Este nuevo modelo ayuda a proyectar los costos asociados con las pruebas para varios patógenos utilizando secuenciación metagenómica.

#Hallazgos sobre la Abundancia Viral

Un resultado significativo de esta investigación muestra que la abundancia de virus que infectan humanos en aguas residuales varía enormemente de un estudio a otro. Esta variación puede deberse a muchos factores, como la demografía de la población local, la forma en que se toman las muestras y los métodos utilizados para procesar esas muestras.

Por ejemplo, algunos estudios encontraron que los virus que infectan humanos representaban una pequeña fracción del total de lecturas en las aguas residuales, mientras que otros mostraron porcentajes mucho más altos. Esto resalta la necesidad de considerar los contextos locales al interpretar los datos.

#La Importancia de un Modelo Bayesiano

La investigación utilizó un modelo bayesiano jerárquico, que permite un análisis sofisticado que considera varios factores que influyen en la abundancia viral. En este modelo, los investigadores pudieron analizar datos distribuidos en múltiples ubicaciones, teniendo en cuenta tanto métricas de salud de la población general como características específicas de las muestras.

Los resultados mostraron que incluso después de tener en cuenta factores como la incidencia y prevalencia del virus, todavía había diferencias significativas en la abundancia viral esperada entre diferentes estudios. Para algunos virus, la abundancia estimada varió ampliamente, llevando a diferentes predicciones sobre cuánto esfuerzo y dinero se necesitarían para su detección.

#Estimaciones de Costos para la Detección de Patógenos

Para evaluar la practicidad de la vigilancia de aguas residuales, los investigadores estimaron el número de lecturas de secuenciación necesarias para detectar un virus basado en su abundancia esperada. Esta estimación puede convertirse en proyecciones de costos a lo largo del tiempo.

Para algunos virus, como el norovirus, el costo promedio para detectarlos fue significativamente más bajo que para virus más complejos como el SARS-CoV-2. Esto significa que, aunque puede ser razonable monitorear algunos patógenos a través de la secuenciación metagenómica, otros pueden requerir una inversión sustancialmente mayor, lo que podría ser una barrera para su adopción generalizada.

#Variabilidad en los Costos

Las estimaciones de costos variaron enormemente entre los diferentes estudios y patógenos. Por ejemplo, el costo anual para la detección efectiva del norovirus varió de casi $200 a casi $960,000 dependiendo del contexto específico de los estudios evaluados. En comparación, detectar SARS-CoV-2 podría costar entre $200,000 y más de $300 millones al año.

Estos hallazgos resaltan la importancia de entender las condiciones específicas bajo las cuales se utilizará un método de vigilancia. Si los costos son demasiado altos para ciertos patógenos, puede limitar la capacidad para monitorearlos de manera efectiva a través de aguas residuales.

#Limitaciones de la Investigación Actual

Aunque este estudio proporciona información valiosa, también destaca limitaciones importantes. Un problema principal es la falta de datos de secuenciación disponibles de áreas con buena información de salud pública. La mayoría de los estudios incluidos en la investigación proporcionaron datos relativamente limitados para estimaciones precisas de virus que ocurren en menor abundancia.

Además, los datos epidemiológicos disponibles tienen sus propias limitaciones. Muchos virus carecían de estimaciones suficientes de salud pública, lo que dificulta crear modelos confiables para esos patógenos.

#Direcciones para la Investigación Futura

De cara al futuro, la investigación debería centrarse en recopilar datos de secuenciación viral más robustos. También se beneficiaría de mejorar la información de salud pública para que los investigadores puedan hacer comparaciones más precisas.

Combinar conjuntos de datos más grandes con modelos sofisticados ayudará a crear mejores estimaciones para la abundancia de virus en aguas residuales. Mejores métodos para probar aguas residuales apoyarían mejor las estrategias de salud pública, especialmente a medida que los costos de secuenciación continúan disminuyendo.

#Conclusión

La vigilancia de aguas residuales tiene un potencial significativo para monitorear la salud pública, especialmente a medida que surgen nuevas enfermedades. Al aprovechar los datos encontrados en las aguas residuales, los investigadores pueden comprender y combatir mejor las amenazas virales a la salud de la comunidad.

Sin embargo, la implementación efectiva depende de equilibrar sensibilidad, costos y métodos científicos disponibles. A medida que el campo evoluciona, la investigación continua y los avances en tecnología serán esenciales para aprovechar al máximo las capacidades de la biosurveillance basada en aguas residuales.