Pentru a detecta din timp focarele de coronavirus, oamenii de știință analizează flora de canalizare și fac teste de sânge, pe lângă evaluarea ritmului cardiac prin instrumente specifice de monitorizare. Împreună, aceste sisteme ar putea înlocui eforturile complicate actuale de mers pe urmele pandemiei, scrie Der Spiegel, într-un material pe care îl vom reda pe larg.
O dată pe zi, dr. Brockmann ia pulsul națiunii. O face așezându-se la computer și uitându-se la ritmul cardiac mediu al subiecților săi. Încearcă să utilizeze aceste date pentru a stabili unde apar noile infecții COVID-19 și speră să le detecteze cu câteva zile înainte de a ajunge pe radarul autorităților de sănătate publică.
„Dezvoltăm un sistem de avertizare timpurie a coronei”, spune Dirk Brockmann, profesor de biologie la Universitatea Humboldt din Berlin. Brockmann a studiat inițial fizica, dar acum modelează evenimente pandemice. El și echipa sa folosesc date generate cu aplicația „Corona Data Donation” de la Institutul Robert Koch (IRK), centrul german pentru controlul bolilor.
Când o persoană se infectează cu coronavirus, pulsul îi crește ușor, iar numărul mediu de pași pe care îl face scade. Acestea sunt datele pe care le caută cercetătorii, dar nu la indivizi, ci la grupuri mai mari. Speranța lui Brockmann este că datele pot fi folosite pentru a recunoaște focarele de infecție.
Pentru a face acest lucru posibil, el a invitat literalmente pe toată lumea din Germania să participe la proiect. Toți cei care descarcă aplicația IRK își pot vedea transferate datele privind pulsul și numărul de pași făcuți din brățara de fitness sau ceasul inteligent la IRK, în mod voluntar și anonim. Datele sunt legate numai de codul poștal al persoanei.
Interesul pentru aplicație a fost enorm. „De fapt, ne așteptam doar la câteva mii de participanți”, spune Brockmann. Dar serverele aproape s-au prăbușit atunci când aplicația a fost lansată, pe 7 aprilie, după ce peste 500.000 de persoane s-au înscris într-un timp foarte scurt. Aplicația a fost inspirată de Eric Topol, profesor de medicină moleculară la Scripps Research Institute din La Jolla, California. El a lansat ideea într-un articol din The Lancet, pe 1 februarie, intitulat: „Harnessing wearable device data to improve state-level real-time surveillance of influenza-like illness in the USA: a population-based study.”
Au apărut imediat critici, deoarece aplicația, dezvoltată de o companie privată, avea mai multe puncte slabe din punct de vedere al confidențialității datelor. Majoritatea acestor probleme au fost rezolvate între timp și totuși devine evident că măsurarea colectivă a impulsurilor ar putea fi folosită ca sistem de avertizare timpurie în lupta împotriva virusului.
În medie, ritmul cardiac, în repaus, al persoanelor care își donează datele este de 61,01 bătăi pe minut. Cu toate acestea, de la jumătatea lunii iulie, inimile participanților au bătut considerabil mai repede. „Acesta ar putea fi un indiciu care să prevestească un al doilea val de infecție”, spune Brockmann. De săptămâna trecută, IRK folosește actualul „monitor de febră” pentru a ajuta agenția să răspundă mai rapid la noile focare.
Pionieri
Brockmann este doar unul dintre mulții pionieri care lucrează la noi sisteme de alarmă pentru coronavirus. În timp ce el măsoară pulsurile, alții caută în canalizările pentru a detecta virusul ori testează milioane de probe de sânge pentru a detecta semne de infecție.
Toate acestea ar putea deveni arme valoroase dacă virusul revine cu toată forța în această toamnă. În timpul primului val al coronavirusului, autoritățile din Germania au răspuns cu o blocare de anvergură a vieții publice. Acum, se speră că, dacă va apărea un alt val, de această dată pot fi impuse măsuri mai agile și mai specifice: mai rapide, locale și mai precise.
