Pengujian virus pada air limbah telah meningkat

Peneliti Nate Beck, kiri, menyiapkan sampel referensi SARS-CoV-2 untuk pengujian di masa mendatang saat manajer lab Eric Henderson mempersiapkan area kerja untuk pengujian air limbah pada 6 Februari 2024, di University of Alaska Anchorage. (Loren Holmes/ADN)

Setiap hari Selasa, tim ilmuwan di Universitas Alaska Anchorage menghabiskan sebagian besar waktunya dengan susah payah mengumpulkan dan menguji untaian mikroskopis asam ribonukleat yang ditemukan dalam kendi berisi limbah yang dikumpulkan dari sistem pembuangan limbah kota. Mereka melakukan ini untuk mendeteksi kadar SARS-CoV-2, virus penyebab COVID-19.

Proses ini – yang melibatkan laboratorium profesor UAA Brandon Briggs sejak awal pandemi – adalah bagian dari upaya kesehatan masyarakat yang berkembang di Alaska untuk menggunakan air limbah sebagai cara untuk melacak tidak hanya COVID, tetapi juga sejumlah virus lain dan virus. penyakit. termasuk tuberkulosis, RSV, influenza, cacar monyet, dan norovirus.

“Saya melihat banyak manfaat dari hal ini,” kata Clayton Weingartner, manajer program di departemen kesehatan negara bagian.

Pengujian air limbah dapat digunakan sebagai alat peringatan dini: Orang sering kali mulai menyebarkan virus sebelum mereka menunjukkan gejala atau mulai merasa sakit, katanya.

Dan karena sebagian besar warga Alaska sekarang menggunakan tes cepat di rumah untuk memeriksa COVID-19, pemantauan air limbah juga menjadi salah satu cara terbaik untuk mengukur penyebaran virus.

Associate Professor Brandon Briggs membahas bagaimana timnya melakukan pengujian air limbah SARS-CoV-2. (Loren Holmes/ADN)

“Orang-orang masih sakit, tapi mereka tidak datang dan benar-benar menjalani tes,” kata Briggs. “Jadi pemerintah kota dan negara bagian tidak benar-benar mengetahui kejadian sebenarnya dari patogen tertentu ini.” Dan hanya ketika kita memiliki informasi seperti itu, kita dapat memperoleh gambaran yang lebih baik tentang apa yang sebenarnya terjadi di komunitas tersebut daripada hanya mengandalkan segelintir orang saja.”

Pada awal bulan Januari, data pengumpulan limbah dari Anchorage menunjukkan lonjakan signifikan dalam kasus COVID-19 – sejak saat itu jumlahnya menurun – yang menurut Dr. Louisa Castrodale, ahli epidemiologi di Departemen Kesehatan Negara Bagian Alaska, sesuai dengan data tren yang mereka lihat pada saat itu. .

Dan meskipun data yang dikumpulkan melalui saluran pembuangan tidak dapat dimanipulasi untuk mengukur jumlah kasus atau tingkat kejadian karena setiap orang mengeluarkan virus dalam jumlah yang berbeda-beda saat mereka sakit, manfaat dari data tersebut adalah dapat menunjukkan tren awal, kata Briggs.

Para ilmuwan dan pejabat kesehatan Alaska mengatakan mereka saat ini sedang membangun kemampuan negara bagian tersebut dalam menggunakan pengujian air limbah untuk melacak penyebaran virus.

Menggunakan air limbah kota untuk memantau penyakit bukanlah hal baru. Para ilmuwan telah mencari jejak air limbah sejak abad ke-19. Pada tahun 1940-an, para peneliti menggunakan pengujian air limbah untuk memantau kota-kota yang terkena wabah polio.

Selama pandemi COVID-19, banyak negara bagian, termasuk Alaska, menerima dana federal dari Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit untuk menguji virus dalam air limbah. Kini negara bagian tersebut sedang mencari cara untuk memperluas upaya tersebut di lebih banyak wilayah pedesaan di negara bagian tersebut untuk melacak penyakit lain.

Negara bagian baru-baru ini mempekerjakan seorang ahli informatika air limbah untuk membantu mengelola upayanya.

“Sudah ada sejak lama,” kata Briggs. “Tetapi saya pikir pandemi ini benar-benar menyoroti pentingnya dan kemampuan untuk menyebarkan informasi penting sehingga kita dapat mulai melihat apa yang terjadi sebelum hal itu benar-benar menjadi masalah.”

