Las aguas residuales pueden proporcionar información relevante sobre la circulación de virus, bacterias y otros microorganismos en una población, ya que, mediante el análisis de muestras recolectadas en redes de alcantarillado y plantas de tratamiento, es posible identificar material genético de diferentes agentes y monitorear su presencia y concentración en una determinada región.
Esta estrategia se conoce como epidemiología basada en aguas residuales o Wastewater-Based Epidemiology y adquirió gran relevancia durante la pandemia de COVID-19. Hoy, su potencial va mucho más allá del SARS-CoV-2.
Salud pública
Vigilancia epidemiológica basada en aguas residuales
Durante los últimos años, diferentes grupos de investigación en México han generado evidencia sobre el potencial de la vigilancia epidemiológica basada en aguas residuales. Uno de los primeros antecedentes se registró en Quintana Roo con el estudio “Environmental Surveillance of SARS-CoV-2 RNA in Wastewater and Groundwater in Quintana Roo, Mexico”, publicado en 2021. La investigación detectó ARN de SARS-CoV-2 en aguas residuales municipales de Cancún mediante RT-qPCR, identificando el virus en 58% de las muestras analizadas.
El trabajo representó uno de los primeros reportes de vigilancia ambiental del virus en el sureste de México y contribuyó a establecer las bases para el desarrollo de estrategias de epidemiología basada en aguas residuales en la región.
Adriana Vega, gerente de Producto de Life Science de QIAGEN, multinacional alemana especializada en tecnología para diagnósticos moleculares, destaca el papel del análisis molecular en este proceso.
“Encontrar material genético en aguas residuales no es sencillo. A diferencia de una muestra clínica, el agua del drenaje contiene una mezcla muy compleja de materia orgánica, sustancias químicas y microorganismos. Además, el material genético que buscamos puede encontrarse en concentraciones extremadamente pequeñas. Aquí tecnologías como la PCR digital, o dPCR, ofrecen una ventaja interesante.”, explica.
Vigilancia ambiental
Ácidos nucleicos
El análisis molecular de aguas residuales involucra diferentes etapas, desde la preparación de la muestra y la extracción de ácidos nucleicos hasta la amplificación y cuantificación de los objetivos de interés. También, en este proceso, tecnologías como la PCR en tiempo real y la PCR digital pueden contribuir a la detección de material genético en muestras ambientales.
Entre las tecnologías disponibles se encuentra el QIAcuity Digital PCR System, plataforma de PCR digital de QIAGEN que permite la cuantificación absoluta de ADN y ARN y puede utilizarse en aplicaciones en las que los objetivos están presentes en bajas concentraciones, una situación que suele ocurrir en muestras ambientales.
“En términos simples, podemos imaginar que en lugar de analizar toda una muestra dentro de una sola reacción, la PCR digital la divide en miles de pequeñas reacciones independientes llamadas particiones. Algunas contienen la secuencia genética que buscamos y otras no. Al final, el sistema cuenta las reacciones positivas y negativas y calcula cuántas copias del material genético estaban presentes originalmente. El método no requiere una curva estándar, habitualmente empleada en PCR Tiempo Real y permite cuantificar el material genético presente en la muestra”, explica Adriana.
Análisis molecular
Plataformas de PCR digital han sido aplicadas internacionalmente en flujos de trabajo de vigilancia de aguas residuales.
Para México, el siguiente paso podría ser aprovechar la experiencia científica acumulada y avanzar hacia programas cada vez más estandarizados y coordinados que complementen los sistemas tradicionales de vigilancia. Porque quizá una de las herramientas más interesantes para conocer la salud de una ciudad no esté solamente dentro de sus hospitales.
Aplicaciones: Salud Única (One Health)
Asimismo, las posibilidades de aplicación van más allá del monitoreo de virus. El análisis molecular de aguas residuales también puede utilizarse para identificar bacterias y marcadores relacionados con la resistencia a los antimicrobianos, lo que amplía el potencial de la vigilancia ambiental y epidemiológica.
El enfoque también se relaciona con el concepto de Salud Única (One Health), que reconoce la interdependencia entre la salud humana, la salud animal y el medio ambiente. “Cuando logramos transformar una muestra ambiental en datos confiables sobre la presencia y concentración de determinados agentes, generamos una fuente adicional de información para comprender qué está sucediendo en una comunidad”, concluye Adriana.
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Epidemiología basada en aguas residuales
Fuente: QIAGEN, modificado por Mariel Gadaleta
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