SARS-CoV-2 trong nước thải: nguy cơ tiềm ẩn

Tóm tắt

COVID-19, một đại dịch đang được toàn cầu quan tâm, gây ra bởi virus coronavirus 2 (SARS-CoV-2) đã cho thấy sự cần thiết phải giám sát công khai và có các kỹ thuật sàng lọc hiệu quả. Việc phát hiện SARS-CoV-2 trong phân và nước tiểu của người bị nhiễm bệnh, ngay cả sau khi virus xâm nhập vào đường hô hấp và sự hiện diện của nó trong nước thải không được xử lý làm tăng khả năng lây truyền trong tương lai. Tình hình có thể trở nên trầm trọng hơn ở các nước đang phát triển và kém phát triển đang phải vật lộn với vấn đề hệ thống xử lý chất thải kém hiệu quả, điều kiện vệ sinh kém và tiếp cận với nguồn nước sạch còn hạn chế. Một cách tiếp cận bao gồm nhận thức, phòng ngừa và giảm thiểu từ cấp độ toàn cầu đến cấp độ địa phương là cần thiết để vượt qua thách thức này ở các nước đang phát triển.

1.    Sự hiện diện của SARS-CoV-2 trong nước thải

Hội chứng hô hấp cấp tính nghiêm trọng Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) được phát hiện lần đầu tiên khi virus này tấn công vào khu chợ hải sản ở thành phố Vũ Hán, Trung Quốc vào tháng 12 năm 2019, đã gây ra hơn 249 triệu trường hợp được xác nhận trên 216 quốc gia và đã cướp đi sinh mạng của hơn 5 triệu người trên khắp thế giới tính đến ngày 7 tháng 11 năm 2021 [1]. Virus RNA sợi đơn có bề mặt gai nhọn giống như vương miện (corona) thuộc cùng họ Coronaviridae [2], trong đó các chủng khác như coronavirus gây Hội chứng hô hấp cấp tính nặng (SARS-CoV hoặc SARS) và coronavirus gây Hội chứng hô hấp Trung Đông (MERS-CoV hoặc MERS) đã gây ra hai đợt bùng phát trước đó lần lượt vào năm 2003 và 2012 [3, 4]. Giống như các chủng khác, SARS-CoV-2 lây truyền từ động vật sang người và nghi ngờ có nguồn gốc từ dơi. Con đường lây nhiễm chính từ người sang người được cho là gián tiếp từ các giọt bắn hô hấp hoặc tiếp xúc trực tiếp [5]. Tuy nhiên, vì nó tương tự về mặt di truyền với virus SARS-CoV đã được xác nhận lây truyền qua đường phân-miệng nên khả năng sẽ xảy ra con đường lây truyền tương tự trong SARS-CoV-2 [6].

Một số nghiên cứu đã xác nhận sự hiện diện của RNA virus SARS-CoV-2 trong phân và nước tiểu của bệnh nhân bị nhiễm COVID-19 hoặc trong nước thải từ các khu dân cư bị ảnh hưởng bởi dịch bệnh [7-11]. Sự hiện diện của SARS-CoV-2 trong phân và nước tiểu làm tăng khả năng lây truyền qua đường phân-miệng. Nồng độ RNA của virus lên đến 10⁸ copies/g phân đã được phát hiện [12]. Trong một nghiên cứu gần đây đã cho thấy SARS-CoV-2 mức cao (500–18.700 copies/L) trong nước thải bể tự hoại của bệnh viện ngay cả sau khi khử trùng bằng natri hypoclorit [13]. Việc vô hiệu hóa hoàn toàn SARS-CoV-2 chỉ đạt được bằng cách sử dụng liều lượng chất khử trùng nhiều hơn 20 lần so với liều lượng khuyến cáo của WHO. Hầu hết các nghiên cứu phát hiện SARS-CoV-2 trong nước thải được công bố từ các nước tiên tiến (Bảng 1). Tuy nhiên, cho đến nay, chưa có nghiên cứu nào khẳng định chắc chắn sự lây truyền qua đường phân-miệng của SARS-CoV-2 trong nước thải đã qua xử lý hoặc chưa qua xử lý.

