Situación de la vigilancia ambiental del SARS-CoV-2: reseña científica, 5 de agosto de 2020

-1- Situación de la vigilancia ambiental del SARS-CoV-2 Reseña científica 5 de agosto de 2020 Introducción La vigilancia ambiental mediante el análisis microbiológico de aguas residuales para detectar patógenos tiene una larga tradición en salud pública, sobre todo en el caso de los poliovirus1 y, de un tiempo a esta parte, de las resistencias a los antimicrobianos.2 En el contexto de la actual pandemia de la COVID-19, se utiliza para detectar en aguas residuales el SARS-CoV-2 procedente del tubo digestivo alto, las vías respiratorias superiores y la excreción fecal. Se ha comunicado la presencia de fragmentos no infecciosos de ARN del SARS-CoV-2 en aguas residuales o lodos sin tratar en diversos lugares: Milán (Italia);3 Murcia (España);4 Brisbane (Australia);5 diversas localidades de los Países Bajos;6 New Haven (Connecticut, Estados Unidos)7 y la zona oriental de Massachusetts (Estados Unidos);8 París (Francia);9 y en distintos puntos de vigilancia de poliovirus en el Pakistán.10 En los Países Bajos,6 Francia9 y los Estados Unidos de América7,8 se ha demostrado la correlación entre las concentraciones de ARN del SARS-CoV-2 en aguas residuales y los casos clínicos de COVID-19; los últimos dos estudios indican, además, que las concentraciones de ARN podrían alertar, con una antelación de entre cuatro y siete días, de los brotes de COVID-19 confirmados con posterioridad. También se están analizando muestras archivadas de aguas residuales a fin de detectar la circulación del SARS-CoV-2 en el pasado. La mayoría de estas detecciones se han dado en el marco de estudios de investigación. No obstante, al menos hay un país, los Países Bajos, que se dispone a incorporar la vigilancia diaria de las aguas residuales en el sistema nacional de vigilancia de la COVID-19.11 De la misma manera, Alemania también se plantea introducir la vigilancia ambiental en el dispositivo de vigilancia sistemática de la COVID-19,12 algo que ya están haciendo Australia y Nueva Zelandia.13 La mayoría de los estudios publicados hasta la fecha sobre la vigilancia ambiental del SARS-CoV-2 se han realizado en entornos dotados de abundantes recursos. Sin embargo, se necesitan técnicas aplicables en lugares de bajos recursos, donde es mayor la proporción de población que no está conectada al alcantarillado y que utiliza pozos ciegos o fosas sépticas. Una posibilidad sería analizar las aguas superficiales contaminadas por aguas negras. Por ahora no se ha publicado ningún estudio que demuestre la utilidad de la vigilancia ambiental para detectar el SARS-CoV-2 en poblaciones animales. La presente reseña analiza los posibles usos, las consideraciones y las necesidades de investigación relativas a esta nueva técnica de detección del SARS-CoV-2, que puede valorarse en estrecha coordinación con los sistemas existentes de vigilancia de salud pública de la COVID-19. En este momento no hay suficientes datos científicos para recomendar la vigilancia ambiental como técnica estándar de detección de la COVID-19. Las estrategias recomendadas para la vigilancia de la COVID-19 pueden consultarse en las orientaciones provisionales de la OMS Public Health Surveillance for COVID-19.14 Principales usos potenciales de la vigilancia ambiental del SARS-CoV-2 Alerta temprana Diversos estudios señalan que es posible detectar incrementos del ARN del SARS-CoV-2 en muestras ambientales varios días antes de detectar la COVID-19 por vigilancia clínica. Por tanto, existe la posibilidad de emplear la vigilancia ambiental como sistema de alerta temprana, sobre todo de conglomerados de casos o brotes en países que ya han contenido la transmisión y están relajando las medidas sociales y de salud pública, o bien en caso de estacionalidad. En este sentido, habría que evaluar la relación costo-beneficio de la mejoría en la alerta temprana. Además, la vigilancia ambiental tendría que estar estrechamente vinculada con un plan de acción inmediata en caso de obtenerse una señal positiva o un incremento significativo de los casos a partir de un valor inicial distinto de cero. Uno de los interrogantes por resolver es qué nivel de ARN se consideraría significativo para