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Monitoreo de aguas residuales como herramienta de alerta temprana de COVID-19

Un equipo de investigadores de UTEC, junto con el Ministerio de Vivienda, implementará un sistema que permitirá anticipar el incremento de contagios por coronavirus.

Los investigadores han logrado detectar el virus SARS-CoV-2 en aguas residuales. Foto: UTEC
Los investigadores han logrado detectar el virus SARS-CoV-2 en aguas residuales. Foto: UTEC
Carol Larrain

Estudios recientes en múltiples países han encontrado que la COVID-19, además de afectar el sistema respiratorio, también puede estar presente en los intestinos y eliminarse a través de las excretas, las cuales terminan en el desagüe.

Una vez que llega a los sistemas de alcantarillado, el virus SARS-CoV-2 se mantiene relativamente estable por cierto tiempo, lo que ha hecho posible detectar anticipadamente su presencia, prevalencia y severidad en una determinada comunidad.

Es por ello que el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento (MVCS) seleccionó a la Universidad de Ingeniería y Tecnología (UTEC) para implementar una propuesta técnica de desarrollo de un sistema de alerta temprana de COVID-19 a partir del monitoreo epidemiológico de aguas residuales.

La República conversó con Mónica Santa-María Fuster, doctora en biotecnología, directora de investigación de UTEC y jefa del proyecto, para conocer los avances obtenidos en nuestro país con este nuevo método para identificar oportunamente las concentraciones del coronavirus en las ciudades.

Dra. Mónica Santa-María Fuster. Foto: UTEC

¿Por qué se decidió hacer este estudio en Perú?

De acuerdo con Santa-María, estudios iniciales hallaron que, a través de las aguas residuales, era posible detectar la carga viral de SARS-CoV-2 y, por lo tanto, servir como una herramienta de alerta temprana para conocer el nivel de contagio en una población antes de que se registre en la data del sector salud.

“Es decir, cuando una persona está infectada, sea que presente síntomas o no, elimina virus a través del agua residual”, afirma. Esto significa que se puede mapear a los pacientes sintomáticos y asintomáticos en las etapas iniciales de la enfermedad y contribuir a los esfuerzos del sistema sanitario.

Mediante el estudio será posible detectar el incremento de personas infectadas hasta 10 días antes, lo que permitirá al Gobierno anticiparse a una ola de contagios y aplicar las medidas preventivas necesarias para la mitigación de la pandemia de una manera más focalizada.

“A través del agua residual, detectamos el virus en la población, no en individuos. (…) No puedo decir quién está contagiado, pero puedo determinar que hay más gente contagiada ahora con respecto a ayer. Así identificamos tendencias”, señala la especialista.

Por otro lado, sostiene que, según cómo se diseñe la estrategia de monitoreo del sistema de alcantarillado, también es posible tener una idea de qué zonas de la ciudad serían potenciales focos infecciosos, es decir, dónde hay más incidencias de COVID-19 con respecto a otro lugar.

Centro de investigación del proyecto. Foto: UTEC

¿Qué zonas fueron elegidas para la toma de muestras?

El proyecto ha comenzado en Lima y Callao debido a la concentración poblacional de estas ciudades. Asimismo, se desarrollará en Arequipa, ya que antes no se habían realizado pruebas en altura y porque presenta un buen sistema de control del alcantarillado y una base de datos bien nutrida.

¿Cuáles son las etapas del proyecto de investigación?

El estudio inició en enero de este año con una etapa piloto para determinar si se podía detectar el virus o no, por lo que se llevaron a cabo varios ensayos. A partir de la segunda semana de febrero, el equipo de investigación de la UTEC empezó a obtener resultados positivos al respecto.

Desde ese entonces hasta la fecha, se han realizado análisis todas las semanas para ver cómo va evolucionando la carga viral, es decir, si está en aumento o disminución. Toda esta información ya se ha ido proporcionando al Ministerio de Vivienda.

Actualmente, el proyecto cuenta con cuatro puntos de monitoreo: dos colectores primarios, que son los buzones de desagüe ubicados en la calle para recolectar aguas de varios afluentes, y dos PTAR, que son las plantas de tratamiento de aguas residuales.

