ИИ-стартап Biobot Analytics из Массачусетса совместно с MIT и Гарвардским университетом 17 марта запустили проект, в рамках которого эпидемиологическую информацию будут добывать из канализации. Это поможет эпидемиологам своевременно отслеживать районы городов с наибольшим риском распространения болезни.
11 марта в журнале JAMA Network было опубликовано письмо с результатами исследования содержания коронавируса в различных веществах, выделяемых организмом. Оказалось, что помимо лёгочного секрета, вирус в значительных количествах находится в фекалиях — у 44 из 153 проверенных пациентов, то есть, в 29 % случаев. В другом препринте исследования — для 73 человек — эта доля возрастает до 53,4 %. Конечно, это предварительная статистика и нужны более широкие исследования, но пока хватает и таких данных, чтобы уполномоченные лица начали принимать меры. Какие меры, спросит читатель, изучать экскременты, что ли? Почти, но не совсем.
В 2017 году выпускницы MIT Ньюша Гаэли (Newsha Ghaeli) и Мариана Матус (Mariana Matus) развернули проект по изучению опиоидной эпидемии в США. Мариана вместе с коллегой решили картировать районы, где распространяются опиаты — но не с помощью соцопросов или количества зафиксированных случаев употребления. Они начали анализировать жидкости, которые поступают на очистные сооружения, и по следам опиатов в них выводить информацию о микрорайонах в зоне риска. В команде Biobot — биологи, эпидемиологи, специалисты по глубокому анализу данных, урбанисты и инженеры — именно такой разношёрстный состав позволил осуществить этот весьма междисциплинарный проект.
Такая технология, если применить её к COVID-19, может помочь выявлять вспышки при нехватке тестов и вне зависимости от поступления информации от больниц. Кроме того, она может способствовать раннему обнаружению вспышек, так как больные начинают выделять в окружающую среду вирус ещё до того, как начинают проявляться симптомы. А это, в свою очередь, поможет больницам своевременно подготовиться к наплыву пациентов. Также можно будет оценить эффективность тех или иных вмешательств, например, приостановки работы городского транспорта.
Если коронавирусные эпидемии станут рутинным делом и будут иметь годичный цикл, то анализ городских сточных вод поможет выявлять их на ранней стадии.
Протокол Biobot для выявления вспышек следующий:
- Районные отделы здравоохранения должны оставить заявку на странице Biobot. Компания отправит местным очистным сооружениям набор для отбора проб воды.
- Приборы для сэмплирования образцов воды будут собирать составные образцы воды в течение 24 часов. Затем эти образцы отправятся в лабораторию Biobot.
- В лаборатории образцы обрабатывают так, чтобы концентрировать и инактивировать вирусы.
- Затем в MIT проводится тест по обнаружению вируса. Результаты отсылаются в Biobot.
- Стартап наносит на карту результаты тестов для всех участвующих сообществ, а затем с помощью ИИ прогнозирует распространение эпидемии.
А вот инструкция для работников очистных сооружений:
Соберите 1-литровый 24-часовой составной образец неочищенных сточных вод в любую имеющуюся ёмкость. Когда сбор будет завершён, закройте ёмкость и встряхните её, чтобы перемешать. Налейте сточные воды в каждую из трёх пробирок. Они могут содержать реагенты для стабилизации образца. Надёжно закрутите крышки и протрите трубки отбеливателем (Отбеливатель — хороший антисептик).
Всё это делается совершенно бесплатно, компенсировать нужно только себестоимость тестового набора (120 долларов), но можно подать заявку и на полностью безвозмездную помощь. Рекомендуется собирать образцы 1—2 раза в неделю. Проект запущен в США, до 23 марта идёт приём заявок, после чего высылаются тестовые наборы. Ожидаемое время на анализ образцов будет занимать порядка трёх дней.
Заметим, что взятие образцов можно проводить не только на очистных сооружениях — иногда они обрабатывают стоки со слишком большой территории, и даже при условии наличия информации о том, откуда поступает на станцию очистки тот или иной поток канализации, её может быть недостаточно для подробного картирования. На такие случаи специально для Biobot команда инженеров разработала устройство для взятия образцов непосредственно в районных каналах водоотводной сети, доступных через канализационные люки. Устройство уже было опробовано в рамках проекта по опиатам в Северной Каролине и Бостоне.
Подобная технология применялась и раньше. В 2013 году израильским исследователям по образцам из канализации удалось обнаружить вспышку полиомиелита до того, как местные клиники сообщили о первых пациентах. Если технология хорошо себя покажет и в Америке во время эпидемии COVID-19, её, возможно, будет иметь смысл взять на вооружение и другим странам для отслеживания распространения патогенов, обнаружимых в человеческих экскрементах.
Подготовка материала: Александра «Renoire» Алексеева