چگونه فاضلاب به ما در نظارت بر شیوع بیماری کمک می‌کند؟

بعد- مطالعه عوامل بیماری زا در فاضلاب به دانشمندان کمک می کند تا شیوع بیماری های عفونی را ردیابی کنند و قبل از تشدید آن، برای مهار و کنترل این پدیده مداخله کنند. امید نهایی این است که چنین تلاش‌های نظارتی بتواند در مراحل اولیه همه‌گیری کمک کند، یا حتی احتمال همه‌گیری‌های آینده را نشان دهد و به دولت‌ها این توانایی را بدهد که سریع‌تر از قبل واکنش نشان دهند و تلاش‌ها را به سمت تولید هدایت کنند. واکسن ها و داروها مستقیم

به گزارش خبرگرافی به نقل از بی بی سی، زمانی که واریش احمد کار خود را به عنوان میکروبیولوژیست آغاز کرد، هرگز تصور نمی کرد که یکی از حیاتی ترین نقش های حرفه ای او شامل غربال کردن فاضلاب خام جمع آوری شده از لوله ها و دریچه های فاضلاب در سراسر ایالت کوئینزلند استرالیا باشد. احمد محقق، محقق محیط زیست در سازمان تحقیقات علمی و صنعتی مشترک المنافع در بریزبن، می گوید: «کار با فاضلاب ممکن است شغل مورد علاقه همه نباشد.

با این وجود، من آن را راهی ارزشمند برای یادگیری در مورد سلامت جامعه می دانم. مانند یافتن طلای مایع است.» به اصطلاح پایش فاضلاب مدت‌هاست که روشی حیاتی برای ردیابی مجموعه کوچکی از عوامل بیماری‌زای کشنده مانند ویروس فلج اطفال، ویبریو کلرا، باکتری وبا، و سالمونلا تیفی، باکتری تیفوئید، بوده است. با این حال، اخیراً، به ویژه پس از شیوع کووید-19، مقامات بهداشت عمومی در سراسر جهان متوجه شده اند که مطالعه مواد موجود در فاضلاب می تواند برای نظارت بر طیف گسترده ای از بیماری های عفونی بیشتر مورد استفاده قرار گیرد. در زمان واقعی استفاده شود.

پروژه ای که توسط احمد و تیمش با همکاری دانشگاه کوئینزلند انجام شد، سطوح پاتوژن های مختلف تنفسی مانند آنفولانزا، SARS-CoV-2 را که باعث کووید-19 می شود، و ویروس سنسیشیال تنفسی بررسی کرد. همه این میکروارگانیسم ها از طریق روده افراد آلوده دفع می شوند و در فاضلاب جمع آوری شده از سراسر ایالت به پایان می رسند. ویروس سنسیشیال تنفسی به دلیل میزان بالای مرگ و میر در میان سالمندان، به ویژه آنهایی که قبلاً بیماری قلبی و ریوی دارند، از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

تنها وجود یک پاتوژن خاص نیست که توجه محققان را به خود جلب می کند، بلکه موضوع مهم تمرکز آن است. احمد می گوید: “این غلظت برای ردیابی افزایش یا کاهش بیماری ها بسیار ارزشمند است. غلظت بالای یک ذره ویروسی ممکن است نشان دهنده افزایش ریزش ویروس در جامعه باشد.” این اطلاعات به عنوان یک مکانیسم هشدار اولیه کلیدی برای شیوع یک بیماری عفونی خاص در هنگام ارائه بازخورد به واحدهای بهداشت عمومی در منطقه عمل می کند. پلتفرم های فناوری جدید اکنون جمع آوری داده ها را کارآمدتر می کنند. به طور سنتی نظارت بر فاضلاب شامل کار ناخوشایند و خطرناک جمع‌آوری نمونه دستی است، اما در کوئینزلند هر بخش فاضلاب اکنون به یک نمونه‌بر خودکار مجهز شده است که هر ساعت در یک دوره 24 ساعته نمونه‌ها را جمع‌آوری می‌کند. سپس نمونه‌ها با هم ترکیب می‌شوند تا مخلوطی تولید کنند که می‌تواند با استفاده از آزمایش‌های PCR، یک تکنیک مولکولی که می‌تواند برای شناسایی قطعات ژنتیکی مورد استفاده قرار گیرد، در امکانات ویژه آنالیز شود.

