تحليل مياه المجاري قد يصير إنذارا مبكرا بتحولات كورونا

أفادت دراسة بأن تحليل شبكات الصرف الصحي قد يساعد في الكشف عن الطفرات الجديدة لفيروس "سارس-كوف-2"، المسؤول عن جائحة كورونا، وتتبع مسار تفشيه.

وقد تكون هذه التقنية أسرع طريقة لتحديد النسخ المتحولة من الفيروس قبل الكشف عنها بواسطة التسلسل الجينومي الفيروسي لعينات المرضى في المراكز الطبية المحلية، وقد تكون كذلك فرصة العلماء لتحليل شريحة أوسع من الأشخاص في كل منطقة، مع تمنع عدد كبير من الناس، بمن فيهم المصابون بالعدوى من دون أعراض، عن إجراء الاختبار التشخيصي المعتمد.

وفي المملكة المتحدة والبرازيل وجنوب أفريقيا، ظهرت متغيرات جديدة مهمة لفيروس كورونا، والمعروف عن هذه النسخ المتحورة أنها أكثر ضراوةً، بمعنى أنها تتفشى بسرعة أكبر، وتتسبب بمستويات أعلى من الالتهابات.

وقد أدى ظهور هذه المتغيرات إلى فرض حظر عالمي على السفر وإطلاق سباق لتقييم كيفية تأثير كل متغيرة على استجابة اللقاحات المتاحة.

ومن المفترض أن تزود معلومات كثيرة عن مكان ظهور المتغيرات الجديدة الباحثين بنظام للإنذار المبكر ليبين لهم مدى سرعة انتشارها.

وفي هذا الصدد، قالت كارا نيلسون، رئيسة المحققين وبروفيسورة في الهندسة المدنية والبيئية لدى "جامعة كاليفورنيا-بيركلي" (University of California-Berkley): "يفرز المصابون بكوفيد-19 فيروس "سارس-كوف-2"، وتنتهي هذه الإفرازات البرازية في شبكات الصرف الصحي، ومن خلال أخذ نماذج وعينات من المياه العادمة، يمكننا الحصول على معلومات عن الالتهابات التي تصيب فئة كاملة من السكان. فبعض شبكات الصرف يخدم آلاف الأشخاص، وبعضها الآخر يخدم مئات الآلاف منهم".

وأضافت "معاينة المياه المبتذلة طريقة فعالة وأقل تحيزاً للحصول على المعلومات، كونها لا تفرق بين الأشخاص الذين يستخدمون المجاري الصحية نفسها، سواء أخضعوا لاختبار كوفيد-19 أم لم يخضعوا. ونحن نعلم جيداً أن بعض الحالات لا تظهر لها أي أعراض، وقد لا تحتاج بالتالي إلى اختبار أو فحص".

وفي إطار الدراسة، طور الباحثون وسيلة جديدة لأخذ العينات من المجارير، وطبقوها بالحذافير. ولما قاموا بفك شيفرة الحمض النووي الريبوزي (RNA) المركزة، والمستخرجة من عينات المياه المبتذلة، عثروا على أكثر من سلالة مختلفة، ومرد ذلك إلى مساهمة عديد من الأفراد في العينة الواحدة منها.

وبالنسبة إلى الباحثين، فإن عملية رصد مؤشرات كوفيد-19 الجينية وتمييزها عن مليارات الجراثيم والفيروسات التي يفرزها الناس كل يوم على شكل براز، هي تحدٍ كبير، بحيث تحتم عليهم تحديد الفيروسات الصحيحة "وسط كم هائل من المواد الجينية الأخرى. والحقيقة أن الآلية التي نحن بحاجة إليها لمعالجة معلومات التسلسل، في غاية التعقيد. وبفضل هذه الدراسة، بتنا قادرين على تجهيز عينات المياه المبتذلة لفك شفرتها. وبدلاً من فك شفرة كل ما هو موجود بطريقة مباشرة، فكرنا في مقاربة تخصيبية تتيح لنا تخصيب كل حمض نووي ريبوزي محدد على حدة"، بحسب ما أوضحت الدكتورة نيلسون.

وأضافت "بعد ذلك، طورنا مقاربة تحليلية جديدة، وقد جعلناها دقيقة بما يكفي للكشف عن فوارق نوكلوتيدية مفردة".

والنيوكليوتيدات وحدات البناء الفردية التي تتكون منها سلالات الحمض النووي الصبغي والحمض النووي الريبوزي المعقدة في كل أشكال الحياة في نطاقنا.

وحسب رأي الدكتورة نيلسون "لا يمكن أن يكون الأمر أكثر دقةً من ذلك".

وبعد أن فكك الباحثون شفرة الأحماض النووية الريبوزية المستقدمة من مياه المجارير التي جمعتها مرافق الخدمات البلدية في "خليج سان فرانسيسكو" بغرض تكوين سلاسل جينومية كاملة أو شبه كاملة لفيروس "سارس-كوف-2"، وجدوا أن النماذج الرئيسة للفيروس داخل شبكات الصرف الصحي تتطابق مع تلك التي عثر عليها في الاختبارات السريرية لسكان المنطقة.

وصحيح أن المتغيرات التي شاهدوها في المياه العادمة كانت أكثر مماثلةً إلى الأنماط الجينية المأخوذة من المرضى في كاليفورنيا، من تلك المأخوذة من المرضى في مناطق أخرى، إلا أنهم رصدوا فيها متغيرات نوكلوتيدية أفيد عن وجودها في أماكن أخرى من الولايات المتحدة أو العالم.

وبناءً على ذلك، اتضح للباحثين أن فك شفرة المياه المبتذلة قد يمدهم بأدلة على متغيرات الفيروس الجديدة قبل أن يصار إلى الكشف عنها في المراكز الطبية المحلية.

ومن خلال تحديد سلالات "سارس-كوف-2" التي قد تصيب الناس مع مرور الوقت، يمكن للباحثين أن يكوّنوا فكرة واضحة عن كيفية انتقال العدوى وما إذا كانت متغيرات الفيروس الجديدة على شاكلة B117 – المتغير المعدي الناشئ في بريطانيا – تسيطر على حالات التفشي أم لا.

"بما أنه لا يصار إلى تتبع سوى جزء صغير من عينات الاختبارات، أرى أن معاينة المياه المبتذلة ضرورة للحصول على معلومات أكثر شمولية وأقل تحيزاً عن السكان"، ذكرت الدكتورة نيلسون.

وقالت "يظهر أننا قد نحصل على مؤشر مبكر بوجود متغيرات جديدة عند معاينة المياه المبتذلة، بدلاً من التعويل على تتبع عينات المرضى في المراكز الطبية وحسب. فرصدنا "سارس-كوف-2" بين السكان هو الخطوة الأولى باتجاه استنباط معلومات مهمة تساعد في السيطرة على تفشي الفيروس، لكن تحديد متغيراته هو الذي يعود علينا بمعلومات إضافية ومفيدة للغاية".

(نُشرت الدراسة في مجلة "أم بيو" mBio المتاحة للجميع والصادرة عن "الجمعية الأميركية لعلم الأحياء الدقيقة" American Society for Microbiology).