Nowy model matematyczny może przewidywać występowanie SARS-CoV-2 za pomocą epidemiologii opartej na ściekach

Cetaqua i grupa badawcza BIOCOM-UPC opracowały model matematyczny do przewidywania występowania SARS-CoV-2 w Katalonii przy użyciu epidemiologii opartej na ściekach.

Epidemiologia oparta na ściekach okazała się użytecznym narzędziem monitorowania epidemiologicznego podczas pandemii COVID-19. Jednak opracowano niewiele modeli ilościowych porównujących stężenia wirusów w próbkach ścieków i skumulowaną częstość występowania.

W tym kontekście organizacje akademickie i badawcze opublikowały artykuł, w którym wykorzystały model matematyczny do zbadania związku między stężeniem SARS-CoV-2 w ściekach a skumulowaną częstością występowania pełnych fal infekcji podczas epidemii. Praca zatytułowana „Evaluation of Wastewater-Based Epidemiology for Predicting the Incidence of SARS-CoV-2 in Catalonia” ukazała się w COVID-19 Collection of Scientific Reports, czasopiśmie naukowym wydawanym przez Nature.

Ustalenie zależności liczbowej umożliwia poznanie liczby zakażonych osób na określonym obszarze poprzez analizę próbki ścieków. Tak więc opracowany model matematyczny pozwala skorelować stężenie wirusa w miejscu oddziaływania oczyszczalni ścieków ze skumulowaną zachorowalnością odnotowaną w szpitalach na odpowiednim obszarze podczas fali infekcji. Następnie model wykorzystano do prognozowania krótkoterminowego podczas fal infekcji i porównano z lokalnym modelem liniowym.

Oba scenariusze zostały przetestowane przy użyciu zestawu danych składającego się z próbek z 32 oczyszczalni ścieków i danych dotyczących zakażenia koronawirusem zespołu ostrej niewydolności oddechowej 2 (SARS-CoV-2) obejmujących odpowiednie regiony geograficzne w okresie 7 miesięcy, w tym dwie fale infekcji.

Badanie przeprowadzili Clara Prats, Daniel López Codina, Enrique Alvarez-Lacalle i Sergio Alonso, naukowcy z grupy Computational Biology and Complex Systems (BIOCOM-UPC) z University of Catalonia Politècnica de Catalunya-BarcelonaTech (UPC); Marty Catala z Wydziału Ortopedii, Reumatologii i Nauk Mięśniowo-Szkieletowych Nuffield na Uniwersytecie Oksfordzkim (Wielka Brytania); oraz Bernat Joseph Duran, Albert Serra Compte, Mikel Sarrias, Susana González i Marina Arnaldos z Setaqua, Water Technology Center.

„Model matematyczny oparty na danych dotyczących ścieków wykazał dobrą korelację z skumulowanymi przypadkami i pozwolił nam przewidzieć występowanie SARS-CoV-2 w ciągu jednego tygodnia, co jest szczególnie ważne w sytuacjach, w których nie można wdrożyć systemu” – wyjaśnia Bernat Josef Duran , Kierownik Projektu Cyfrowego Okręgu, pełny nadzór epidemiologiczny.

Pokazaliśmy, że możliwe jest prowadzenie ilościowego nadzoru epidemiologicznego w oparciu o analizę ścieków, co jest realną i interesującą propozycją. Współpraca z Cetaqua była przywilejem: współpraca publiczno-prywatna w badaniach jest niezbędna! „.

Clara Prats, naukowiec, BIOCOM-UPC

Ta współpraca była szczególnie owocna, biorąc pod uwagę doświadczenie UPC w epidemiologii matematycznej oraz wiedzę i doświadczenie Cetaqua w zintegrowanym zarządzaniu obiegiem wody i utrzymywaniem się wirusów w ściekach. Badanie przeprowadzono na podstawie danych opublikowanych przez Kataloński Instytut Badań Wody (ICRA) i rząd Katalonii.