Măsurile de testare utilizate până acum au fost adesea mult prea lente pentru a înăbuși focarele locale. Testul PCR, care folosește un tampon pentru gât pentru a colecta probe în care virusul poate fi detectat, este în prezent standard, dar rezultatele sunt adesea livrate doar cu mult timp după ce o persoană este infectată. Uneori, există și întârzieri la laboratoare sau la autoritățile de sănătate publică, așa cum s-a văzut recent în Bavaria, unde întârzierile în furnizarea a mii de rezultate, inclusiv peste 1.000 de cazuri pozitive, au însemnat că oamenii nu au fost informați prompt că ar putea fi contagioși. Se așteaptă ca noile sisteme de alarmă pentru coronavirus să îmbunătățească timpul de răspuns, dar sunt încă în faza experimentală.
Rosalie Pype este responsabilă pentru dezvoltarea uneia dintre noile metode. În fiecare marți și joi, ea și echipa ei iau probe de apă uzată din opt stații de epurare diferite din Belgia. Din iunie, este trimis în mod regulat un sfert de litru de apă uzată prin curierat de la fiecare stație de tratare. Rezultatele oferă o imagine a procesului de infecție, deoarece fecalele celor infectați conțin particule de virus. Nu sunt considerate infecțioase, dar pot fi detectate.
Descoperiri de acest tip s-au făcut și în Olanda. În martie, cercetătorii din orașul Amersfoort au detectat particule de coronavirus în apele uzate cu șase zile înainte de prima raportare oficială a unui caz pozitiv, au scris ei, în revista Environmental & Science Technology Letters. Analiza apelor uzate face parte din sistemul național de control al coronavirusului din țară încă din luna iulie. Și, începând din septembrie, toate stațiile de epurare din țară vor fi monitorizate pentru SARS-CoV-2.
Apă murdară, date curate
S-ar putea ca și Germania să adopte în curând măsura. Mai multe grupuri de lucru au început testarea mai multor metode, iar ministrul german al sănătății, Jens Spahn, intenționează să comande o analiză a adecvării „testării aleatorii complete a apelor uzate”.
Devine din ce în ce mai clar că apele uzate oferă date utile. Odată ce pacienții sunt infectați, chiar dacă sunt asimptomatici, crește încărcătura virală din canalizare. Uneori, testarea apelor uzate permite detectarea unui focar cu câteva zile înainte ca autoritățile sanitare să facă descoperirea. Testarea apelor uzate are, de asemenea, avantajul că nu pune probleme precum cele ce țin de protecția confidențialității sau numărul mare de persoane care ar trebui testate. Apele uzate pot oferi un test de „piscină”, de zeci sau sute de mii de oameni, simultan.
„Canalizarea nu minte”, spune Bernd Gawlik cu entuziasm. De la biroul său de pe lacul Maggiore din Italia, inginerul chimist coordonează cooperarea între cele care vor fi în curând 93 de stații de testare a apelor uzate din peste 20 de țări – inclusiv Germania, Austria, Italia și Suedia – în numele Comisiei Europene. Bosnia și Herțegovina, Muntenegru și Ucraina s-ar putea alătura în curând acestei liste.
Rămân deschise, în continuare, o serie de întrebări și încă lipsesc standardele uniforme. Cercetătorii mai trebuie să afle exact și cum sunt afectate rezultatele măsurătorilor dacă, de exemplu, o ploaie diluează apele uzate. Gawlik spune că abia a avut timp să publice descoperirile în revistele academice tradiționale. La sfârșitul lunii septembrie, totuși, echipa sa intenționează să lanseze un raport preliminar despre actualul „studiu umbrelă”.
Spre deosebire de eforturile de măsurare a pulsului național, s-a acumulat o cantitate bună de experiență atunci când vine vorba de testarea apelor uzate. Monitorizarea apelor uzate s-a dovedit a fi o practică valoroasă încă din anii ’90. Pe lângă Uniunea Europeană, Australia, Canada și alte țări folosesc canalizarea ca element cheie în descoperirea incipientă a bolilor. Testele apelor uzate pot fi utilizate pentru a detecta rujeola sau poliomielita, precum și bacteriile rezistente la antibiotice sau norovirusurile. De asemenea, pot detecta reziduurile de droguri (extasy este deosebit de popular în orașele germane, de exemplu, iar cocaina este populară în Olanda).
