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11 junio 2020

Cloacas, aire y temperatura, tres maneras de detectar la COVID-19 sin hacer test

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Ante la preocupación de una segunda oleada de la COVID-19, las autoridades de salud pública están en alerta máxima para poder reaccionar rápidamente, evitando así otro confinamiento que vuelva a paralizar la economía. Dada la limitada capacidad de pruebas de diagnóstico que existe actualmente, se necesitan otros métodos para detectar señales de la reaparición del virus. El objetivo es poder realizar una vigilancia masiva en tiempo real de la propagación de coronavirus en la población; y para ello han surgido tres técnicas no invasivas, con sensores de temperatura, análisis del aire y de las aguas residuales. 

Cazar al virus en el aire

Dado que los virus respiratorios se transmiten por medio de gotitas —expulsadas por los estornudos, la tos, el habla o la respiración— y que pueden permanecer suspendidas en el aire durante algún tiempo, un método no invasivo para rastrear el SARS-CoV-2 en tiempo real consistiría en medir la concentración de partículas de virus que flotan en el aire en lugares muy frecuentados, como estaciones de tren u hospitales. Un equipo de investigadores de los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia de Materiales y Tecnología (EMPA) y la Universidad de Investigación ZTH de Zúrich están desarrollando biosensores ópticos capaces de hacer precisamente eso.

BBVA-OpenMind-Materia-Cloacas, aire y temperatura 3 maneras de detectar COVID-19 sin hacer test 2-Un método no invasivo para rastrear el SARS-CoV-2 consistiría en medir la concentración de partículas de virus en el aire en lugares muy frecuentados. Crédito: Zydeaosika (Pexels)
Un método no invasivo para rastrear el SARS-CoV-2 consistiría en medir la concentración de partículas de virus en el aire en lugares muy frecuentados. Crédito: Zydeaosika (Pexels)

Utilizando una tecnología llamada resonancia plasmónica de superficie localizada (LSPR), los dispositivos emplean nanoestructuras de oro incrustadas con diminutos receptores de ADN que coinciden con secuencias únicas de la cadena de ARN del virus. Cuando las moléculas del coronavirus se unen al receptor, como dos piezas de un rompecabezas encajando, la modulación de la luz de las nanoestructuras cambia, lo que puede ser detectado por el sensor óptico, confirmando la presencia del virus. Esta técnica se utiliza en los dispositivos de detección de la contaminación, pero se ha modificado para identificar el SARS-CoV-2. El dispositivo también contiene un láser que se dispara a las nanoestructuras: esto aumenta la temperatura ambiente, reduce el riesgo de falsos negativos y proporciona una segunda confirmación de que se ha detectado el virus correcto. Las pruebas han demostrado que el dispositivo es capaz de distinguir entre los coronavirus SARS-CoV y SARS-CoV-2 —que son solo ligeramente diferentes— y proporcionar resultados en solo unos minutos.

Sin embargo, antes de que estos dispositivos puedan ser útiles fuera del laboratorio, los investigadores necesitan desarrollar sistemas para recoger el aire, filtrar los aerosoles y extraer el ARN del interior de la envoltura viral. Llegados a ese punto, no se sabe qué efecto tendrá la ubicuidad de las máscaras faciales en la cantidad de coronavirus presentes en el aire. Sin embargo, una vez que la tecnología se perfeccione, podría adaptarse fácilmente para detectar otros virus y ayudar a controlar rápidamente futuras epidemias.

Fiebre masiva como síntoma de un brote

Es uno de los síntomas de la COVID-19, aunque no todos los infectados tienen fiebre, y no todos los que tienen fiebre tienen el virus. No obstante, se ha disparado en las últimas semanas la demanda de sensores de temperatura, especialmente cámaras de imágenes térmicas y pistolas termométricas. Aeropuertos, hospitales, hoteles, centros comerciales, almacenes de transporte y otras zonas de mucho tráfico están instalando estos dispositivos, en un intento de tomar medidas que sirvan para garantizar la seguridad pública. Los viajeros que pasen por el aeropuerto de Roma-Fiumicino podrán ver al personal de seguridad con sofisticados cascos estilo Robocop (equipados con tecnología de realidad aumentada y escáneres térmicos), que les permiten moverse entre las multitudes y realizar escaneos de temperatura desde una distancia segura.

