ISSN: 1390 - 5546 / e-ISSN: 2361-2557
VERSIÓN: PUBLICACIÓN ANTICIPADA / PRE-PRINT
FECHA DE PUBLICACIÓN: 30/11/2020
REVISTA INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO I+D ● VOLUMEN 12
JULIO-DICIEMBRE 2020 ● UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO - DIDE ● AMBATO-ECUADOR
¿Se pueden prevenir las pandemias? Epidemiología basada en aguas residuales
Can pandemics be prevented? Wastewater-based Epidemiology
Elizabeth Velástegui-Hernández
1
, Liliana Lalaleo
2
, William Calero-Cáceres
2, 3 *
1
Estudiante de Maestría en Seguridad Ocupacional, Universidad Regional Autónoma de los Andes UNIANDES,
Ambato, Ecuador. E-mail: elizabethvelasteguih@gmail.com
2
Facultad de Ciencia e Ingeniería de los Alimentos y Biotecnología, Universidad Técnica de Ambato, Ambato,
Ecuador. E-mail: lp.lalaleo@uta.edu.ec
3
UTA-RAM-One Health, Centro de Investigaciones Agropecuarias, Facultad de Ciencias Agropecuarias,
Universidad Técnica de Ambato, Cevallos, Ecuador. E-mail: wr.calero@uta.edu.ec
Palabras clave
SARS-CoV-2, coronavirus, aguas residuales, epidemiología, EDAR, metagenómica.
*Autor de correspondencia:
E-mail: wr.calero@uta.edu.ec, wcaleroc@hotmail.com
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Introducción
En el presente artículo de opinión, se analiza el potencial del estudio de aguas residuales como predictor
epidemiológico de futuras emergencias de salud pública. La detección de SARS-CoV-2 de forma preliminar
a la manifestación de brotes clínicos en aguas residuales urbanas; y, la correlación entre determinados
marcadores biológicos con características intrínsecas de la población nos permite elucidar que su análisis
podría ser utilizado como alerta temprana del aparecimiento de futuras emergencias de salud pública. De
acuerdo con diversas predicciones, la humanidad enfrentará varias crisis sanitarias en este siglo derivadas
del cambio climático y la contaminación antropogénica. La aplicación de herramientas ómicas en el análisis
de aguas residuales permite detectar modificaciones en los patrones de microorganismos patógenos, por
ende, es necesaria la optimización de metodologías que permitan aplicar estas tecnologías como
herramientas epidemiológicas a nivel global.
Cuerpo
La influencia antropogénica ha acelerado el ritmo evolutivo y ha modificado drásticamente el equilibrio
ecológico de forma casi irreversible, impactando en el surgimiento y diseminación de agentes infecciosos
emergentes (Cavicchioli et al., 2019). Emergencias sanitarias globales como la del Síndrome Respiratorio
Severo Agudo [SARS], Enfermedad del Coronavirus 2019 (COVID-19), Enfermedad por el virus del
Ébola, Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida [SIDA], Gripe Aviar (H5N1), Síndrome Respiratorio del
Oriente Medio [MERS] y la Enfermedad por el virus del Zika emergieron a partir de reservorios animales
(Cascella et al., 2020; Reperant y Osterhaus, 2017). Según la Organización de las Naciones Unidas,
alrededor del 60% de las infecciones en humanos, y el 75% de las enfermedades emergentes o reemergentes
son de origen zoonótico (UNEP, 2016). Esta realidad, en combinación con episodios ambientales y sociales
drásticos nos hacen prever que el surgimiento de nuevos episodios sanitarios críticos es altamente probable
para los próximos años (Manzanedo y Manning, 2020; Rodríguez-Verdugo, et al., 2020).
El aislamiento social, las restricciones comerciales, de transporte y la adopción de medidas drásticas a nivel
global han derivado en una crisis socioeconómica sin precedentes, con pronóstico aún reservado (Nicola et
al., 2020). Los sectores de investigación, la academia, salud pública y privada, y las agencias regulatorias
alrededor del mundo se han enfocado en la contención, diagnóstico, elucidación y en la búsqueda de
soluciones a corto plazo en un tiempo récord. Sin embargo, es necesario tener en cuenta que algunas
investigaciones aplicadas vaticinaron una potencial pandemia relacionada con la familia de los Coronavirus
años atrás, considerando la diversidad viral, las rutas de diseminación y distribuciones geográficas de los
murciélagos, los cuales representan los principales reservorios y vectores de los géneros Alphacoronavirus
y Betacoronavirus, quienes eventualmente pueden transmitirse al ser humano (Fan et al., 2019; Woo et al.,
2012).