در ایالات متحده، مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری ها اکنون یک سیستم ملی نظارت بر فاضلاب را برای آزمایش منظم انواع پاتوژن ها، از جمله آبله میمون، با استفاده از فناوری ارائه شده توسط Alphabet’s Verily اجرا می کند.

استارت آپ های دیگری مانند Biobot spinoff MIT، به دنبال گسترش نظارت بر فاضلاب در سراسر جهان از طریق پلتفرم خود هستند که می تواند نه تنها ویروس های تنفسی موجود در فاضلاب، بلکه بیماری های ناشی از غذا مانند نورو ویروس و همچنین محصولات جانبی متابولیک داروها را شناسایی کند. همچنین کوکائین، فنتانیل، مت آمفتامین (شیشه) و نیکوتین را شناسایی می کند.

جاشوا لوی از Scripps Research، یک موسسه زیست پزشکی غیرانتفاعی در سن دیگو، می گوید: در مقایسه با سواب های بینی یا خون گیری با حجم بالا، به نمونه های کمتری نیاز دارید تا پویایی پاتوژن های محلی را مشخص کنید. درعوض، عفونت‌های بدون علامت هنوز توسط فاضلاب شناسایی می‌شوند».

تقویت امنیت سلامت کشورهای کم درآمد

در حالی که نظارت بر فاضلاب به طور گسترده در ایالات متحده، استرالیا و همچنین بریتانیا استفاده می شود، جایی که یک برنامه در حال انجام از نمونه برداری فاضلاب برای شناسایی مناطقی از کشور در معرض خطر بالاتر فلج اطفال استفاده می کند، بیشترین تأثیر آن احتمالاً در مدیریت بیماری است. شیوع بیماری در کشورهای کم درآمد نمایندگان پولیو پلاس، ابتکار جهانی Rotary International برای ریشه کنی فلج اطفال، خاطرنشان می کنند که در حالی که شیوع فلج اطفال در 35 سال گذشته 99.9 درصد کاهش یافته است، اما همچنان یک مشکل عمده بهداشت عمومی در پاکستان و افغانستان است. در این دو کشور، ویروس فلج اطفال بومی شده است. کارول پنداک، مدیر پولیو پلاس می گوید: “114 سایت پایش فاضلاب در پاکستان و 33 سایت در افغانستان وجود دارد. بدون نظارت، نمی توان دقیقاً مکان و نحوه انتشار ویروس فلج اطفال را تعیین کرد.”

در آن سوی دنیا، نظارت بر فاضلاب ابزاری حیاتی برای دولت شهری سائوپائولو در مبارزه مداوم خود با ویروس هپاتیت (HAV) است، عفونتی که باعث التهاب کبد می شود و گاهی اوقات نیاز به پیوند کبد دارد. در سال های اخیر، سائوپائولو دو شیوع عمده هپاتیت با 1872 مورد تایید شده بین سال های 2016 تا 2023 داشته است. به گفته تاتیانا پرادو، ویروس شناس در بنیاد اسوالدو کروز، یک موسسه تحقیقاتی در ریودوژانیرو، آن شهر نظارت مستمر فاضلاب را اجرا کرده است: برنامه ای در برخی فرودگاه ها و مناطق پرخطر برای نظارت بر ظهور جدید هپاتیت و همچنین سایر ویروس ها و باکتری ها. می بینم. او پیش بینی می کند که فناوری های جدید به افزایش اطلاعاتی که این برنامه ها می توانند ارائه دهند ادامه دهند.

پرادو می گوید: “ابزارهای تشخیصی جدیدی در حال ظهور هستند که می توانند میلیون ها نقطه داده در مورد انواع مختلف میکروارگانیسم های در حال گردش در یک محیط معین ایجاد کنند. اما بزرگترین تنگنا سرمایه گذاری های مورد نیاز برای حفظ سیستم های نظارت و تفسیر همه داده های تولید شده خواهد بود.” بنابراین برای سیاستگذاران مفید است».

