Phát hiện số ca COVID-19 tăng lên và dấu hiệu bùng dịch nhờ phân tích nước thải

Các quan chức y tế Mỹ đang phân tích nước thải để theo dõi sự lây lan vi rút cũng như phát hiện những dấu hiệu sớm của đợt bùng phát các ca mắc COVID-19 mới. Trung tâm Kiểm soát và phòng ngừa dịch bệnh Mỹ (CDC) đang phân bổ khoảng 33 triệu USD cho 31 phòng thí nghiệm y tế công cộng để bắt đầu việc phân tích nước thải trong những tháng tới.

Tại thành phố Davis, bang California, Mỹ, các quan chức y tế và nhà nghiên cứu đã tìm thấy nhiều mẫu nước thải dương tính với COVID-19 ở các khu vực của thành phố với khoảng 68.000 người dân. Các quan chức địa phương đã phát cảnh báo và khuyến khích người dân đi xét nghiệm COVID-19.

Ông Heather Bischel, Giáo sư Khoa Kỹ thuật môi trường và dân dụng tại Đại học California, cho biết: “Việc giám sát nước thải trở nên hữu ích hơn khi tỷ lệ xét nghiệm và tiêm chủng giảm xuống”.

Một số chuyên gia y tế công cộng cho biết khi Mỹ bỏ hầu hết các hạn chế phòng COVID-19, người dân có thể chủ quan không đi xét nghiệm khi cảm thấy mối nguy hiểm dịch bệnh đã qua đi. Xét nghiệm nước thải có thể cung cấp thông tin nhanh về mức độ tương đối của vi rút trong cộng đồng và xu hướng phát triển của nó, bất kể người dân có đi xét nghiệm hay không. Điều này cung cấp nhiều thông tin hữu ích cho các cơ quan y tế.

Các phòng thí nghiệm của Mỹ đã xử lý khoảng 599.000 mẫu xét nghiệm COVID-19 mỗi ngày trong tuần trước, theo dữ liệu của CDC. Con số này tăng gần 16% so với tuần trước nữa nhưng thấp hơn nhiều so với mức đỉnh của hơn 2 triệu mẫu xét nghiệm hằng ngày được thực hiện năm ngoái. 

Nhiều quan chức y tế cho biết việc phân tích nước thải cũng hữu ích như hệ thống cảnh báo sớm. Mức độ vi rút có thể tăng lên trong nước thải khi ổ dịch được phát hiện bởi mọi người có thể thải vi rút ra ngoài trong chất thải của họ vài ngày trước khi họ có triệu chứng nhiễm COVID-19 và đi xét nghiệm.

Phân tích nước thải đã được sử dụng để phát hiện các dấu vết của COVID-19 trong ký túc xá đại học, nhà tù và các môi trường tập thể khác. Trong một số trường hợp, các quan chức y tế đã phải đi kiểm tra từng người một sau đó.

Darlene Bhavnani, nhà dịch tễ học về bệnh truyền nhiễm tại Đại học Texas ở thành phố Austin, nói: “Đó có thể là chiến lược thực sự quan trọng nếu chúng ta đang muốn cố gắng phát hiện sớm các bệnh truyền nhiễm và ngăn chặn chúng lây lan”.

Tiến sĩ Bhavnani và các chuyên gia y tế công cộng khác cho biết chiến lược này hữu ích nhất khi vi rút đang hoành hành khắp nơi và xét nghiệm nước thải cho kết quả dương tính.

Giám sát nước thải bắt đầu bằng việc thu gom nước thải thô từ các cơ sở xử lý hoặc các khu vực hố ga. Các nhà nghiên cứu thực hiện loại xét nghiệm PCR phân tử, xét nghiệm phổ biến nhất được sử dụng để phát hiện COVID-19 ở người nhiễm bệnh.

Các nhà nghiên cứu và các quan chức y tế trên toàn cầu đã sàng lọc nước thải trong nhiều năm để theo dõi các vi rút gây bệnh truyền nhiễm, bao gồm cả vi rút gây bệnh bại liệt. Một số quốc gia, thành phố và trường học đã bắt đầu việc phân tích nước thải ngay sau khi đại dịch COVID-19 bắt đầu vào năm ngoái.

Joan Rose, chuyên gia vi sinh vật và an toàn sức khỏe cộng đồng tại Đại học bang Michigan đã bắt đầu thử nghiệm phân tích mẫu nước thải để phát hiện COVID-19 vào tháng 3.2020, cho biết: “Cần phải có một số phát triển về khoa học trong việc đối phó với dịch bệnh”. Các phòng thí nghiệm thí điểm ở Michigan đã giúp thúc đẩy bang này cam kết cung cấp 49 triệu USD cho việc giám sát nước thải vào năm 2023, trong đó có hơn 3 triệu USD cho phòng thí nghiệm của Joan.

Bộ Y tế và Dịch vụ Nhân sinh Mỹ vào tháng 6 vừa qua đã ký hợp đồng với Biobot Analytics để tài trợ cho một chương trình thu thập và phân tích nước thải kéo dài 12 tuần tại 320 nhà máy, phục vụ cho khoảng 100 triệu dân.

Tại bang Missouri, các quan chức y tế và các nhà nghiên cứu cũng đang sàng lọc các mẫu nước thải để tìm kiếm các biến chủng COVID-19. Dự án Sewershed của bang này lần đầu tiên đã phát hiện ra biến chủng Delta trong một mẫu nước thải vào ngày 10.5, dù phải đến tháng 6, bệnh nhân nhiễm chủng này đầu tiên ở Missouri mới được phát hiện.

Ông Marc Johnson, Giáo sư vi sinh vật học và miễn dịch học tại Đại học Missouri và là nhà nghiên cứu của dự án Sewershed, nói các biến chủng sắp xếp trình tự phức tạp hơn trong nước thải vì các mẫu được lấy từ tổng hợp nước thải của nhiều người có thể chứa các biến thể cần được xét nghiệm.

Một thách thức lớn trong việc phân tích nước thải là thời tiết. Bão và lũ lụt có thể làm loãng nước thải và cản trở việc xét nghiệm. Tại bang Missouri, Tiến sĩ Johnson đang kiểm soát điều đó bằng cách sử dụng lượng caffeine trong chất thải làm thước đo.

Một số nhà nghiên cứu và quan chức y tế cho biết hệ thống mà họ đang xây dựng hiện nay sẽ giúp mở rộng việc phân tích với các chất và mầm bệnh trong nước thải sau đại dịch.

Tiến sĩ Johnson nói: “Chúng ta có thể nhận được một lượng lớn thông tin đáng kinh ngạc về cộng đồng từ mẫu nước thải”.