La vía de transmisión del agente causal del COVID (SARS-CoV-2), así como de los coronavirus en general,
es por medio de partículas nasales o por contacto directo humano-humano. Sin embargo, este virus ha sido
detectado también en materia fecal de los portadores; por lo cual, la potencial transmisión fecal-oral necesita
ser investigada y elucidada (La Rosa et al., 2020). La detección de material genético específico de SARS-
CoV-2 en aguas residuales y en cuerpos de agua que han recibido impacto antropogénico es de considerable
interés, considerando que ciertas investigaciones han detectado la presencia de este virus en estaciones de
tratamiento de agua residual de forma anticipada a que se reporten casos clínicos confirmados (Medema et
al., 2020). En la actualidad, diversas publicaciones reportan la detección de este virus en aguas residuales
alrededor del mundo, en las cuales utilizan en su mayoría la metodología de detección y cuantificación para
muestras clínicas, basada en la reacción de la cadena de la polimerasa de transcripción inversa (RT-qPCR)
(La Rosa et al., 2020; Núñez-Delgado, 2020; Singer y Wray, 2020).
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El estudio de las aguas residuales como herramienta epidemiológica (WBE, del inglés wastewater-based
epidemiology) se fundamenta en la elevada correlación existente entre los contaminantes y biomarcadores
detectados en estas matrices, y datos cualitativos y cuantitativos de las poblaciones de las cuales provienen
(Lorenzo y Picó, 2019). Esta herramienta está siendo utilizada en la detección de perfiles de resistencia a
antibióticos a partir de metagenomas alrededor del mundo, revelando diferencias notables en diversidad y
abundancia de acuerdo a los niveles de sanitización de origen (Hendriksen et al., 2019). A nivel de viromas
(colección total de virus), una de las principales preguntas de investigación pendientes es la estandarización
de técnicas de extracción, purificación, secuenciación y análisis bioinformático, con la finalidad de evitar
sesgos sistemáticos (Calero-Cáceres, Ye, y Balcázar, 2019).
La detección y cuantificación de SARS-CoV-2 en aguas es un desafío complejo, considerando el efecto de
dilución que podrían tener dependiendo el caudal, el cual podría fácilmente opacar la concentración
detectable, más aún cuando se utilizan volúmenes pequeños para la extracción y purificación (Bogler et al.,
2020). Por lo tanto, es imprescindible que las metodologías de análisis sean armonizadas, con la finalidad
de poder utilizar a las variaciones en las tendencias de abundancia de determinadas familias de virus como
indicadores de potenciales brotes clínicos futuros.
Los recientes avances en técnicas de secuenciación y bioinformática han transformado rápidamente el
análisis de la diversidad y abundancia de los componentes microbianos en diversos ecosistemas.
Actualmente, los costos de realización de análisis genómico de última generación, y la disponibilidad de
paquetes informáticos para su interpretación, permite su aplicación rutinaria en muchos países (Ji et al.,
2020; Watts y Hurwitz, 2020). Un reciente artículo detalla la caracterización de viromas de aguas residuales
de 81 áreas densamente pobladas alrededor del mundo, detectando una elevada diversidad de familias de
virus, muchos de ellos de interés sanitario (Nieuwenhuijse et al., 2020), estableciendo una línea base que
podría ser utilizada para el diseño de estrategias de vigilancia epidemiológica viral.
Conclusiones
Por medio del WBE, se podría contar con una herramienta económicamente factible y éticamente aceptada
para la detección temprana de determinantes de potenciales enfermedades de interés en salud pública,
permitiendo tomar decisiones oportunas para contener de forma más eficiente futuras emergencias de salud
pública. Sin embargo, es necesaria la estandarización de las metodologías de análisis para evitar sesgos
sistemáticos que limiten la interpretación adecuada de los resultados obtenidos.
Referencias
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