هشدارهای اولیه

با توجه به اینکه برنامه‌های مشابهی در بخش‌هایی از جنوب صحرای آفریقا برای سل و حتی انگل‌هایی مانند کریپتوسپوریدیوم، عامل بیماری‌های اسهالی آزمایش شده است، نظارت بر فاضلاب بدون شک نقش فزاینده‌ای در ارائه اطلاعات به سیستم‌های بهداشت جهانی در مورد انواع پاتوژن‌ها خواهد داشت. از نگرانی.

محققان امیدوارند که در سال‌های آینده، پایش بلادرنگ برای ارائه اطلاعات جدیدی در مورد تکامل بسیاری از ویروس‌های رایج آغاز شود و آنها را قادر می‌سازد تا پیش‌بینی کنند که آیا ممکن است خطر فرار از ایمنی ناشی از واکسن وجود داشته باشد یا خیر. چنین اطلاعاتی می‌تواند به سرعت به تولیدکنندگان واکسن بازخورد داده شود و آنها را قادر می‌سازد تا قبل از اینکه یک پاتوژن جدید تکامل یافته در جامعه گسترده شود، اقدامات لازم را برای به‌روزرسانی انجام دهند.

لوی گفت: «برخی از محققان نشان داده‌اند که گردش و تکامل ویروس‌های رایج بسیار رایج‌تر از آن چیزی است که قبلاً تصور می‌شد. مشخص شده است که ما می‌توانیم سویه‌های ویروسی جدید را در فاضلاب 10 روز یا بیشتر زودتر از سایر روش‌های نظارتی شناسایی کنیم که این امر زمان را برای مقامات بهداشت عمومی و ذینفعان فراهم می‌کند تا در صورت لزوم راهنمایی‌های لازم را برای اصلاح رفتار ارائه دهند.»

از اطلاعات مشابهی نیز می توان برای محافظت از آنتی بیوتیک ها استفاده کرد تا آنها برای نسل های آینده به کار خود ادامه دهند. این کار با بررسی نمونه‌های فاضلاب برای وجود ژن‌های مقاومت انجام می‌شود، بخش‌هایی از DNA که به باکتری‌ها توانایی زنده ماندن در درمان با آنتی‌بیوتیک‌های خاص را می‌دهند.

ایمی پرودن، پروفسور ویرجینیا تک، می‌گوید این نوع نظارت می‌تواند به شناسایی جوامعی که مقاومت بیشتری دارند کمک کند و پزشکان را نسبت به عفونت‌های احتمالی که در بین مردم گسترش می‌یابد هشدار دهد و به آنها اطلاعات بیشتری بدهد تا روی آنها عمل کنند. می تواند موثرترین آنتی بیوتیک را تجویز کند.

پرودن می‌گوید: «ایده‌ای که مطرح شده، امکان استفاده از توالی‌یابی DNA متاژنومی است. “برای اینکه ببینیم چه نوع پاتوژن‌هایی احتمالا وجود دارند و چه نوع ژن‌های مقاومتی احتمالاً حامل آن‌ها هستند. پتانسیل زیادی در این زمینه وجود دارد، اما هنوز در مراحل اولیه است.”

امید نهایی این است که چنین تلاش‌های نظارتی بتواند اپیدمی‌های آینده یا حتی بیماری‌های همه‌گیر را در مراحل اولیه شناسایی کند و به دولت‌ها این توانایی را بدهد که سریع‌تر واکنش نشان دهند و تلاش‌ها را به سمت تولید واکسن و دارو هدایت کنند. .

تیم احمد و دیگران در سرتاسر جهان در حال بررسی امکان تجزیه و تحلیل محتوای ویروسی فاضلاب هواپیما برای ردیابی گونه‌های جدید بالقوه آنفولانزا و کووید و احتمالاً ویروس‌های جدیدی هستند که از سایر نقاط جهان منتقل می‌شوند.

احمد می گوید: مهم است که قبل از ظهور ویروس جدی بعدی، ابزار لازم را آماده کنیم تا بتوانیم به طور موثر با آن مبارزه کنیم.