El primer colector reúne los desechos del 70% de la población de San Juan de Lurigancho, mientras que el segundo lo hace de Comas, Independencia y San Martín de Porres en distintas proporciones. Ambos fueron elegidos debido a la densidad poblacional y los indicadores epidemiológicos disponibles.

En cuanto a las PTAR, una es La Chira, que está ubicada en el distrito de Chorrillos (Lima), y la otra es Taboada, localizada en la región del Callao. Ni bien se apruebe el plan de monitoreo presentado ante el ministerio, los investigadores ampliarán los puntos de recolección de muestras.

De esta manera, habrá nueve colectores primarios y cinco PTAR en Lima, y dos colectores primarios y dos PTAR en Arequipa. “Este plan está diseñado para que, justamente, pueda abarcar zonas críticas en ambas ciudades”, asegura Santa-María.

El proyecto tendrá una duración de ocho meses. Foto: UTEC

El proyecto tendrá una duración máxima de ochos meses y, además de servir para la toma de decisiones del Gobierno, la idea final es “generar una guía de todas las experiencias aprendidas”, incluidos los protocolos, métodos y resultados, con el objetivo de que sean replicados en otras ciudades de Perú.

“Para eso, los métodos que estamos utilizando y validando son fáciles de implementar en cualquier laboratorio de biología molecular no muy sofisticado. (…) Estamos empleando el mismo protocolo que nuestro partner brasilero”, sostiene la especialista.

En ese sentido, el MVCS está trabajando con Sedapal en Lima y Sedapar en Arequipa para que, después del plan piloto, las distintas empresas prestadoras de servicios puedan aprender de la metodología del sistema de alerta temprana y tengan la oportunidad de aplicarla en el segundo semestre del año.

¿Qué método de análisis utiliza el proyecto?

De acuerdo con Santa-María, el equipo de investigación de la UTEC utiliza protocolos publicados en revistas científicas. Para empezar, obtienen la muestra de agua residual. Luego, la llevan al laboratorio y realizan la filtración de unas membranas para concentrar las partículas virales.

De estos filtros es que extraen el ARN, que es el genoma del SARS-Cov-2. Finalmente, aplican la misma técnica de análisis utilizada en los laboratorios químicos: RT-qQPCR, que es la PCR cuantitativa de transcripción inversa.

La directora destaca que este tipo de investigación no es nada nuevo en el ámbito científico internacional, pero sí es algo que Perú no empleaba. “Es parte de lo que se llama epidemiología basada en aguas residuales, que se viene utilizando desde hace años”, subraya.

“Por ejemplo, para ver cómo se propagan distintas enfermedades mediante el monitoreo de aguas residuales. (…) Con esta experiencia, esperamos que se quede para Perú como una herramienta más de apoyo al Ministerio de Salud en el control de epidemias”, agrega.

¿Cómo se analizan las muestras de las aguas residuales? Foto: UTEC

¿Qué han mostrado los resultados preliminares?

Santa-María señala que detectaron un incremento de la carga viral en una de las PTAR dentro del periodo de febrero a marzo, el cual se ha mantenido alto hasta la fecha. Como parte del estudio, los investigadores han comparado la data de nuestro país con la de Barcelona, Holanda y Brasil.

“Lo mejor es comparar en el tiempo, te da una referencia global. Estamos en los niveles más altos reportados para Barcelona, un poco más arriba de Holanda y en el mismo rango de Brasil”, describe la especialista.

¿Afecta la contaminación de las aguas residuales al análisis?

“Sí es posible que afecte, sobre todo los residuos industriales. Hemos visto que, a ciertas horas, a las PTAR llegan caudales de distinto color. Por eso estamos contrastando los resultados bajo diferentes parámetros”, resalta Santa-María.

Por ejemplo, los coliformes fecales brindan una idea de qué tan diluida podría estar la muestra. “Cada vez que llueve, la concentración de coliformes debería diluirse y ser menor que la misma muestra tomada un día anterior. Entonces, hay que ajustar la medición de carga viral”, explica.

También se toman en cuenta una serie de parámetros típicos, como el pH, la conductividad y la temperatura. Adicionalmente, el equipo está contemplando medir la demanda química y biológica de oxígeno para tener una idea del tipo de residuos.

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