Heces: la nueva herramienta de detección de covid y otras enfermedades

Toman pruebas de aguas residuales crudas fluidas. Foto: Wikipedia.

Por Anna Maria Barry-Jester
Kaiser Health News

Desde la reapertura del campus de la Universidad de California-San Diego (UCSD) el pasado verano, la institución ha recurrido a estrategias de salud pública de probada eficacia, como las pruebas y el rastreo de contactos en casos de coronavirus. Pero también ha añadido una herramienta a su arsenal: los excrementos.

Esta herramienta alertó a los investigadores de un 85 por ciento de los casos de Covid-19 en las residencias universitarias antes de que fueran diagnosticados, según un estudio que se publicará próximamente, dijo Rob Knight, profesor de pediatría y ciencias e ingeniería informática que ayudó a crear el programa de análisis de aguas residuales del campus.

Cuando se detecta la presencia de covid en las aguas residuales, se realizan pruebas a los estudiantes, al personal y a los profesores; lo que ha permitido a la universidad identificar y aislar a los individuos infectados que aún no muestran síntomas. Esto podría evitar brotes antes de que se produzcan.

El programa de pruebas de la UCSD es uno de los cientos de esfuerzos realizados en California, y en el país, para convertir los residuos en valiosos datos sanitarios. Desde Fresno  (CA) hasta Portland, Maine, universidades, comunidades y empresas monitorean los excrementos humanos en busca de signos de covid.

Los investigadores han depositado grandes esperanzas en este nuevo flujo de datos que, según aseguran, alertaría a los funcionarios de salud pública sobre las tendencias de las infecciones sin tener que depender de que las personas se hagan las pruebas. Y como las personas excretan el virus en las heces antes de mostrar síntomas, serviría de alerta temprana para los brotes.

Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) consideran esta práctica tan prometedora que han creado una base de datos federal de muestras de aguas residuales, transformando los datos en información valiosa para los departamentos de salud locales.

Según expertos, el programa genera una herramienta de salud pública en tiempo real, que podría tener una serie de usos más allá de la actual pandemia, incluyendo el seguimiento de otras enfermedades infecciosas y la resistencia de los gérmenes a los antibióticos.

“Creemos que esto puede proporcionar datos muy valiosos, no sólo para covid, sino para muchas enfermedades”, afirmó Amy Kirby, una microbióloga que dirige la iniciativa de los CDC.

El virus que causa covid infecta muchos tipos de células, incluidas las del tracto respiratorio y el intestino. La firma genética del virus, el ARN viral, llega a las heces y suele aparecer en ellas días antes de que aparezcan los síntomas.

En la UCSD y otros campuses, los investigadores toman muestras de los edificios, capturando datos tan específicos que a menudo pueden deducir el número de personas infectadas que viven o trabajan allí. Pero en la mayoría de los entornos, debido a la preocupación por la privacidad y la limitación de recursos, las pruebas se realizan a una escala mucho mayor, con el objetivo de seguir las tendencias a lo largo del tiempo.

Las muestras se extraen de las aguas residuales, que es lo que sale de tuberías de alcantarillado, los sólidos que se han sedimentado en las aguas residuales. Suelen extraerse mecánicamente o una persona toma una muestra usando una vara larga.

Cuando investigadores en Davis, California, observaron el aumento de la carga viral en las aguas residuales de varios vecindarios, en julio, enviaron alertas por mensajes de texto y colgaron carteles en las puertas de 3 mil hogares recomendando que la gente se hiciera la prueba de covid.

Antes de la pandemia, el análisis de aguas residuales para identificar y prevenir enfermedades en Estados Unidos se limitaba, en gran medida, al uso académico. Israel lo utilizó para evitar un brote de poliomielitis en 2013, y algunas comunidades estadunidenses tomaron en el pasado muestras de aguas residuales para averiguar qué tipo de opioides consumían los residentes; un servicio ofrecido por la empresa Biobot.

Pero cuando covid llegó a Estados Unidos, en medio del caos político y la escasez de pruebas, los gobiernos locales se apresuraron a buscar cualquier información que pudieran obtener sobre el virus.

En el condado rural de Lake, California, las autoridades sanitarias identificaron un puñado de casos enviando a enfermeras en busca de personas infectadas. Estaban seguros de que había más, pero no podían conseguir pruebas que lo demostraran; así que en la primavera de 2020 se apuntaron a un programa gratuito de análisis de aguas residuales gestionado por Biobot.

Se realizaron pruebas de covid cuando la pandemia despegó y ahora se cobra por realizar pruebas en escuelas primarias y secundarias, edificios de oficinas y residencias de mayores, además de en gobiernos locales y universidades, explicó Mariana Matus, CEO y cofundadora de la empresa.

El virus de covid apareció en muestras de cuatro instalaciones de tratamiento de aguas residuales en el condado de Lake.

“Es una forma de obtener más información porque no podemos hacer esas pruebas”, dijo entonces a KHN Gary Pace, responsable de salud del condado.

A medida que el muestreo de aguas residuales se generalizaba en todo el mundo, el Departamento de Salud y Servicios Humanos de Estados Unidos (DHHS) comenzó a otorgar subvenciones, en el otoño de 2020, a las plantas de tratamiento de aguas residuales. Biobot ganó una licitación para ejecutar una segunda ronda de ese programa, actualmente en curso hasta finales de agosto, analizando las aguas residuales de hasta el 30% de la población estadunidense.

