Nadzór środowiskowy nad poliovirusem – metody i znaczenie epidemiologiczne

Nadzór środowiskowy nad poliovirusem stanowi jedno z najważniejszych narzędzi współczesnej epidemiologii w walce z chorobą Heinego-Medina. Ta zaawansowana metoda monitorowania polega na systematycznym badaniu próbek środowiskowych, głównie ścieków, pod kątem obecności poliovirusa¹. Głównym celem nadzoru środowiskowego jest uzupełnienie nadzoru nad chorobami opartego na AFP w przypadku podejrzanych przypadków polio².

Podstawy biologiczne nadzoru środowiskowego

Uzasadnienie dla nadzoru środowiskowego opiera się na charakterystycznym wzorcu wydalania poliovirusa. Zakażone osoby wydalają poliovirus z kałem przez okresy do kilku tygodni, niezależnie od tego, czy są objawowe, czy nie². Duża liczba wydalanych cząstek poliovirusa pozostaje zakaźna w środowisku przez różne okresy, w zależności od bezpośrednich warunków ścieków².

W związku z tym nadzór środowiskowy może dostarczyć cennych informacji, szczególnie w gęsto zaludnionych populacjach miejskich, gdzie nadzór AFP jest nieobecny lub słabej jakości, podejrzewa się uporczywą cyrkulację wirusa lub postrzega się częste ponowne wprowadzanie wirusa². Ponieważ większość przypadków poliomyelitis jest bezobjawowa, ale wszystkie zakażone osoby wydalają wirus w swoim kale, nadzór środowiskowy ma tę zaletę, że pozwala nam wykryć obecność polio w danym obszarze przed pojawieniem się jakichkolwiek przypadków porażenia³.

Metody pobierania i analizy próbek

Celem nadzoru środowiskowego jest wykrycie cyrkulacji poliovirusa za pomocą pobierania próbek ścieków. Laboratoria polio wdrożyły programy nadzoru środowiskowego w kilku kluczowych krajach, mianowicie w Egipcie, Izraelu, Pakistanie, Indiach i Nigerii⁴. We wszystkich krajach, które używają nadzoru środowiskowego, zarówno izolaty dzikiego poliovirusa (WPV), jak i poliovirusa pochodzącego ze szczepionki (VDPV) są wykrywane z pobierania próbek ścieków środowiskowych⁴.

Proces analityczny obejmuje koncentrację tzw. próbek pobranych, przy użyciu metody dwufazowej (w Pakistanie, Egipcie i Nigerii) lub metody strącania (w Indiach), oraz izolację wirusa na komórkach permisywnych⁴. W Anglii próbki ścieków są pobierane miesięcznie z 28 oczyszczalni ścieków we współpracy z przedsiębiorstwami wodociągowymi i wysyłane do laboratorium MHRA do przetwarzania⁵.

Rola w wykrywaniu cichej transmisji

Nadzór środowiskowy ma szczególne znaczenie w wykrywaniu tzw. „cichej transmisji” poliovirusa. Może pomóc w identyfikacji resztkowej transmisji dzikiego poliovirusa, na przykład tam, gdzie dziki poliovirus krąży wśród osób bezobjawowo zakażonych i nie wykazujących klinicznych oznak porażenia². W Nigerii, chociaż cele nadzoru AFP nadal są spełniane we wszystkich stanach, dane wirologiczne wskazały, że sam nadzór AFP nie był wystarczająco czuły, aby wykryć wszystkie łańcuchy transmisji dzikiego poliovirusa w odpowiednim czasie⁴.

Wykrywanie tzw. „sierocych wirusów” (definiowanych jako poliovirusy, w których nukleotydy w 1,5% pozycji różnią się od tych znanych poliovirusów) w nadzorze środowiskowym wskazuje na niewykrytą transmisję poliovirusa, wspierając w ten sposób potrzebę poprawy czułości nadzoru⁴. Doświadczenia z kilku krajów potwierdzają, że nadzór środowiskowy może wykryć wprowadzenie i cichą cyrkulację dzikiego poliovirusa i poliovirusa pochodzącego ze szczepionki, czasami przed wystąpieniem jakichkolwiek przypadków AFP⁶.