Un sistem imunitar global
Viziunea lui Michael Mina este chiar mai ambițioasă decât măsurarea pulsului colectiv sau prelevarea de probe de canalizare. Epidemiologul Universității Harvard speră să înființeze un Observator imunologic global (GIO). Scopul său este de a examina milioane și milioane de probe de sânge din întreaga lume pentru anticorpi, în esență markeri ai unei largi varietăți de boli.
Un articol din revista Science despre proiectul lui Mina a menționat: „Supravegherea bolilor în Statele Unite se bazează acum pe un amestec de spitale, clinici și medici pentru a raporta evenimente neobișnuite către departamentele de sănătate de stat, care transmit informațiile Centrelor pentru Controlul și Prevenirea Bolilor”. Nevoia unei supravegheri mai rapide și mai cuprinzătoare, a spus Mina pentru Science, „a devenit extrem de clară odată cu incapacitatea de a identifica și modela circulația locală a COVID-19 în timp util”.
De aceea, echipa sa ar dori să analizeze probe de la spitale, bănci de sânge și donatori de plasmă și chiar și de instrumentarul cu care se testează nou-născuții în majoritatea statelor pentru a identifica eventuale boli genetice.
Ideea observatorului lui Mina ar fi utilă nu numai în lupta împotriva COVID-19, ci și împotriva altor agenți patogeni periculoși precum virusurile Zika și West Nile. Cel mai important, GIO ar putea servi drept bastion împotriva viitoarelor pandemii cu care nu suntem încă familiarizați.
Echipa lui Mina consideră inovatorul observator imunitar drept ceva de genul unei stații meteorologice biologice. „Abilitatea de a prognoza vremea a fost îmbunătățită dramatic prin desfășurarea geamandurilor care măsoară temperatura suprafeței mării pe oceanele lumii”, a scris echipa sa, într-un articol din revista eLife. O rețea globală de monitorizare a infecțiilor ar putea funcționa într-un mod similar: ca un fel de „senzor delicat și receptiv” alcătuit din toate sistemele noastre imune.
Indiferent că vorbim de măsurarea colectivă a pulsului, screeningul apelor uzate sau un observator al sângelui, toate aceste noi abordări sunt menite să reducă povara asupra sistemelor de îngrijire a sănătății. Ele sunt orientate acum spre diagnosticul și tratamentul pacienților individuali, dar își ating limitele în fața unei pandemii cu multe milioane de infectați.
Pionierii din spatele acestor noi abordări se bazează mai degrabă pe viteză decât pe precizie și pe statistici în loc de diagnostice individuale. Ideea este ca sistemele de avertizare colectivă să înlocuiască urmărirea telefonică a contactelor pentru regiuni întregi.
Dar niciunul dintre noile sisteme de alarmă nu poate funcționa în mod fiabil dacă este luat separat unul de celălalt. Trucul constă în conectarea diferitelor sisteme într-o rețea. Dacă datele experimentale colectate din monitorizarea pulsului colectiv, canalizare și sânge sunt combinate cu metode convenționale, acestea pot funcționa împreună ca un sistem imunitar global. Și asta ar putea contribui la eliminarea decalajului până când vaccinurile ne pot mobiliza sistemul imunitar real.
Descoperiri neașteptate continuă să apară pe măsură ce aceste sisteme sunt dezvoltate. „Ne împiedicăm în mod constant de conexiuni neașteptate”, spune expertul în impulsuri Brockmann. De exemplu, el a observat că infecțiile perturbă tiparele de somn ale persoanelor care donează date prin intermediul aplicației. Sistemele de monitorizare pentru fitness înregistrează modul în care utilizatorii se foiesc în pat ore în șir. El și cercetătorii săi din München se gândesc acum să-și observe voluntarii noaptea pentru a observa coronavirusul în timp ce dorm.
