Система экспресс-мониторинга уровня заболеваемости COVID-19 и других массовых заболеваний на основе методов водной эпидемиологии

Институт экологии и природопользования КФУ совместно с НПК «Биотех» предлагают систему экспресс-мониторинга уровня заболевания COVID-19  на основе методов водной эпидемиологии WBE, которая позволит государственным ситуационным центрам выявлять очаги инфекционных заболеваний на 1 неделю раньше традиционных методов и принимать своевременные управленческие  решения по мобилизации государственных профильных служб. Размер анализируемых групп может варьироваться от нескольких десятков (1 подъезд, пробы из канализационных коллекторов) до нескольких миллионов (город, очистные сооружения).

WBE (water based epidemiology) - инновационный способ определения уровня заболеваемости групп людей по содержанию патогенов в образующихся от этих людей сточных канализационных водах.

Предложен подход анализа частиц SARS-CoV-2 в сточной воде со следующими преимуществами перед имеющимися (в научной литературе) аналогами:

• из списка действий при лабораторном анализе удален этап концентрирование (что приводит к сокращению длительности и удешевлению анализа)
• для сохранения чувствительности анализа на уровне аналогов, использующих концентрирование, введена система однократного калибрования результатов
• исключены допущения при количественной оценке результатов ОТ-ПЦР, вместо них используется качественная индикация результатов в серии разведений, что повышает достоверность получаемых результатов
• предложена система автоматизированного отбора образцов и интерактивного анализа полученных результатов, что позволит начать внедрение предложенного подхода в практику незамедлительно.

На указанный способ анализа получен патент РФ на изобретение.

Оценка уровня заболеваемости с помощью WBE – наиболее быстрый, дешевый метод получения информации в режиме реального времени. На сегодняшний день подобной информации у государства попросту нет. Это позволит существенно экономить бюджетные средства и снижать уровень заболеваемости населения. Решение можно применять для обнаружения очагов прочих массовых вирусных заболеваний и следующих патогенов:

• Бактериальные (cинегнойная палочка, кишечная палочка, Klebsiella pneumoniae),
• Вирусные (норовирус (GI, GII), вирус гриппа А, вирус Денге, вирус Зика, вирус гепатита А, короновирус (SARS-CoV-2)),
• Грибные (разновидности Candida  и Aspergillus),
• Простейшие (криптоспоридиум, лямблии).

Кроме этого, целевое решение позволит обнаруживать:

• Лекарства и их метаболиты (антибиотики, противовирусные препараты, противогрибковые препараты, обезболивающие),
• Биохимические маркеры, связанные с физиологической реакцией организма (воспаления различной этиологии, индикаторы туберкулеза и пневмонии),
• Наркотические вещества и их метаболиты (героин, кокаин, кетамин, метамфетамин, а также новые психотропные соединения, нелегальные препараты),
• Устойчивость к антибиотикам и антимикробным препаратам (гены устойчивости mcr-1, mecA, ermB, ereA, sul1, tetA, tetB, tetX, tetW и прочие).

Анализом вирусных частиц в сточных водах занимаются ведущие научные коллективы мира (США, Италия, Нидерланды, Австралия). Постоянно работающая система внедрена в США. Это разработка стартапа из MIT (Массачусетский технологический институт), который в апреле 2020 г. привлек 4,2 млн долларов в первом раунде инвестиций. В России аналогов предлагаемой системы нет. При этом отличия отличается от американского решения заключаются в:

• в более низкой стоимости анализов,
• простоте и точности,
• генерации интерактивных карт заболеваемости на основе полученных результатов,
• возможности быстрого масштабирования по стране.                   

Внедрение предлагаемой системы поможет:

• Получать объективную картину уровня заболеваемости (не только коронавирусом) в отдельных микрорайонах, районах, населенных пунктах в режиме онлайн,
• Существенно экономить средства на диагностику населения,
• Принимать качественные управленческие решения о продлении, ужесточении или снятия карантинных мероприятий,
• предотвратить новые волны вирусных заболеваний.