Forbedret overvågning af epidemier via spildevand

Ny metode til at analysere data fra overvågning af spildevand kan hjælpe med at afsløre, om sygdomsfremkaldende bakterier, vira og resistens kommer fra mennesker, dyr, industri eller det øvrige miljø. Metoden kan principielt afsløre flere tusinde trusler ad gangen, herunder f.eks. antibiotikaresistens og kolera-bakterier, så man fremover måske vil kunne forhindre sygdomsudbrud i at udvikle sig til epidemier.

Det er forskere fra DTU Fødevareinstituttet, der sammen med forskere fra 10 andre europæiske universiteter, institutioner og videns organisationer har udviklet metoden på baggrund af prøver indsamlet over tre år i fem europæiske storbyer: Bologna, Budapest, København, Rom og Rotterdam. Deres forskning er for nylig offentliggjort i det velanskrevne videnskabelige tidsskrift Nature Communications.

Data fra Københavnske spildevandsanlæg

I København tog forskerne prøver fra de tre store spildevandsanlæg: Avedøre-anlægget, Lynette-anlægget samt Renseanlæg Damhusåen. Og de er f.eks. overraskede over, at de har fundet kolera-bakterier i rørene, der leder til Renseanlæg Avedøre. Forskerne understreger dog, at bakterierne ikke har spredt sig og ikke stammer fra aktuelle tilfælde af kolera i Danmark. (Læs mere om fundet via link til hele historien neden for).

”Ubehandlet spildevand bliver i stigende grad en vigtig kilde til anonym sundheds/sygdoms-overvågning af befolkninger i store byområder. Men det er ikke så enkelt at uddrage de vigtige data, som kan blive forstyrret, fordi spildevandet indeholder både kendte og ukendte bakterier fra mange forskellige kilder: mennesker, planter, dyr, regnvand, opvask, med videre,” siger korresponderende forfatter af forskningsartiklen, adjunkt Patrick Munk fra DTU Fødevareinstituttet.

Dertil kommer, at spildevandets indhold også kan svinge, når temperaturerne falder eller stiger på grund af årstiderne.

Kan overvåge tusindvis af potentielle trusler

Det er disse udfordringer, som forskerne begynder at overvinde via anvendelsen af et nyt computerprogram.

”Vores forskning viser en potentiel stor værdi i metagenom-baseret spildevandsovervågning. Metoden er ganske vist dyrere end f.eks. overvågning ved hjælp af PCR-test, der viste sig som en fantastisk metode under Covid 19-pandemien. Men mens PCR-testen kun undersøger for en enkelt trussel ad gangen, vil en metagenom-baseret spildevandsovervågning kunne undersøge for flere tusinde trusler på én gang,” siger professor Frank Aarestrup, der leder Forskningsgruppen for Genetisk Epidemiologi på DTU Fødevareinstituttet og er medforfatter af artiklen.

Han forklarer, at man således kan forestille sig en fremtidig overvågning, der består af metagenom-baseret spildevandsovervågning i kombination med PCR-tests af en række specifikke trusler, som myndighederne vurderer, vil opstå med en vis sandsynlighed.

Studiet er yderligere relevant, fordi et EU-direktiv kræver, at alle større europæiske byer skal begynde at overvåge antibiotikaresistens i spildevand. I Danmark leder Statens Serum Institut et stort europæisk samarbejde om, hvordan en europæisk spildevandsovervågning skal implementeres.

Over 1300 nye bakteriearter er fundet

”Vi har i det nye studie påvist 1334 hidtil ukendte bakteriearter i spildevandet. Og hvis vi normalt læser et metagenom bestående af 100 millioner små stykker DNA, plejer vi at kunne finde ud af, hvilke bakterier cirka 10% af DNA’en kommer fra. I dette nye studie kan vi forklare næsten 70%, som kommer fra arter, hvor vi kunne samle et genom,” siger Patrick Munk.

Han fortæller, at evnen til at opdage nye bakterier er et vigtigt element i metoden, da bakterierne kan indeholde endnu ukendte gener, som er resistente over for antibiotika. Dermed kan metoden potentielt afsløre nye kilder til antibiotikaresistens.