Eric Henderson menyiapkan sampel air limbah sebelum pengujian SARS-CoV-2. (Loren Holmes/ADN)

Sesuai resepnya

Pada hari Selasa baru-baru ini di ruangan yang dipenuhi sinar matahari di lantai atas Gedung Sains Terpadu ConocoPhillips UAA, tiga ilmuwan – manajer laboratorium Eric Henderson dan peneliti Nate Beck dan Victoria Triglia – memulai proses pengujian air limbah selama satu hari. Ini melibatkan banyak langkah dan banyak penantian.

“Ini seperti memasak, itu hanya sebuah resep,” kata Henderson.

Proses pengujian air limbah untuk SARS-CoV-2 serupa dengan yang terjadi di laboratorium setelah seseorang mengambil usap hidung dan mengujinya dengan tes PCR, kata Briggs.

Operator instalasi pengolahan air limbah John M. Asplund bersiap mengambil air dari mesin pengambilan sampel pada 14 Februari 2024, di Anchorage. Mesin tersebut mengambil sejumlah air berdasarkan jumlah yang mengalir melalui sistem dan mengumpulkannya selama 24 jam dalam kendi di dalamnya, yang kemudian dituang dan dikirim ke berbagai laboratorium untuk dianalisis. (Loren Holmes/ADN)

Pertama, air dikumpulkan pada pagi hari di Instalasi Pengolahan Air Limbah John M. Asplund dekat Point Woronzof. Kemudian para ilmuwan menuangkan botol berisi air limbah ke dalam mesin centrifuge berpendingin untuk memisahkan cairan dari padatan.

Padatan – yang akhirnya digulung menjadi pelet kecil dengan berat sekitar satu gram – mengandung jumlah RNA dan DNA yang paling terkonsentrasi, menjadikannya paling berguna untuk pengujian, jelas Triglia.

Para peneliti kemudian mengekstrak untaian RNA dari pelet, yang mereka gunakan untuk mengukur berbagai tingkat virus dalam sampel.

Para peneliti tersebut telah menyempurnakan upaya pengujian mereka selama beberapa tahun terakhir untuk mendapatkan hasil yang semakin akurat, kata Briggs.

Alat-alat tersebut juga menjadi jauh lebih efisien – pada awal pandemi, proses pengujian memakan waktu sekitar tiga atau empat hari, dan sekarang dapat dilakukan dalam waktu kurang dari 24 jam, kata Briggs.

Upaya UAA diduplikasi oleh Verily, yang juga menguji sampel air limbah Anchorage di laboratorium Lower 48. Data Verily tercermin dalam dasbor air limbah online. Briggs mengatakan keuntungan pemrosesan di negara bagian adalah waktu penyelesaian yang lebih cepat.

“Kami mencoba untuk memastikan bahwa kami memiliki kapasitas di sini di Alaska dan bahwa kami dapat mengubahnya jauh lebih cepat karena kami tidak mengirimkannya ke Lower 48 dan menunggu dua atau tiga hari untuk mengetahui hasilnya. kembali,” katanya.

Matahari terbit di atas pegunungan di seberang Cook Inlet dari tangki pengendapan di Fasilitas Pengolahan Air Limbah John M. Asplund pada 14 Februari 2024 di Anchorage. (Loren Holmes/ADN)

Mereka akan memperluas upaya pengujian di Alaska

Di UAA, Briggs mengatakan laboratoriumnya sedang dalam proses perluasan: Mereka sedang mengerjakan upaya pengurutan untuk mendeteksi jenis virus lain dan akan segera memposting data mingguan mereka secara online.

Dia berharap kota dan negara bagian akan mulai menggunakan data tersebut untuk menginformasikan keputusan kesehatan masyarakat dan nasihat serta memutuskan di mana akan mengalokasikan sumber daya.

“Fokus utama Alaska saat ini adalah membangun kapasitas untuk dapat melakukan (pemantauan air limbah) sendiri di negara bagian ini,” kata Weingartner. Negara bagian tersebut memiliki rencana untuk memperluas lokasi pengujian tambahan di Mat-Su dan Fairbanks akhir tahun ini – dan segera memperluasnya ke luar COVID-19, katanya.

Grafik menunjukkan hasil pengujian kuantitatif reaksi berantai polimerase air limbah untuk SARS-CoV-2 di University of Alaska Anchorage. (Loren Holmes/ADN)

Dia mengatakan negara bagian tersebut, khususnya, berupaya memperluas wilayahnya ke wilayah pedesaan, di mana pengujian air limbah bisa menjadi tantangan tersendiri karena kurangnya infrastruktur dan sumber daya laboratorium.

Negara juga mencoba mencari cara terbaik untuk menggunakan data yang mereka kumpulkan.

“Kami sedang berupaya untuk menerapkan data ini,” katanya. “Jika kami melihat peningkatan yang signifikan, kami akan meresponsnya.”

• • •