SARS-CoV-2 e la sorveglianza delle acque reflue

L’attività di sorveglianza ambientale volta a verificare la presenza di SARS-CoV-2 nelle acque reflue può essere estremamente utile per controllare la diffusione della malattia COVID-19. In questo articolo approfondiremo le raccomandazioni date a livello dell’Unione Europea, e alcune attività di monitoraggio ambientale eseguite in Italia, in particolare in Regione Piemonte.

Raccomandazione (UE) 2021/472

La Raccomandazione (UE) 2021/472 della Commissione del 17 marzo 2021 riguarda la sorveglianza sistematica del SARS-CoV-2 (e delle sue varianti) nelle acque reflue dell’Unione Europea. Gli scopi di tale Raccomandazione sono di seguito riassunti.

  1. Appoggiare gli Stati membri nell’istituzione di sistemi di sorveglianza delle acque reflue quale strumento complementare di raccolta e gestione dei dati nell’ambito della pandemia di COVID-19.
  2. Stabilire orientamenti che gli Stati membri sono incoraggiati ad adottare per un ricorso più sistematico al monitoraggio delle acque reflue e per l’inclusione di quest’ultimo nelle strategie nazionali in materia di test.
  3. Definire per gli Stati membri le tendenze sulla progettazione e sulla gestione dei sistemi di sorveglianza delle acque reflue contro il SARS-CoV-2 e sulla trasmissione rapida dei dati raccolti alle autorità sanitarie competenti.
  4. Stabilire alcune efficienti strategie di sorveglianza delle acque reflue e l’uso di metodi comuni per il campionamento, i test e l’analisi dei dati.
  5. Sostenere la condivisione dei risultati e delle migliori pratiche mediante una piattaforma europea di scambio.

Sorveglianza delle acque reflue in Unione Europea

Secondo quanto indicato dalla Raccomandazione, è necessario che gli Stati Membri istituiscano un sistema nazionale di sorveglianza delle acque reflue, importante per la raccolta dei dati sulla presenza / assenza del virus SARS-CoV-2 (e varianti) nelle acque reflue. Per un sistema efficace, il campionamento delle acque reflue dovrebbe essere effettuato almeno nelle grandi città con più di 150000 abitanti, e con una frequenza minima pari a due volte a settimana. Se necessario, è possibile monitorare più siti di campionamento per coprire un numero di abitanti sufficiente. La situazione epidemiologica dovrebbe essere tenuta in conto per valutare eventualmente una maggiore o minore frequenza dei campionamenti.

La trasmissione elettronica dei risultati della sorveglianza delle acque reflue deve essere effettuata alle autorità sanitarie pubbliche competenti e, successivamente, alla piattaforma europea di scambio. I risultati di ciascun campione dovrebbero essere registrati il prima possibile e preferibilmente nelle 48 ore successive al prelievo del campione, al fine di permettere l’allerta rapida.

Metodi di campionamento e analisi

Come indicato nella Raccomandazione, i campioni di acque reflue devono essere prelevati su un periodo di 24 ore utilizzando campionatori automatici. Per il calcolo delle cariche virali pro capite al giorno si considera il flusso di acque reflue di 24 ore durante il campionamento e le dimensioni della popolazione servita dal sistema fognario.

Le analisi devono essere eseguite da laboratori idonei che utilizzano materiali di riferimento (certificati), e che applicano metodi RT-PCR appropriati.

Dimensione internazionale

La Raccomandazione europea incoraggia gli Stati Membri a:

  1. Collaborare per promuovere le migliori pratiche e armonizzare la sorveglianza del SARS-CoV-2 nelle acque reflue.
  2. Dare aiuto ai paesi terzi che hanno accesso limitato alle informazioni per rilevare la presenza del virus nella popolazione tramite la sorveglianza delle acque reflue.
  3. Cooperare e promuovere tale cooperazione stabile in stretto coordinamento con l’OMS.

Sorveglianza delle acque reflue in Italia, Regione Piemonte

L’Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale del Piemonte (Arpa Piemonte) è un ente pubblico dotato di autonomia amministrativa, tecnico-giuridica, patrimoniale e contabile.

L’Arpa Piemonte controlla e campiona gli scarichi degli impianti di trattamento delle acque reflue urbane e industriali in tutto il territorio regionale.

A seguito dell’inaugurazione del Centro regionale di Biologia molecolare di Arpa Piemonte a La Loggia (TO), l’Arpa Piemonte ha supportato il sistema sanitario regionale sull’analisi dei tamponi per la ricerca di SARS-CoV-2. Inoltre ha sviluppato attività analitiche, di approfondimento e di ricerca per migliorare le conoscenze riguardanti le interazioni dei virus con l’ambiente. Sulla base del proprio lavoro, l’Agenzia ha evidenziato l’importanza della trasmissione aerogena del virus SARS-CoV-2, attraverso il bioaerosol, e l’importanza della sorveglianza delle acque reflue meglio nota con la definizione inglese “Wastewater-based epidemiology (WBE)”.

