VETENSKAPLIG KOMMENTAR | 24 feb 2021

Covid-19: WBE-metod kan tillämpas när problemen är lösta

Det här är andra delen i en artikel där Magnus Olofsson, medicine doktor, tolkar aktuell forskning om folkhälsoaspekter av covid-19. Översikten tangerar byggtekniken, i första hand vatten och avlopp. Artikeln bygger på två artiklar från Science of the Total Environment och Environmental Pollution, samt statistik från Världshälsoorganisationen (WHO) och Wikipedia.

För att kunna komma vidare i utvecklingen mot snabbare, mer exakta och mer standardiserade mätmetoder för biologiska utsöndringar i naturen behöver det alltså hända en del.

Artikelförfattaren Magnus Olofsson, medicine doktor.

Det är teoretiskt tilltalande att använda avloppsvatten som smittindikator på samhällsnivå (wastewater-based epidemiology, WBE). Arbetssättet med att spåra virusutsöndring till mänsklig avföring kan ge en uppfattning om spridningstakten parallellt med att uppgifter om dödligheten samlas in. Tyvärr återstår en del problem att lösa innan metoden kan tillämpas på bred front.

Det finns sju olika coronavirus som kan ge upphov till sjukdom hos människan, däribland Sars-CoV-2, eller covid-19. Viruset har ett hölje som är försett med en halo som består av uddar eller spikar. Det är halon som har gett viruset dess namn. Innanför höljet finns virusets arvsmassa, som till strukturen påminner mer om calicivirus (orsaken till vinterkräksjukan) än om influensavirus.

Det haloförsedda höljet är orsaken till covid-19-virusets höga smittsamhet. Samtidigt är höljet, på grund av sin känslighet för värme och kemikalier, en av virusets svaga punkter. Man har visat att redan så måttlig värme som 70 °C kan inaktivera viruset inom fem minuter.

Forskningen är mer svårtolkad vad gäller covid-19-virusets egenskaper i avloppsvatten. Man vet att viruset är stabilt i kylskåpskallt vatten och att det kan spridas, exempelvis genom att man återanvänder orenat avloppsvatten för bevattning inom jordbruket. Samtidigt vet man att infektiviteten för vattenburna viruspartiklar är låg, det vill säga risken är låg för att bli smittad med covid-19 genom att dricka eller komma i kontakt med kontaminerat vatten. Virusets viktigaste spridningsmekanism är luftburen överföring från människa till människa.

Utvecklingen mot större användning av molekylära analysmetoder, det vill säga när man identifierar proteiner och arvsmassa hos mikroorganismer istället för att odla fram organismen under kontrollerade former, har bidragit till att analyserna har blivit billigare och mer tillgängliga. Den viktigaste molekylära tekniken för att spåra virus är olika varianter av polymerase chain reaction, PCR.

För prover som tas från avloppsvatten eller naturvatten återstår dock en del produktutveckling innan provresultaten blir tillräckligt standardiserade för att resultaten ska stå sig över tid och bli jämförbara med resultat från andra studier. För mikroorganismer är standardiseringsproblemen större än för exempelvis tungmetaller, där man redan på förhand kan säga att all förekomst är hälsovådlig förekomst.

Det första hindret för att spåra kontamination med virus i vatten är att avgöra om det finns infektiösa partiklar i vattnet, eller om viruset har blivit inaktiverat. Som regel kan de molekylära metoderna inte skilja mellan infektiösa och inaktiverade partiklar, och därför kan man inte heller säga om vattnet är smittförande eller inte. Det här hindret har dock mindre betydelse när man använder avloppsvatten som smittindikator på samhällsnivå, eftersom man då bara vill mäta koncentrationen av partiklar och sätta koncentrationen i relation till antalet människor som bor i området.

Det andra hindret är representativiteten för proverna. Som regel är det inte svårt att ta reda på hur många människor som bor i ett visst område, men hur ska man kunna säkerställa att platsen för provtagningen blir representativ. Hur ska man kunna veta i vilken utsträckning avloppsvattnet har blivit utspätt längs vägen? När man tar blodprover på en människa finns det naturliga gränser för hur mycket koncentrationen av olika ämnen kan variera, men för avloppsvatten finns ingen självklar grund för hur resultaten ska tolkas.

Det tredje hindret har med analysmetoderna att göra. För att kunna göra PCR på partiklar i en lösning krävs att koncentrationen ligger inom vissa gränser och att det går att rena lösningen från föroreningar och partiklar som inte hör till intresseområdet. För mikroorganismer är det sällsynt att prover kan analyseras ”quick and dirty”, det vill säga utan föregående (och ofta komplicerade) reningsprocesser. För avloppsvatten tillkommer dessutom problemet med den låga naturliga förekomsten av arvsmassa – som regel behöver proverna koncentreras (det vill säga vattenhalten måste minskas) innan proverna kan gå vidare till analys, vilket är ytterligare en störfaktor på vägen mot en stringent tolkning.

För att kunna komma vidare i utvecklingen mot snabbare, mer exakta och mer standardiserade mätmetoder för biologiska utsöndringar i naturen behöver det alltså hända en del. Två tekniker man tror mycket på är ”lab-on-a-chip” och biosensorer.

”Lab-on-a-chip” innebär att vanligt förekommande procedurer på laboratoriet, exempelvis att späda lösningar och tillsätta olika reagenser, kan automatiseras genom att låta vätskor strömma genom kanaler i små plastbrickor eller chip. Kanalerna i chipen kan mötas eller skiljas beroende på om man vill att vätskor ska blandas eller hållas åtskilda. Chipen designas i enlighet med den procedur man vill automatisera, för att därefter mångfaldigas. Chipen är därför förhållandevis billiga att producera, vare sig det rör sig om många olika chip, eller många chip av samma sort.

Arbetssättet tillåter både att man analyserar många olika ämnen på en enda gång, eller analyserar samma ämne om och om igen.

Biosensorer är teknisk utrustning för att mäta koncentrationen av ett ämne i en lösning i realtid. De senaste åren har biosensorer för mätning av blodsockernivån hos diabetiker blivit en stor artikel inom sjukvården. Genom att applicera en elektronisk givare på överarmen, registrerar givaren blodsockret kontinuerligt och rapporterar värdena automatiskt till appar i vanliga mobiltelefoner. Man måste dock komma ihåg att det blir svårt att komma dithän att man kan identifiera specifika proteiner, eller specifika avsnitt av en arvsmassa, med hjälp av biosensorer.