Overvågning af COVID-19:Kan medicin fundet i spildevand give en tidlig advarsel?

I et pilotprojekt, der udforskede måder at overvåge COVID-19 på, jagtede forskere fra University at Buffalo efter lægemidler og viralt RNA samtidigt i spildevand i det vestlige New York.

Resultaterne af deres undersøgelse, offentliggjort den 18. maj i tidsskriftet Environmental Science &Technology Letters , tyder på, at måling af koncentrationer af medicin i spildevand kunne tilføje endnu et lag til sygdomsovervågningsindsatsen.

"Spildevandsbaseret sygdomsovervågning udføres på verdensplan gennem overvågning af viralt RNA," siger ledende videnskabsmand Diana Aga, Ph.D., direktør for UB RENEW Institute og Henry M. Woodburn professor i kemi ved UB College of Arts and Sciences . "Potentialet ved at supplere eksisterende indsats med detektion af lægemidler er spændende. Der er mange muligheder her, selvom der er behov for mere forskning."

En interessant opdagelse i den nye undersøgelse involverer acetaminophen, en smertestillende og feberreducerende medicin, der fungerer som en aktiv ingrediens i håndkøbsmedicin som Tylenol, Theraflu og andre mærker.

På alle fire spildevandsrensningsanlæg inkluderet i projektet fandt forskningen, at acetaminophenkoncentrationerne i spildevand steg før andre mål for COVID-19 i samfundet i begyndelsen af ​​2021, herunder koncentrationer af COVID-19 viralt RNA i spildevand og det anslåede antal bekræftede COVID-19 tilfælde.

For eksempel på Bird Island Wastewater Treatment Plant, som betjener Buffalo og nogle omkringliggende forstæder, steg niveauerne af acetaminophen i spildevandet omkring to uger tidligere end niveauerne af SARS-CoV-2 RNA i spildevand. Stigningen i viralt RNA gik til gengæld forud for stigningen i det anslåede antal bekræftede tilfælde af COVID-19 med omkring en uge, siger videnskabsmænd.

"Vores største opdagelse er, at der er en enorm stigning i koncentrationen af ​​acetaminophen, som bruges i håndkøbsmedicin, der går forud for toppen af ​​viralt RNA i spildevand og toppen i kliniske påvisninger i vores område i løbet af undersøgelsesperioden, " siger Aga.

"Dette var meget interessant, da det tyder på, at påvisning af lægemidler kunne fungere som en tidlig advarsel om et potentielt sygdomsudbrud i et samfund," siger Aga. "Vores gruppe er en af ​​de første til at supplere påvisning af SARS-CoV-2 RNA i spildevand med niveauet af lægemidler."

Potentialet for at forbedre spildevandsundersøgelser for folkesundheden

Spildevandsdata er ved at blive en afgørende del af overvågningen af ​​COVID-19, efterhånden som hjemmetest er blevet mere populært, hvilket fører til, at mange positive tilfælde bliver urapporterede.

Under pandemien har UB-ingeniørforskerne Ian M. Bradley og Yinyin Ye arbejdet sammen med partnere, herunder Erie County, for at overvåge COVID-19 viralt RNA i spildevand.

Den nye undersøgelse i Environmental Science &Technology Letters er spændende, fordi det antyder, at påvisning af lægemidler kunne tilføje endnu et lag til sådanne bestræbelser, siger Bradley og Ye. Deres laboratorier bidrog med data til forskningen, og de er medforfattere.

Acetaminophen er ikke en perfekt proxy for COVID-19:Folk tager lægemidlet til at behandle mange typer smerter, ømhed og feber, og nogle udsving i medicinen i spildevand i løbet af undersøgelsesperioden korrelerede ikke med virale RNA-data.

Imidlertid var stigningen i acetaminophen, der så ud til at matche med den lokale COVID-19-bølge, stor, og dette fund peger på brugen af ​​håndkøbsmedicin som et potentielt tidligt signal om et truende udbrud, siger forskerne.

"Det, der virkelig er spændende, er, at der er så meget information i spildevand. Hvordan kan vi bruge dette til at spore sygdomme for folkesundheden? Alle disse data er komplementære," siger Bradley, Ph.D., assisterende professor i civil-, konstruktions- og miljøteknik. i UB School of Engineering and Applied Sciences og et kernefakultetsmedlem i UB RENEW Institute.

"Vi fokuserer på folkesundhedsundersøgelser i spildevand, og vi vil se, om vi kan integrere flere data for at få en idé om, hvad der foregår i samfundet," siger Ye, Ph.D., assisterende professor i civile, strukturelle og miljøteknik og RENEW fakultets tilknyttet. "Vi kan trække information ud fra spildevandet, men der er stadig en masse ubekendte om, hvordan man tolker dataene for folkesundheden. Vi vil ikke bare teste biologiske markører, men også kemiske markører og alle mulige forskellige lag af information."

Ud over at identificere spidserne i acetaminophen fandt undersøgelsen rester af receptpligtig medicin forbundet med pandemien i spildevand, inklusive lægemidler, hvis nødbrugstilladelse til behandling af COVID-19 er blevet tilbagekaldt af den amerikanske fødevare- og lægemiddeladministration. + Udforsk yderligere

Kemiske analyser af spildevand kan afsløre offentlige og miljømæssige sundhedseffekter af pandemien