L’esperienza accumulata sul SARS-CoV-2 e l’ambiente, e le conoscenze acquisite durante l’intensa collaborazione tra Arpa Piemonte e l’Università degli Studi di Torino hanno generato tre pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali di riferimento nel 2021.

Wastewater Based Epidemiology (WBE)

La carica virale di SARS-CoV-2 nelle feci dei pazienti malati di COVID-19 è intorno a 10 5 – 10 8 copie per grammo di feci (valore paragonabile a quello di molti virus enterici). Per questo motivo, il campionamento e la sorveglianza delle acque reflue potrebbero servire come metodo complementare alla valutazione della diffusione dell’infezione in aree selezionate. Possono essere utili soprattutto dove le risorse per le diagnosi cliniche sono limitate, e i sistemi di tracciamento non sono disponibili o non sono ottimali.

Il “Wastewater-Based Epidemiology o WBE” è un campo di ricerca relativamente nuovo, e consiste nel ricercare nelle acque reflue entità chimiche o biologiche (biomarcatori) ai fini del monitoraggio della salute pubblica. Non può di certo identificare le persone infette da SARS-CoV-2; tuttavia, presenta notevoli vantaggi nella gestione dell’evoluzione della pandemia:

  • Permette di evidenziare e anticipare l’insorgenza di nuove ondate epidemiche nelle zone servite dall’impianto di trattamento acque reflue campionato. L’RNA di SARS-CoV-2 può essere infatti rilevato nelle feci umane fino a una settimana prima dall’inizio dei sintomi correlati alla malattia.
  • Identifica facilmente nuovi focolai con la sorveglianza continua delle acque reflue in più punti di campionamento su tutto il territorio.
  • Rappresenta molto bene la vera circolazione di SARS-CoV-2, rispetto ad altri sistemi. La rete fognaria raccoglie gli escrementi di tutti gli individui, compresi i pazienti pre-sintomatici e asintomatici da SARS-CoV-2.
  • Può contribuire a valutare l’influenza e l’efficacia dell’attuale campagna di vaccinazione anti COVID-19.
  • Può ampliare le conoscenze sulla diffusione di nuove varianti di SARS-CoV-2 (proprio come richiesto dalla Raccomandazione UE 2021/472).

Pubblicazioni scientifiche

Tra le pubblicazioni scientifiche prodotte dalla collaborazione di Arpa Piemonte con l’Università degli Studi di Torino, approfondiremo principalmente l’ultima pubblicata riguardante il monitoraggio ambientale SARS-CoV-2 basato sulle acque reflue della regione Piemonte, Italia:

La prima esperienza regionale di monitoraggio delle acque reflue è iniziata nel settembre 2020 durante la seconda e la terza ondata di pandemia. Lo scopo era quello di supportare le valutazioni epidemiologiche di SARS-CoV-2, concentrandosi sui principali impianti di trattamento acque reflue della regione Piemonte (nord-ovest dell’Italia).

Nello studio pubblicato, si evidenzia lo sviluppo di un nuovo e valido metodo analitico, adeguato e immediatamente utilizzabile per le attività di ricerca del virus SARS-CoV-2 nelle acque reflue. Il protocollo analitico sviluppato prevede una fase di concentrazione/estrazione di materiale genetico e una successiva fase di amplificazione mediante l’utilizzo della tecnica Real time PCR.

Le concentrazioni delle feci umane nelle acque reflue presenti nei diversi impianti di trattamento (considerati nello studio) si sono rivelate molto simili, come suggerito dall’analisi statistica effettuata su Pepper Mild Mottle Virus (un marcatore fecale specifico).

Risultati

Si riportano alcuni dei risultati ottenuti tramite questo studio:

  1. È evidente la forte correlazione tra la concentrazione di SARS-CoV-2 nelle acque reflue non trattate e l’evoluzione dell’epidemia nelle aree considerate.
  2. Le concentrazioni di SARS-CoV-2 nelle acque reflue anticipano chiaramente l’andamento della malattia per tutti i siti considerati.
  3. Gli impianti di trattamento delle acque reflue coinvolti nello studio hanno il potenziale di degradare anche il materiale genetico riconducibile a SARS-CoV-2.

I dati riportati in questa pubblicazione, sebbene debbano essere integrati da ulteriori studi che considerino anche altre regioni italiane, sono molto promettenti.

Fonti

Crediti delle immagini

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