poner en marcha la acción. Aun en los entornos de altos recursos es difícil realizar una vigilancia ambiental generalizada como sistema de alerta temprana, ya que requiere un muestreo frecuente para obtener datos útiles. Asimismo, se necesitan muestras de gran volumen, porque la sensibilidad de la técnica es baja. Una posibilidad sería reservar la vigilancia ambiental para el análisis colectivo de entornos de riesgo particularmente alto, donde sea posible responder con prontitud, como centros residenciales (por ejemplo, residencias Situación de la vigilancia ambiental del SARS-CoV-2: Reseña científica -2- geriátricas, instituciones penitenciarias, alojamientos de temporeros), grandes empresas con gran concentración de trabajadores o lugares de reuniones multitudinarias. Detección del SARS-CoV-2 en entornos donde la vigilancia clínica es limitada La vigilancia ambiental puede servir de complemento o dar pie a actuaciones más intensivas en zonas donde la vigilancia clínica no arroja resultados satisfactorios, por ejemplo en condiciones de hacinamiento y muy bajos recursos, asentamientos informales y, con carácter general, poblaciones marginadas. En estos contextos, el acceso a las instalaciones sanitarias puede ser limitado, los hábitos saludables pueden estar poco extendidos, la capacidad analítica puede ser baja y los sistemas de vigilancia clínica pueden estar tensionados. Además, en estos entornos, las poblaciones jóvenes pueden presentar formas de la enfermedad menos distinguibles o «típicas», lo cual complica aún más la vigilancia clínica.15 Sin embargo, por norma general estos entornos tampoco disponen de una red adecuada de saneamiento, sino más bien de alcantarillas abiertas, de modo que es más difícil realizar las labores de muestreo y análisis (por ejemplo, porque la luz ultravioleta degrada las muestras o porque es más difícil definir la población de captación). El análisis de muestras ambientales que en conjunto representan un número elevado de personas puede servir para optimizar el uso de recursos analíticos limitados.16 Donde se obtenga un positivo, habrá que acometer una investigación sobre el terreno, dentro del área de captación y con una búsqueda activa de casos, a fin de encontrar los sospechosos y proceder al diagnóstico clínico. La detección en una zona de captación bien definida puede dar lugar a medidas iniciales de tipo social y sanitario, mientras la investigación está en curso. Verificar la circulación del SARS-CoV-2 en la comunidad será importante para reforzar las medidas de salud pública encaminadas a limitar la transmisión (por ejemplo, mejorar el saneamiento y la higiene, llevar mascarilla y guardar las distancias físicas). Vigilar la circulación del SARS-CoV-2 Aunque se ha demostrado el potencial de la vigilancia ambiental para controlar la prevalencia y la evolución temporal de la COVID-19, habría que hacer pruebas piloto en entornos de ingresos bajos y medianos para corroborar su valor añadido respecto a la vigilancia clínica. La vigilancia ambiental podría servir para detectar la transmisión oculta del SARS-CoV-2, como forma de determinar la presencia real de la COVID-19 en una zona o como fuente complementaria de información para tomar decisiones a la hora de modular las medidas sociales y de salud pública. Cabe subrayar, sin embargo, que no está clara la utilidad que tendría para verificar la ausencia de circulación del SARS-CoV-2. Todavía se sabe poco sobre la excreción fecal de partículas víricas del SARS-CoV-2 en las distintas fases de la enfermedad, sobre todo en los cuadros clínicos infecciosos.17,18 No están bien descritas las tasas de falsos positivos y falsos negativos en las RCP realizadas en aguas residuales, y tampoco se conoce bien la persistencia de los fragmentos del virus en los sistemas de saneamiento.17 Así pues, por ahora, la vigilancia ambiental no ofrece el mismo valor que en el caso de la poliomielitis, que se transmite por la excreción fecal y cuya presencia es nula en prácticamente todos lados. Los países podrían aplicar la vigilancia ambiental para analizar muestras históricas y documentar la circulación del virus en momentos anteriores y en distintos lugares. Investigaciones Las investigaciones sobre vigilancia