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Um novo modelo matemático usa amostras de águas residuais para prever com eficácia o número de casos clínicos de COVID-19 em uma comunidade com cinco dias de antecedência. A abordagem foi desenvolvida e validada pelo engenheiro ambiental da Universidade de Hokkaido, Masaaki Kitajima, e colegas no Japão. Isso poderia ajudar as autoridades de saúde a adaptar melhor as políticas de controle de infecções, especialmente quando falta vigilância clínica. Os pesquisadores relataram suas descobertas na revista Meio Ambiente Internacional.
O teste de amostras de águas residuais para SARS-CoV-2 como meio de prever surtos em casos clínicos tem atraído a atenção. Os cientistas têm pesquisado essa abordagem desde o início da pandemia. No entanto, os métodos atuais não são particularmente sensíveis e só podem detectar casos crescentes sem serem capazes de prever seus números dentro de uma comunidade.
Kitajima e seus colegas já haviam desenvolvido um método para detectar o RNA do SARS-CoV-2 em amostras de águas residuais. Mas esse método requer material sólido e não funciona bem com águas residuais diluídas em dias de chuva ou com águas residuais tratadas que foram clarificadas e são principalmente líquidas. Então, eles modificaram sua abordagem. Em vez de usar centrifugação de baixa velocidade para criar pellets a partir de amostras de águas residuais que serão testadas, eles usaram filtros especiais que podem capturar o RNA viral de águas residuais diluídas. Isso é seguido pela extração do RNA do filtro, amplificando-o e, em seguida, executando testes de reação em cadeia da polimerase (PCR) para detectá-lo. Eles chamam o novo método de Sistema Eficiente e Prático de Identificação de Vírus com Sensibilidade Aprimorada para Membrana (EPISENS-M).
Eles usaram o EPISENS-M para testar amostras semanais coletadas de duas estações de tratamento de águas residuais em Sapporo, Japão, ao longo de dois anos, de maio de 2020 a junho de 2022. Eles compararam os dados de SARS-CoV-2 obtidos dessas amostras com vigilância clínica dados de casos de COVID-19 nas duas áreas de captação.
“O EPISENS-M foi capaz de detectar o RNA do SARS-CoV-2 em águas residuais com mais de 50% de precisão quando os novos casos ainda eram menos de um em cada 100.000 residentes”, disse Kitajima.
Análises posteriores dos dados mostraram que as pessoas infectadas começam a espalhar o vírus no sistema de esgoto cerca de cinco dias antes de serem relatadas por meio de testes clínicos.
Os pesquisadores usaram os dados do vírus das águas residuais junto com os dados da vigilância clínica para desenvolver um modelo matemático que leva em consideração as flutuações do derramamento viral ao longo do curso da doença para prever com sucesso o número de novos casos esperados nos cinco dias subsequentes.
“Ainda precisamos entender como as vacinas, por exemplo, afetam o derramamento viral de indivíduos infectados no sistema de esgoto”, diz Kitajima. “Nossa abordagem também envolve equipamentos caros. Portanto, mais pesquisas ainda são necessárias para melhorar esse método e torná-lo mais econômico. Ainda assim, essa pesquisa destaca o potencial da epidemiologia baseada em águas residuais para prever o número de casos clínicos em uma comunidade, mesmo quando a vigilância clínica totalmente notificável não é praticada.”
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