Virus SARS-CoV-2 v odpadních vodách

Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka společně s Výzkumným ústavem veterinárního lékařství v Brně a s epidemiology z 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy zavedl systém monitoringu odpadních vod za účelem sledování epidemické situace nemoci covid-19 a predikce jejího vývoje. Monitoring je financován projektem VI04000017 „Využití monitoringu odpadních vod jako nástroje včasného varování před vznikem epidemiologické situace“ programu 4. VS BV III. institucionálními prostředky MŽP prostřednictvím interního grantu 3600.52.33/2020 VÚV TGM. Odběry provádí provozovatelé ČOV. Příslušná metodika byla nově schválena Ministerstvem zdravotnictví České republiky.

Co přesně sledujeme?

Principem systému je odběr nečištěných odpadních vod na vybraných, pro daný účel vhodných ČOV, izolace virové RNA a kvantitativní detekce množství genomových jednotek viru SARS-CoV-2. Virová RNA je do odpadních vod vylučována osobami infikovanými virem SARS-CoV-2 a tudíž její množství koreluje s jejich počty v oblastech napojených na sledované ČOV. Výsledky analýz ukazují dobrou využitelnost zvolené metody a tedy možnost získání cenných objektivních epidemiologických informací za nepoměrně nižší náklady než pomocí klinických testů.

Kde pozorování provádíme?

Výzkumný tým aktuálně provádí kontinuální monitoring na 4 ČOV v ČR a analyzuje a vyhodnocuje výsledky analýz více než 550 vzorků odebraných na 66 ČOV v celé ČR v průběhu všech vln epidemie a je připraven nabídnout spolupráci zdravotnickému sektoru pro úspěšné plnění Doporučení Evropské komise na zavedení systematického monitoringu SARS-CoV-2 v odpadních vodách ze dne 17. 3. 2021. Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v.v.i. zajišťuje samostatně nebo ve spolupráci s provozovateli ČOV odběry vzorků odpadních vod a společně s Výzkumným ústavem veterinárního lékařství, v.v.i. v Brně provádí ve 3 laboratořích izolaci a kvantitativní detekci RNA SARS-CoV-2 z odpadních vod.

Jaké byly první výsledky a o čem vypovídaly?

Zjištěné výsledky potvrdily, že systém je schopen zachytit nástup nové vlny epidemie dříve než je prokázán klinickými testy. Probíhající pravidelný monitoring RNA viru SARS-CoV-2 v odpadních vodách ve 4 městech ČR (Praha, Brno, Kladno, Břeclav) na 5 ČOV (ÚČOV Praha – stávající a nová vodní linka, ČOV Brno, ČOV Vrapice/Kladno, ČOV Břeclav) je jedinečným nástrojem, který umožní zachytit aktuální stav výskytu koronaviru na území ČR a očekávaný nástup další epidemické vlny. Monitoring odpadních vod je tak fungujícím objektivním nástrojem pro sledování vývoje výskytu viru v populaci, při němž není nutné testování jedinců.

A co ukazují čerstvé výsledky (aktualizace k 8. 8. 2022)?

Současný stav sledování objektivního výskytu koronaviru v ČR, provedený pomocí analýzy odpadních vod ukazuje, že v ČR je koronavirus SARS-CoV-2 stále přítomen. Aktuálně jsme mohli pozorovat prudký nárůst hodnot SARS-CoV-2 (na úroveň hodnot, které byly pozorovány na jaře letošního roku či na podzim roku loňského), což ukazovalo na další vlnu onemocnění covid-19 na území ČR, následovanou opětovným poklesem na většině ČOV. Další údaje ukáží, zda se bude jednat o dlouhodobější stabilizaci.

ČOV Brno – obsah virových částic v odpadních vodách spolehlivě zachytil všechny dosavadní vlny epidemie. Data z konce dubna a začátku května vykázala pokles úrovně zatížení odpadních vod viry, doprovázený postupným snižováním počtů pozitivně testovaných osob. Oscilující úroveň zatížení odpadních vod v květnu 2022 odpovídá cca počtům osob vylučujících viry do odpadních vod na podzim 2021. Konec května zaznamenal pokles úrovně zatížení odpadních vod až k mezi detekce metody. V průběhu června je zaznamenáváno postupné zvyšování množství virové RNA v odpadní vodě. V červenci pokračovalo na ČOV Brno zvyšování množství virové RNA. Údaj z 26. 7. 2022 ukázal pokles. Nejnovější výsledky z 8. 8. 2022 potvrdily pokles a určitou stabilizaci množství RNA v odpadní vodě. Další údaje ukáží, zda se jedná o dlouhodobější stabilizaci.