ambiental deben verse como un importante objetivo de salud pública para acrecentar el conocimiento en torno a la COVID-19,19 que contribuiría a dilucidar la dinámica de la excreción vírica, tal como señalan Wu y cols.8 La vigilancia ambiental también podría servir para detectar la excreción del SARS-CoV-2 de origen animal, por ejemplo en explotaciones ganaderas o mercados de alimentos frescos y animales vivos, de modo que podría ayudar a detectar reservorios zoonóticos. Consideraciones a la hora de adoptar la vigilancia ambiental del SARS-CoV-2 Representatividad Para aprovechar al máximo la vigilancia ambiental, es importante que sea lo más representativa posible de la población estudiada. Así, los sistemas tendrían que partir de poblaciones con características geodemográficas diversas e incluir zonas y poblaciones que no estén conectadas a la redes municipales de alcantarillas. Este planteamiento tiene dificultades logísticas y metodológicas (p. ej., la obtención de muestras de instalaciones sanitarias independientes o la degradación de las muestras obtenidas de alcantarillas abiertas por efecto de la radiación solar). La representatividad puede ser más complicada en zonas donde la vigilancia clínica de por sí no aporta resultados satisfactorios, como los asentamientos informales o humanitarios, que tampoco suelen disponer de un alcantarillado centralizado. De todas maneras, la vigilancia ambiental tiene la ventaja inherente de aportar un muestreo objetivo dentro de una zona de captación concreta (es decir, sin sesgos introducidos por criterios selectivos de análisis clínico). Coordinación La vigilancia ambiental exige una estrecha colaboración entre los laboratorios científicos, los servicios públicos y las autoridades sanitarias para garantizar que las estrategias obedecen a las necesidades de salud pública y que los resultados se integran con otras fuentes de información epidemiológica y se vinculan con las acciones oportunas. Costoefectividad En los entornos de escasez de recursos, implantar sistemas nuevos de vigilancia ambiental del SARS-CoV-2 puede comportar el desvío de recursos esenciales para vigilancia y labores fundamentales de agua, saneamiento e higiene, como incrementar la higiene Situación de la vigilancia ambiental del SARS-CoV-2: Reseña científica -3- de manos en todos los ámbitos y garantizar la continuidad y la extensión del suministro de agua y los servicios de saneamiento. Por eso, conviene evaluar detenidamente los costos y beneficios de la vigilancia ambiental en relación con otras medidas básicas. La vigilancia ambiental del SARS-CoV-2 podría estar más justificada en lugares donde ya funcionen sistemas de vigilancia ambiental de la poliomielitis o las resistencias a los antimicrobianos, por ejemplo, pero estos emplazamientos se habrán elegido para satisfacer objetivos diferentes, de modo que será preciso valorar si también son aptos para la vigilancia de la COVID-19. Incluso en los entornos de mayores recursos, debe valorarse meticulosamente el costo de la inversión para implantar un sistema de vigilancia ambiental del SARS-CoV-2, comparándolo con el de reforzar las actividades básicas de vigilancia y agua, saneamiento e higiene.16 Aspectos éticos y jurídicos La vigilancia ambiental puede servir para detectar la circulación del SARS-CoV-2 en una comunidad sin que se haya prestado el consentimiento para los análisis y puede provocar que se estigmatice a esa comunidad. No obstante, como el muestreo ambiental es colectivo y no es posible detectar el virus en personas concretas, la estigmatización seguramente será mucho menor que con el diagnóstico clínico individual. Sería importante no utilizar la vigilancia ambiental de forma desproporcionada en comunidades que ya estén estigmatizadas por las medidas sociales y sanitarias. Garantía de calidad En estos momentos no existen mecanismos acreditados de garantía de calidad y evaluación de competencias en el análisis ambiental del SARS-CoV-2, sino que habría que habilitarlos. Aspectos de seguridad Por el momento, no se ha obtenido SARS-CoV-2 con capacidad infecciosa de aguas residuales sin tratar o tratadas.17 Las aguas residuales no tratadas de por sí contienen innumerables patógenos y normalmente ya se adoptan