Zastosowania w różnych krajach i regionach

Przykład Izraela z 2013 roku doskonale ilustruje wartość nadzoru środowiskowego. System nadzoru ścieków utworzony w 1989 roku przez izraelski departament zdrowia w celu wykrywania poliovirusa zabrzmiał alarm podczas wybuchu w 2013 roku⁷. W Izraelu próbki są automatycznie pobierane z magistrali ściekowych i oczyszczalni około raz w tygodniu w celu śledzenia polio w odpadach ludzkich⁷.

W Kanadzie, 23 grudnia 2022 roku, Agencja Zdrowia Publicznego Kanady wykryła pozytywne oznaki poliovirusa pochodzącego ze szczepionki w 2 próbkach ścieków pobranych w sierpniu 2022 roku z Montrealu w Quebecu⁸. Aby pomóc monitorować poliovirus, Krajowe Laboratorium Mikrobiologii (NML) testuje teraz ścieki pod kątem oznak poliovirusa w kluczowych obszarach wysokiego ryzyka o niskich wskaźnikach szczepień przeciwko polio⁸.

W Wielkiej Brytanii, w czerwcu 2022 roku, UKHSA ogłosiła, że nadzór środowiskowy nad polio uporczywie wykrywał poliovirus w próbkach ścieków pobranych z londyńskiej oczyszczalni ścieków Beckton od lutego 2022 roku⁵. WHO usunęło Wielką Brytanię z listy krajów zakażonych polio w grudniu 2023 roku po tym, jak przez okres 12 miesięcy nie było wykryć⁵.

Znaczenie w strategii globalnej eradykacji

Nadzór środowiskowy odgrywa kluczową rolę w strategicznym planie GPEI na lata 2013-2018. Zostanie geograficznie rozszerzony, aby pomóc zidentyfikować wszelką resztkową transmisję w obszarach endemicznych poliovirusa, zapewnić wczesne wskazanie nowych importacji do obszarów wielokrotnie ponownie zakażanych oraz udokumentować eliminację wirusów Sabin po przełączeniu z tOPV na bOPV i ewentualnym zaprzestaniu stosowania tOPV⁹.

Nadzór środowiskowy powinien być dostępny i działać w krytycznym okresie między przerwaniem transmisji dzikiego poliovirusa a certyfikacją eradykacji polio, a także powinien być kontynuowany w okresie po eradykacji i zaprzestaniu stosowania doustnej szczepionki przeciwko polio (OPV) w celu monitorowania pojawienia się poliovirusów pochodzących ze szczepionki, ponownego pojawienia się dzikich poliovirusów lub zniknięcia wszystkich szczepów związanych z OPV¹⁰.

Wyzwania i ograniczenia

Pomimo swoich zalet, nadzór środowiskowy napotyka również pewne wyzwania. Pozytywne próbki polio ze środowiska jedynie ostrzegają urzędników zdrowia publicznego, że ma miejsce transmisja¹¹. Nadzór środowiskowy może być jedynie uzupełnieniem nadzoru AFP, który nadal jest złotym standardem¹². WHO pracuje nad opracowaniem zorganizowanych standardów nadzoru środowiskowego podobnych do dobrze ustanowionych standardów dla ostrego wiotkiego porażenia¹¹.

Epidemiolodzy mogą następnie używać podejść modelowania do przekładu danych nadzoru na opisanie wzorców populacyjnych, umożliwiając urzędnikom zdrowia publicznego szybkie reagowanie na wybuchy¹¹. W miarę jak zbliżamy się do końcowych etapów eradykacji polio, środki środowiskowe staną się jedynym wykonalnym sposobem wykrywania transmisji polio¹¹.