Bảng 1. Một số quốc gia đã phát hiện SARS-CoV-2 trong nước thải

2. Giám sát SARS-CoV-2 trong nước thải để ngăn chặn lây lan dịch bệnh

Theo số liệu nghiên cứu ước tính có khoảng 15­47% (tỷ lệ thay đổi theo độ tuổi hoặc bệnh lý nền) bệnh nhân nhiễm SARS-CoV-2 không có biểu hiện triệu chứng lâm sàng [19-23] nhưng họ vẫn mang virus có thể làm lây lan dịch bệnh. Điều này sẽ gây khó khăn cho cơ quan y tế theo dõi và giám sát. Trong khi đó, những bệnh nhân không có biểu hiện lâm sàng này vẫn bài tiết chất thải có chứa virus SARS-CoV-2 [24]. Do đó, việc giám sát sự hiện diện của SARS-CoV-2 trong nước thải cũng có thể được xem là một biện pháp phòng ngừa lây lan dịch bệnh COVID-19 trong cộng đồng, trong khi nguồn lực về chẩn đoán lâm sàng còn hạn chế hoặc không có sẵn. Mặt khác, việc giám sát nước thải có thể giúp hiểu được các biến thể SARS-CoV-2 thông qua giải trình tự nucleotide và phân tích phát sinh loài, cho phép so sánh giữa các vị trí địa lý và giúp theo dõi sự tiến hóa của bộ gen virus theo thời gian [7]. Vì vậy, giám sát nước thải có thể hữu ích như một dấu hiệu cảnh báo sớm sự có mặt của virus mới hoặc những virus từng xuất hiện trong cộng đồng. Hình 1 dưới đây mô phỏng lại hệ thống giám sát nước thải quốc gia dựa theo đề xuất của Trung tâm kiểm soát và phòng ngừa dịch bệnh Mỹ.

Hình 1. Mô phỏng hệ thống giám sát nước thải quốc gia cho COVID-19

Hiện nay, có rất ít thông tin về việc phân tích nước thải cho thấy sự hiện diện của SARS-CoV-2 từ các quốc gia đang phát triển và kém phát triển hiện đang bị COVID-19. Từ kết quả nghiên cứu phát hiện SARS-CoV-2 trong các vùng nước tự nhiên từ một khu vực vệ sinh kém ở các dòng chảy đô thị của Quito (Ecuador) dẫn đến phải kêu gọi thêm các nghiên cứu để hiểu hơn về những tác động đã biết của virus không chỉ đối với con người mà còn đối với gia súc và động vật hoang dã [25]. Thiếu các nghiên cứu về việc phát hiện SARS-CoV-2 trong nước thải từ các quốc gia đang phát triển cùng với điều kiện vệ sinh kém và thiếu hệ thống xử lý nước thải hiệu quả sẽ khiến cho các quốc gia có nguy cơ cao về việc tiếp xúc với SARS-CoV-2 liên quan đến nước thải [26].

3.    Kết luận

Để đạt được hiệu quả trong việc giám sát nước thải, các bên liên quan khác nhau cần tham gia vào chu trình của một khuôn khổ giám sát, bao gồm lấy mẫu, phân tích, phản hồi thông tin và bất kỳ hành động hoặc quyết định tiếp theo nào cũng phải tuân theo kiểm chứng khoa học. Hiện nay, giám sát một loại virus gây ra đại dịch toàn cầu chưa từng có trong tiền lệ là một trong những thách thức lớn, đặc biệt đối với các quốc gia đang phát triển. Trước những khó khăn đó, việc triển khai chương trình giám sát SARS-CoV-2 trong nước thải có thể được thể chế hóa chính thức hoặc tổ chức đan xen vào cơ cấu quản lý của cấp quốc gia hoặc từng địa phương.

• Ở cấp độ quốc tế: Xây dựng một nền tảng đa quốc gia hoặc khu vực để trao đổi thông tin và kinh nghiệm, bao gồm cả thảo luận về hợp tác sau đại dịch.
• Ở cấp độ quốc gia: Phát triển một nền tảng quốc gia cho các bên liên quan điều phối và cộng tác, đặc biệt là bao gồm các cộng đồng và nhóm bị ảnh hưởng.

Đồng thời, để phát huy tốt việc giám sát sự hiện diện của coronavirus trong nước thải cần phải thường xuyên trau dồi kiến thức và thông tin về các bên liên quan khác nhau.