Al menos 25 plantas de tratamiento de aguas residuales de California participan en el programa, y muchas otras reciben dinero de los CDC, trabajan con universidades locales o pagan por sus propias pruebas. Mientras que estados como Ohio y Missouri han creado paneles públicos para mostrar sus datos, los esfuerzos de California siguen siendo inconsistentes.

Los datos de las pruebas, por sí solos no aportan mucho valor a los funcionarios de la salud: es necesario traducirlos para que sean útiles. Los científicos todavía están aprendiendo a leer los datos, un proceso complicado que implica comprender las relaciones entre la cantidad de virus que excreta la gente, cuántas personas utilizan un sistema de aguas residuales y cuánta agua de lluvia corre por el sistema diluyendo potencialmente las aguas residuales, entre otros muchos factores.

Dado que el uso de las aguas residuales para el rastreo de enfermedades no era habitual antes de la pandemia, ha habido una curva de aprendizaje constante.

Bajo presión, los funcionarios de salud pública han tenido dificultades para incorporar los nuevos datos a su ya abrumadora carga de trabajo, pero los CDC esperan poder resolver esos problemas con un nuevo sistema nacional que rastrea y traduce los datos de las aguas residuales para los gobiernos locales.

A lo largo de 2020, Kirby, la microbióloga de los CDC, y la ingeniera Mia Mattioli formaron un equipo de dos personas para las aguas residuales, entre las 7 mil personas que componen el grupo de respuesta covid de la agencia. Durante ese tiempo, las colegas compartieron generosamente lo que sabían sobre la epidemiología de las aguas residuales, contó Kirby.

En septiembre de 2020 el dúo había puesto en marcha el Sistema Nacional de Vigilancia de Aguas Residuales, que interpreta los datos de muestreo para los gobiernos estatales y locales. En la actualidad dirigen un equipo de seis personas y tienen un puesto permanente en uno de los departamentos de los CDC.

“Cada pieza de este sistema tuvo que construirse en gran parte desde cero”, expresó Kirby. “Cuando lo pienso, realmente me sorprende dónde estamos ahora”.

En los meses transcurridos desde el debut del sistema, éste ha sido capaz de detectar un aumento de casos, entre cuatro y seis días antes de que las pruebas de diagnóstico muestren un incremento, añadió Kirby.

Espera que a finales del año que viene el programa federal de vigilancia se utilice para detectar una serie de enfermedades, como E. coli, salmonela, norovirus y un hongo mortal resistente a los medicamentos llamado Candida auris, que se ha convertido en una amenaza mundial y ha causado estragos en hospitales y residencias de cuidado de largo plazo para personas mayores.

Cuanto más tiempo estén en marcha estos programas más útiles resultarán, afirmó Colleen Naughton, profesora e ingeniera civil de la Universidad de California-Merced (CMerced), que dirige COVIDPoops19, un seguimiento de los esfuerzos de vigilancia de las aguas residuales a nivel mundial.

Naughton trabaja con sus colegas de la Universidad de California-Davis (UCDavis) para poner en marcha programas de control cerca de donde ella trabaja en el Valle Central; pero se ha encontrado con que algunas comunidades no tienen los recursos necesarios para llevar a cabo las pruebas, ni suficiente personal sanitario para analizar o utilizar dichos datos.

Es en estas comunidades más pequeñas con acceso limitado a las pruebas y a los médicos donde la práctica puede ser más prometedora, aseguró Naughton. Covid puso de manifiesto las desigualdades que existen, desde hace tiempo, entre las comunidades y Naughton teme que se perpetúen con el uso de esta nueva herramienta de salud pública.

Expertos señalan que también hay que tener en cuenta el tema de la privacidad. Los datos de las aguas residuales no se han considerado, tradicionalmente, información sanitaria personal protegida, como lo son las pruebas de diagnóstico. Las autoridades sanitarias ya habían respondido a las preocupaciones sobre el rastreo del consumo de drogas ilícitas en aguas residuales, tomando muestras lo suficientemente grandes como para ofrecer anonimato. Pero las pruebas para detectar determinados problemas de salud exigen examinar el ADN.

“Creo que va a ser un reto para la comunicación pública”, dijo Knight, “asegurarse de que no se perciba como un espionaje de los secretos genéticos de cada individuo”.

Funcionarios de salud pública y aguas residuales afirmaron que están entusiasmados con el potencial de esta nueva herramienta, y trabajan para abordar las preocupaciones sobre la privacidad mientras la utilizan.

Greg Kester, director de programas de recursos renovables de la Asociación de Agencias de Saneamiento de California, escribió a los funcionarios de los CDC, en junio de 2020, pidiendo una red de vigilancia federal. Le sorprendió la rapidez con que esa petición se hizo realidad. Y espera que esté aquí para quedarse, tanto para la pandemia en curso, como para el inevitable próximo brote.

“A medida que aumenten las tasas de vacunación y lleguen las variantes, seguirá siendo importante porque las pruebas clínicas disminuyen”, dijo Kester. “Lo que queremos es que esto forme parte de la infraestructura”.