Rastreando al COVID-19 a través de la concentración del virus SARS-CoV-2 en aguas residuales

En muchas partes del mundo, como en Australia, Canadá y Estados Unidos, se están realizando investigaciones para detectar el Coronavirus de las aguas residuales municipales.

La importancia de estos estudios radica en que se podría dar una advertencia anticipada de dónde se está formando una nueva ola y tomar medidas de prevención social adicionales.

Desafortunadamente, los esfuerzos de rastreo se complican significativamente debido a que las pruebas individuales pueden requerir un período de incubación de 2 semanas, pero en la orina y la defecación encontradas en las aguas residuales, el virus puede detectarse después de aproximadamente tres días, otro factor a considerar es que, muchas personas no reportan síntomas leves o son asintomáticos.

En este blog, se discute la investigación de la detección de COVID-19 mediante el examen de ARN viral en aguas residuales humanas.

Concentración viral

Las muestras de aguas residuales son muestras muy diluidas y, por lo tanto, la detección de SARS-CoV-2 se basa en una concentración primaria de partículas de ARN viral, seguida de la amplificación de los fragmentos virales mediante la reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa con transcriptasa inversa RT-q PCR , y la posterior detección de la señal amplificada.

El primer paso de concentración viral, es crucial para la detección del ARN viral del SARS-CoV-2. En la Figura 1 se muestra cómo se recolectan, se concentran y se procesan las muestras de aguas residuales para tener una detección precisa.

Entre los diversos métodos de concentración viral disponibles, la ultrafiltración  es el más estudiado y ha sido bien documentado para concentrar con éxito los virus y partículas virales de las aguas residuales, siendo altamente eficiente porque brinda una recuperación superior al 90%.

Metodología de detección del SARS-CoV-2

Varios estudios publicados recientemente han mencionado el uso de filtros centrífugos, incluido el dispositivo centrífugo Jumbosep ™ de Pall , como un dispositivo de rotación conveniente y eficaz para su uso en la concentración primaria de partículas de SARS-CoV-21.

Los dispositivos centrífugos Jumbosep, proporcionan la concentración, diafiltración y fraccionamiento de muestras biológicas de manera rápida y conveniente. Este producto de filtración por centrifugación de gran volumen y diseño único puede acomodar muestras de hasta 60 mL y concentrar una muestra de 60 mL a 5 mL en típicamente 30 minutos. Pall también suministra el Microsep, dispositivo centrífugo que puede manejar volúmenes más pequeños de 0.5 mL – 5 mL si se desea. Entonces, podemos usar los dispositivos centrífugos Jumbosep y Microsep para recolectar y concentrar partículas orgánicas en aguas residuales que luego se analizan para SARS-CoV-2. En la figura 2. Podemos apreciar que el uso de estos dispositivos centrífugos es fácil y sencillo.

Figura 2

Principio del dispositivo centrífugo Jumbosep.

La centrifugación a alta velocidad da como resultado la retención de moléculas por encima del rango de peso molecular de la membrana de filtración Omega (baja unión a proteínas) en el depósito de la muestra. Las moléculas diana se recogen en el receptor de filtrado.

Los dispositivos de ultrafiltración centrífuga de Pall admiten volúmenes iniciales de entre <50 µl y 60 ml y son compatibles con varios kits de extracción de ARN diferentes. Después de la extracción, el ARN del SARS-CoV-2 se amplifica mediante RT-PCR. Los filtros centrífugos Jumbosep normalmente concentran muestras de 20 a 60 ml en 5 ml y alcanzan una concentración 50X y una recuperación > 90% en solo minutos. Los dispositivos centrífugos Microsep pueden concentrar rápidamente volúmenes de muestra de 0,5 a 5 ml a 65-100 uL y alcanzar una concentración 50X y una recuperación > 90% en solo minutos. Ver Tabla 1.

Tabla 1.

Dispositivos centrífugos y sus volúmenes

Como con cualquier método de concentración, la efectividad de la recuperación viral se ve afectada por la eficiencia de adsorción y extracción de la molécula diana. La pérdida de partículas de virus en el procesamiento de muestras reduce las tasas de recuperación, disminuyendo la sensibilidad del método de detección. Sin embargo, evitar el paso de la concentración por completo corre el riesgo de obtener un falso negativo; que representa riesgo grave en el caso de una enfermedad tan peligrosa y altamente contagiosa como COVID-19.

Descontaminación y reutilización de Jumbosep

El costo y el impacto ambiental constituyen un obstáculo para la ampliación de la detección de COVID-19 basada en aguas residuales. El formato reutilizable de Jumbosep es económico y ecológico. El producto Jumbosep cuenta con un depósito de muestra y un receptor de filtrado, ambos fabricados con material de polisulfona químicamente resistente y de baja unión a proteínas. El depósito de muestra y el receptor de filtrado se pueden desinfectar y reutilizar.

El proceso de descontaminación de los dispositivos Jumbosep es simple y eficaz, consiste en una inmersión de una hora en una solución de un detergente neutro e hipoclorito de sodio al 0.05% seguido de tres lavados con agua de grado biología molecular.

Conclusión

La detección de SARS-CoV-2 en muestras de aguas residuales depende fundamentalmente de la concentración eficiente y la posterior extracción de partículas de ARN viral. La ultrafiltración ha sido identificada como uno de los medios más eficientes para concentrar el virus del SARS-CoV-2 en las aguas residuales, y está bien documentado como compatible con varias metodologías comunes de extracción de ARN.

El dispositivo centrífugo Jumbosep proporciona una detección rápida y eficiente de SARS-CoV-2 en muestras de aguas residuales humanas. Jumbosep es fácil de usar y está disponible en un formato de gran volumen comúnmente utilizado para el muestreo de aguas residuales. Además, el dispositivo es reutilizable, sin contaminación remanente ni riesgo de falsos positivos de una muestra a otra.

Fuente: Detección de COVID-19 a través de la concentración del virus SARS-CoV-2 en aguas residuales. Pall, 2020