Tài liệu tham khảo

1. WHO, COVID-19 Weekly Epidemiological Update. 2021, World Health Organization.
2. Mousavizadeh, L. and S. Ghasemi, Genotype and phenotype of COVID-19: Their roles in pathogenesis. Journal of Microbiology, Immunology and Infection, 2021. 54(2): p. 159-163.
3. Gundy, P.M., C.P. Gerba, and I.L. Pepper, Survival of coronaviruses in water and wastewater. Food and Environmental Virology, 2009. 1(1): p. 10-14.
4. Aleanizy, F.S., et al., Outbreak of Middle East respiratory syndrome coronavirus in Saudi Arabia: a retrospective study. BMC infectious diseases, 2017. 17(1): p. 1-7.
5. Li, Q., et al., Early transmission dynamics in Wuhan, China, of novel coronavirus–infected pneumonia. New England journal of medicine, 2020.
6. Yeo, C., S. Kaushal, and D. Yeo, Enteric involvement of coronaviruses: is faecal–oral transmission of SARS-CoV-2 possible? The lancet Gastroenterology & hepatology, 2020. 5(4): p. 335-337.
7. Nemudryi, A., et al., Temporal detection and phylogenetic assessment of SARS-CoV-2 in municipal wastewater. Cell Reports Medicine, 2020. 1(6): p. 100098.
8. Wurtzer, S., et al., Evaluation of lockdown impact on SARS-CoV-2 dynamics through viral genome quantification in Paris wastewaters. MedRxiv, 2020.
9. Ahmed, W., et al., First confirmed detection of SARS-CoV-2 in untreated wastewater in Australia: a proof of concept for the wastewater surveillance of COVID-19 in the community. Science of The Total Environment, 2020. 728: p. 138764.
10. Singer, A. and R. Wray, Detection and Survival of SARS in Human Stool, Urine, Wastewater and Sludge. 2020.
11. Wu, Y., et al., Prolonged presence of SARS-CoV-2 viral RNA in faecal samples. The lancet Gastroenterology & hepatology, 2020. 5(5): p. 434-435.
12. Kitajima, M., et al., SARS-CoV-2 in wastewater: State of the knowledge and research needs. Science of The Total Environment, 2020. 739: p. 139076.
13. Zhang, D., et al., Potential spreading risks and disinfection challenges of medical wastewater by the presence of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) viral RNA in septic tanks of Fangcang Hospital. Science of the Total Environment, 2020. 741: p. 140445.
14. Kumar, M., et al., First proof of the capability of wastewater surveillance for COVID-19 in India through detection of genetic material of SARS-CoV-2. Science of The Total Environment, 2020. 746: p. 141326.
15. Wu, F., et al., SARS-CoV-2 titers in wastewater foreshadow dynamics and clinical presentation of new COVID-19 cases. Medrxiv, 2020.
16. Randazzo, W., et al., SARS-CoV-2 RNA in wastewater anticipated COVID-19 occurrence in a low prevalence area. Water research, 2020. 181: p. 115942.
17. Kocamemi, B.A., et al., SARS-CoV-2 detection in Istanbul wastewater treatment plant sludges. MedRxiv, 2020.
18. Haramoto, E., et al., First environmental surveillance for the presence of SARS-CoV-2 RNA in wastewater and river water in Japan. Science of The Total Environment, 2020. 737: p. 140405.
19. Nishiura, H., et al., Estimation of the asymptomatic ratio of novel coronavirus infections (COVID-19). International journal of infectious diseases, 2020. 94: p. 154.
20. Mizumoto, K., et al., Estimating the asymptomatic proportion of coronavirus disease 2019 (COVID-19) cases on board the Diamond Princess cruise ship, Yokohama, Japan, 2020. Eurosurveillance, 2020. 25(10): p. 2000180.
21. Chen, C., et al., The epidemiological and radiographical characteristics of asymptomatic infections with the novel coronavirus (COVID-19): A systematic review and meta-analysis. International Journal of Infectious Diseases, 2021.
22. Vermund, S.H. and V.E. Pitzer, Asymptomatic transmission and the infection fatality risk for COVID-19: Implications for school reopening. Clinical Infectious Diseases, 2021. 72(9): p. 1493-1496.
23. Sah, P., et al., Asymptomatic SARS-CoV-2 infection: A systematic review and meta-analysis. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021. 118(34).
24. Tang, A., et al., Detection of novel coronavirus by RT-PCR in stool specimen from asymptomatic child, China. Emerging infectious diseases, 2020. 26(6): p. 1337.
25. Guerrero-Latorre, L., et al., SARS-CoV-2 in river water: Implications in low sanitation countries. Science of the Total environment, 2020. 743: p. 140832.
26. Usman, M., M. Farooq, and K. Hanna, Existence of SARS-CoV-2 in wastewater: implications for its environmental transmission in developing communities. 2020, ACS Publications.