todas las precauciones oportunas, de modo que el muestreo para el estudio de la COVID-19 no debería entrañar un riesgo adicional de infección para los trabajadores. En el tratamiento de las muestras en el laboratorio se deben seguir las normas de bioseguridad relativas a la manipulación del SARS-CoV-2, es decir, NBS-2.20 Necesidades de investigación La vigilancia ambiental del SARS-CoV-2 es un campo de rápida evolución, para el cual se han definido diferentes usos potenciales, según lo descrito anteriormente. No obstante, antes de formular recomendaciones sobre sus aplicaciones óptimas, hay que abordar una serie de interrogantes importantes con investigaciones adecuadas. Se trata principalmente de los siguientes: Cuestiones biológicas • Conocimiento de la asociación entre la excreción fecal del virus (con información cuantitativa en las diferentes fases de la infección), el periodo de infecciosidad y el espectro clínico de la enfermedad, así como la correlación con la detección por vigilancia ambiental. • Cuantificación de un marcador genético humano en las heces para calcular el tamaño demográfico de la zona de captación representada en una muestra, cuando la zona no dispone de alcantarillado. • Persistencia de los fragmentos de ARN del SARS-CoV-2 en las aguas residuales. • Diseño de un modelo de cultivo celular para evaluar la viabilidad del virus obtenido de muestras ambientales. • Potencial de supervivencia de los virus infecciosos en las aguas residuales tratadas y sin tratar. Cuestiones epidemiológicas • Selección óptima de los puntos y métodos de muestreo (sobre todo donde la cobertura de la red de alcantarillado sea limitada) y valoración de posibles métodos de muestreo por matrices para reducir las zonas que requieran investigaciones activas de salud pública. • Modelización e interpretación de los datos de vigilancia ambiental y definición de umbrales para la adopción de medidas de salud pública. • Viabilidad de integrar la vigilancia del SARS-CoV-2 en aguas residuales con otros sistemas de vigilancia epidemiológica a diferentes niveles: selección de localizaciones, recogida, envío de muestras, tratamiento inicial, metodología diagnóstica y tratamiento de datos. • Utilidad de la vigilancia en aguas residuales para la detección del SARS-CoV-2 de origen animal (p. ej., explotaciones ganaderas, mercados de alimentos frescos, etc.). Cuestiones técnicas • Armonización de protocolos: cronogramas de recogida, integración horaria, conservación de muestras, pretratamiento, definición de marcadores víricos indirectos para los controles de procesos, métodos de concentración y extracción, garantía de calidad. • Métodos moleculares óptimos (p. ej., reacción en cadena de la polimerasa, secuenciación de última generación). • Límites de detección y cuantificación, tasas de falsos positivos y falsos negativos. • Análisis de aguas no residuales (p. ej., cursos fluviales, agua salada, etc.). • Efecto de las propiedades físico-químicas de las aguas residuales sobre el análisis del SARS-CoV-2. Situación de la vigilancia ambiental del SARS-CoV-2: Reseña científica -4- Cuestiones económicas • Caracterización más detallada de los costos y beneficios asociados con la vigilancia ambiental del SARS-CoV-2. Otras cuestiones • Percepciones de la comunidad y de los trabajadores de los servicios de saneamiento relativas a la vigilancia ambiental y los correspondientes cambios de comportamiento para la prevención y el control de la COVID-19. Referencias bibliográficas 1. Organización Mundial de la Salud. Guidelines for environmental surveillance of poliovirus circulation. Disponible en: https://apps.who.int/iris/handle/10665/67854?locale=en&mode=full. Consultado el 23 de junio de 2020. 2. Organización Mundial de la Salud. Global Antimicrobial Resistance Surveillance System (GLASS). Disponible en: https://www.who.int/glass/en/. Consultado el 23 de junio de 2020. 3. Rimoldi SG, Stefani F, Gigantiello A, Polesello S, Comandatore F, Mileto D, et al. Presence and vitality of SARS-CoV-2 virus in wastewaters and rivers. medRxiv 2020: 2020.05.01.20086009 [artículo provisional]. 4. Randazzo W, Truchado P, Cuevas-Ferrando E, Simón P, Allende A, Sánchez G. 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