ČOV Břeclav – odpadní voda z této ČOV zachytila všechny dosavadní vlny epidemie. Údaje z května 2022 vykázaly pokles množství virových částic v odpadních vodách – úroveň virové RNA v odpadních vodách odpovídala podzimním hodnotám. Zatížení odpadních vod se na konci května snížilo k mezi detekce metody. V průběhu června bylo zaznamenáváno postupné zvyšování množství virové RNA v odpadní vodě. Stejně jako na ČOV Brno pokračovalo v červenci na ČOV Břeclav zvyšování množství virové RNA. Údaj z 26. 7. 2022 ukázal pokles. Nejnovější výsledky z 8. 8. 2022 potvrdily pokles a určitou stabilizaci množství RNA v odpadní vodě. Další údaje ukáží, zda se jedná o dlouhodobější stabilizaci.

ÚČOV Praha – na stávající (SVL) i nové (NVL) vodní lince monitoring odpadních vod velmi dobře zachytil všechny vlny epidemie. Úroveň virové RNA v odpadních vodách v dubnu a květnu 2022 odpovídala hodnotám zjištěným na podzim 2021. V červnu bylo, stejně jako na dalších sledovaných ČOV, zachyceno zvýšení množství virové RNA. Ve 28. týdnu (červenec) došlo k významnému vzestupu množství virové RNA v odpadních vodách na obou linkách ÚČOV. Zvýšení počtů pozitivně testovaných bylo pouze mírné. Poslední údaj ukazuje na snižující se tendenci množství virové RNA v odpadní vodě vůči hodnotám z 28. týdne na SVL. NVL jako jediná zaznamenala nárůst množství virové RNA. Tyto výsledky budou budou muset být potvrzeny dalšími údaji.

ČOV Kladno – monitoring odpadních vod velmi dobře zachytil všechny vlny epidemie. Úroveň virové RNA v odpadních vodách v dubnu a květnu 2022 odpovídala hodnotám zjištěným na podzim 2021. V červnu bylo, ve srovnání s předchozím obdobím, zjištěno v odpadní vodě zvýšené množství virové RNA.

Výsledky monitoringu odpadních vod v uvedených grafech jsou porovnávány s verifikovanými počty pozitivně testovaných osob, ze systému ISIN, průběžně zpracovávaných Oddělením biostatistiky SZÚ pro konkrétní sledované lokality. Data o týdenních počtech pozitivně testovaných jedinců v ČR jsou získávány z veřejně přístupného webu European Centre for Disease Prevention and Control. Pro možnost porovnání aktuálních výsledků monitoringu odpadních vod (cca za poslední 1–2 měsíce) jsou využívány volně dostupné údaje z covidových map nebo veřejně přístupných webů pro jednotlivá města na platformě https://obce.nery.cz/. Veřejná data mohou být zatížena chybou a neobsahují počty obyvatel v připojených obcích.

Výkyvy záchytu hledané RNA v odpadní vodě mohou být způsobeny:

  • odlišným množstvím odpadní vody = různé naředění přítomného množství fragmentů virové RNA,
  • odběrem v jiném týdenním režimu (víkend),
  • nehomogenitou odebraného vzorku (odpadní voda obsahuje množství dalších látek a částic, odběr je prováděn po mechanickém odstranění hrubých nečistot),
  • nestálým poměrem průmyslových a komunálních odpadních vod.

Více se o problematice koronaviru v povrchových a odpadních vodách a možnostech využití výsledků jako diagnostického média dozvíte v odborných článcích časopisu VTEI zde a zde. O tématu podrobně pojednává i reportáž pro Českou televizi (v čase 1:59:44) od Kateřiny Sovové a článek pro MF Dnes od Hany Zvěřinové Mlejnkové.

Další podrobnosti o běžícím projektu se dozvíte zde.