BBVA-OpenMind-Materia-Cloacas, aire y temperatura 3 maneras de detectar COVID-19 sin hacer test 3-Aeropuertos, hospitales o centros comerciales están instalando dispositivos de control de temperatura. Fuente: Wikimedia
Aeropuertos, hospitales o centros comerciales están instalando dispositivos de control de temperatura. Fuente: Wikimedia

Si bien todo este despliegue tecnológico puede impresionar a primera vista, es poco probable que proporcione información útil de manera directa, y en realidad puede hacer daño al crear una falsa sensación de seguridad. Dado el largo período de incubación del virus (de hasta 14 días, durante el cual muchas personas no presentan síntomas y, sin embargo, son infecciosas), así como la existencia de “propagadores silenciosos” asintomáticos, la ausencia de fiebre no es garantía de un certificado de buena salud. Además, los medicamentos que reducen la fiebre, ya sea que se tomen para aliviar el dolor, o por un trabajador desesperado por su sueldo o un viajero que oculta su enfermedad durante un vuelo, podrían hacer ineficaces los controles de temperatura. 

Una forma más útil epidemiológicamente para utilizar la temperatura corporal para rastrear el virus es la que está siendo utilizada por Kinsa, una compañía estadounidense que ha vendido más de 1,3 millones de termómetros conectados a Internet en todo el país. Según la compañía, los datos que recogen de su red de termómetros pueden ser utilizados para identificar anomalías en la cantidad de enfermedades parecidas a la gripe, lo que se correlaciona con los lugares de los brotes. Los responsables de la empresa explican que “en lugar de una medida directa estamos proporcionando un sistema de alerta temprana de dónde pueden estar ocurriendo los brotes de COVID-19. Nuestros datos han señalado niveles anómalos de enfermedad con un promedio de 14 días de adelanto sobre las muertes por COVID-19 comunicadas oficialmente”. La web ofrece un “US HealthWeather Map“, que se actualiza periódicamente, en el que se identifican las zonas en las que los niveles de enfermedad son inusualmente altos y también se muestran las tendencias en las que los niveles de enfermedad están cambiando.

Señales en las cloacas

Como el SARS-CoV-2 se desprende del cuerpo en las heces desde una etapa temprana de la infección (a menudo antes de que aparezcan los síntomas), esto abre la puerta a un sistema de alerta para detectar repuntes de COVID-19. Un aumento en la cantidad de fragmentos de ARN del virus detectados en las plantas de tratamiento de aguas residuales sería un claro indicio de un brote, lo que daría a las autoridades de salud pública la oportunidad de prepararse y reaccionar antes de que llegue una oleada de pacientes en las salas de urgencias.

BBVA-OpenMind-Materia-Cloacas, aire y temperatura 3 maneras de detectar COVID-19 sin hacer test 4-Un aumento en la cantidad de fragmentos de ARN del virus en las plantas de tratamiento de aguas residuales sería un indicio de un brote. Crédito: Presidencia Mexicana
Un aumento en la cantidad de fragmentos de ARN del virus en las plantas de tratamiento de aguas residuales sería un indicio de un brote. Crédito: Presidencia Mexicana

Esta técnica presenta numerosas ventajas, además de su bajo costo. La velocidad con la que las aguas residuales se mueven generalmente a través del sistema de alcantarillado proporciona una instantánea casi en tiempo real de la carga viral real en la “comunidad de alcantarillado”, y la mezcla de las aguas residuales hace que las muestras muestren el nivel medio de infección, captando así el gran número de personas asintomáticas pero infecciosas, que de otro modo no serían detectadas. Además, el análisis de las muestras puede realizarse mediante la técnica de PCR, ya establecida como método de referencia para detectar el SARS-CoV-2, lo que elimina la necesidad de nuevos desarrollos tecnológicos. También puede ser factible “subir por la tubería” desde la planta de tratamiento, lo que permite, por ejemplo, realizar cribados más refinados en los barrios.

Sin embargo, si bien la recogida de muestras de aguas residuales y la realización de las pruebas son relativamente sencillas, la extracción de información epidemiológicamente importante de los datos, como el número de personas infectadas en la zona de captación del sistema de alcantarillado, es más difícil. Hay que diseñar y calibrar modelos, así como compartir los datos normalizados con investigadores de otras regiones. Y esta tarea se hace más difícil, dadas las características únicas de las comunidades y sus sistemas de alcantarillado, junto con la falta de datos médicos que relacionen la cantidad de virus con la gravedad de la enfermedad.

Para avanzar en ese complejo camino, uno de los mayores programas de detección de aguas residuales para el SARS-CoV-2 se está llevando a cabo en la Comunidad Valenciana (España) —con una población de cinco millones de habitantes—, que implicará la recogida dos veces por semana de muestras de 250 plantas de tratamiento de aguas residuales. EEUU, Italia, China, los Países Bajos, Suiza, Francia y Australia han encontrado rastros del virus en sus aguas residuales y los programas de vigilancia están ya en marcha en estos y otros países.

Neil Larsen

 

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