تحلیل فاضلاب، که به عنوان “پایش فاضلاب” شناخته می‌شود، اولین بار در دهه ۱۹۴۰ به عنوان ابزاری برای نظارت بر بیماری فلج اطفال استفاده شد. در سال‌های اخیر، پایش فاضلاب به ابزاری جامع برای رصد بیماری‌ها تبدیل شده است.
در واقع، مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری‌های ایالات متحده (CDC) به پتانسیل این روش پی برد و در سپتامبر ۲۰۲۰ سیستم ملی پایش فاضلاب را ایجاد کرد تا از تلاش‌های نظارتی مربوط به ویروس SARS-CoV-2 پشتیبانی کند.
شناسایی پاتوژن‌های غذایی
اکنون، محققان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا و دپارتمان بهداشت پنسیلوانیا کاربرد امیدوارکننده دیگری را برای این ابزار نظارتی نشان داده‌اند.
این تحقیق که در مجله میکروبیولوژی بالینی منتشر شده است، نشان می‌دهد که پایش فاضلاب می‌تواند پاتوژن‌های غذایی مانند سالمونلا انتریکا را شناسایی کند.
این کشف از نمونه‌هایی به دست آمده که در دو تصفیه‌خانه فاضلاب در مرکز پنسیلوانیا در ژوئن ۲۰۲۲ جمع‌آوری شده بود.
از فلج اطفال تا سالمونلا
“سالمونلای غیرتیفوئیدی یکی از دلایل رایج گاستروانتریت در سراسر جهان است، اما نظارت کنونی بر این بیماری ناکافی است”.
“در این تحقیق، ما به ارزیابی کارآیی پایش فاضلاب برای بهبود نظارت بر این پاتوژن غذایی پرداختیم.”
تست فاضلاب می‌تواند آثار بیماری‌های عفونی در حال گردش در یک جامعه را شناسایی کند، حتی در افراد بدون علامت، و به عنوان یک سیستم هشدار زودهنگام برای احتمال وقوع شیوع عمل کند.
شناسایی ناموثر شیوع سالمونلا
اگرچه ارائه‌دهندگان خدمات بهداشتی ملزم به گزارش موارد سالمونلوز هستند، بسیاری از آن‌ها گزارش نمی‌شوند.
“در ایالات متحده، گزارش‌دهی به شدت به پزشکان و آزمایشگاه‌ها متکی است، اما گزارش‌دهی ناقص، داده‌های ناکامل و منابع محدود مانع از شناسایی موثر شیوع‌ها می‌شود”، محققان اشاره کردند.
طبق آمار مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری‌ها (CDC)، سالمونلا هر ساله در ایالات متحده حدود ۱.۳۵ میلیون عفونت، ۲۶,۵۰۰ بستری و ۴۲۰ مرگ، عمدتاً از طریق مواد غذایی آلوده، ایجاد می‌کند.
قدرت پایش فاضلاب
در این مطالعه، نمونه‌های فاضلاب جمع‌آوری شده از دو تصفیه‌خانه به صورت دو بار در هفته برای سالمونلای غیرتیفوئیدی آزمایش شد. با استفاده از توالی‌یابی کامل ژنوم، محققان ۴۳ نمونه سالمونلا را بازیابی کردند که به هفت نوع سرووار تقسیم شدند.
جالب اینکه ۲۰٪ از این نمونه‌ها متعلق به یک نوع نادر از سالمونلا به نام بِیلدون بودند که با یک شیوع محلی در همان دوره مرتبط بود.
“با استفاده از توالی‌یابی کامل ژنوم، ما نشان دادیم که نمونه‌های سالمونلا بیلدون با موارد شیوعی که در همان دوره زمانی رخ داده بود، خوشه‌بندی شده‌اند”.
این مطالعه نشان داد که بین سالمونلای یافت شده در فاضلاب و نمونه‌های جدا شده از بیمار درگیر در شیوع، تطابق ژنتیکی وجود دارد که پتانسیل پایش فاضلاب را برای تکمیل روش‌های نظارتی سنتی برجسته می‌کند.
پتانسیل پایش فاضلاب
اد دادلی، نویسنده ارشد این مطالعه و استاد علوم غذایی در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، بر اهمیت این تحقیق تأکید کرد.
“این نتایج نشان می‌دهد که پایش فاضلاب به عنوان یک سیستم هشدار زودهنگام برای شیوع بیماری‌های غذایی، حتی پیش از گزارش پزشکان یا آزمایشگاه‌ها، پتانسیل بالایی دارد.”
دادلی، که همچنین مدیر مرکز مرجع E. coli دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا است، آینده‌ای را پیش‌بینی می‌کند که در آن بیشتر تصفیه‌خانه‌های فاضلاب به طور منظم نمونه‌هایی برای نظارت بر انواع بیماری‌ها ارائه می‌کنند.
“اگرچه ممکن است این اتفاق به سرعت رخ ندهد، من انتظار دارم همکاری بین آژانس‌های بهداشتی عمومی، دانشگاه‌ها و نهادهای فدرال، شبیه به مطالعه آزمایشی ما، بیشتر شود. این یکی از درس‌های مهمی است که از پاندمی آموختیم”.
فراتر از شناسایی سالمونلا
در حالی که مطالعه کنونی بر شناسایی سالمونلا تمرکز دارد، پایش فاضلاب پتانسیل شناسایی طیف وسیعی از پاتوژن‌ها فراتر از بیماری‌های غذایی را نیز داراست.
این فناوری می‌تواند برای ردیابی سایر بیماری‌های عفونی، باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک و حتی ویروس‌های نوظهور به کار گرفته شود.
پایش فاضلاب در طی پاندمی COVID-19 قبلاً اثربخشی خود را نشان داده و سیگنال‌های اولیه از افزایش ویروس در جوامع ارائه کرده است.
کاربردهای اضافی پایش فاضلاب
زیرساخت‌های مورد استفاده برای پایش فاضلاب می‌تواند برای کاربردهای محیط‌زیستی نیز سازگار شود.
به عنوان مثال، این روش می‌تواند برای شناسایی آلاینده‌های صنعتی، باقی‌مانده‌های دارویی یا آلاینده‌های محیطی مانند PFAS (مواد پرفلوروآلکیل و پلی‌فلوروآلکیل) استفاده شود.
با گسترش دامنه پایش فاضلاب، همکاری بین آژانس‌های بهداشتی عمومی، مؤسسات تحقیقاتی و صنعت به طور فزاینده‌ای ضروری خواهد شد.
با استفاده از داده‌های جمع‌آوری شده از نمونه‌های فاضلاب، دانشمندان می‌توانند در پاسخ‌های بهداشت عمومی، پروتکل‌های ایمنی غذایی و تلاش‌های حفاظت از محیط زیست نقش مهمی ایفا کنند.
این مطالعه در مجله میکروبیولوژی بالینی منتشر شده است.
