Den pågående pandemin orsakad av coronavirus, COVID-19, har påverkat människors liv över hela värden. Viruset SARS-CoV-2 som ger upphov till sjukdomen sprids från människa till människa genom droppsmitta, eller via direktkontakt. Men då viruset påträffats i fekala prover kan möjligheten till smitta via fekal-oral överföring och då även via vatten, inte uteslutas. I två separata litteraturstudier har det nuvarande kunskapsläget kartlagts. Det bör påpekas att fekal smittoöverföring av SARS-CoV-2 inte har påvisats.
Av: Ann Elfström Broo
I två nyligen publicerade artiklar har omfattande litteraturstudier genomförts i avsikt att klarlägga kunskapsläget avseende förekomst, överlevnad och motståndskraft i vattenmiljö, samt mätmetoder för att påvisa och kvantifiera förekomst av viruset. De båda artiklarna har något olika fokus, där (2) främst fokuserar på frågeställningar i relation till avloppsvatten, medan (1) även omfattar dricksvatten och ytvatten.
Coronavirus
Coronavirus (CoV) är en stor familj av virus som orsakar ett spektrum av sjukdomar med allt från vanlig förkylning till mer allvarligare sjukdomar såsom MERS-CoV (Middle East Respiratory Syndrome) och SARS-CoV (Severe Acute Respiratory Syndrome).
Coronovirus är så kallade höljevirus. Virusets arvsmassa i form av en lång enkelsträng av RNA (ribonukleinsyra) som är omsluten av proteiner omges av ett hölje, ett membran. Höljet har viruset tagit med sig då det knoppat ut från den cell den infekterat och består av olika proteiner som skapar dess struktur och på ytan finns virusspecifika ”proteinspikar”. Det är dessa spikproteiner som känner igen och binder in till värdcellen.
Förekomst och överlevnad i vattenmiljö
Eftersom SARS-CoV-2 bara varit känt sedan början av 2020 är kunskapen om dess förekomst i vattenmiljö än så länge begränsad. Viss rapportering finns dock avseende förekomsten i obehanldat och behandlat avloppsvatten. Förekomsten i uttagna prover varierar mellan 22 – 100% och den maximala koncentrationen som observerats var 106 kopior per liter vatten.
Dock har förekomst och överlevnad av andra coronavirus i vattenmiljö studerats och resultaten från dessa kan till viss utnyttjas även i relation till SARS-CoV-2. Så undersöktes bland annat överlevnad av SARS-CoV i samband med utbrottet 2003. SARS-CoV detekterades i avloppsvatten från sjukhus, i avloppsslam och i kranvatten. Överlevnaden var starkt temperaturberoende, där en lägre temperatur gav förutsättningar för en betydligt längre överlevnad, från enstaka dagar vid 25 oC upp till flera veckor vid 4 oC. Detta har rapporterats av flera grupper, även för andra typer av coronavirus.
I relation till desinfektion med klor tycks de höljeförsedda virusen, såsom exempelvis SARS-CoV, vara mindre motståndskraftiga jämfört med så kallade nakna virus och i en av artiklarna rapporteras om att fullständig inaktivering erhölls i närvaro av 10 mg/l hypoklorit med en kontakttid om 10 minuter. Denna observation har gjorts av flera grupper. Det bör påpekas att WHOs rekommendationer i relation till förekomst av virus i vatten i första han avser så kallade nakna virus, såsom adeno- och norovirus.
Även undersökningar av överlevnad av mänskligt coronavirus (HCoV-229E) i dricks- och avloppsvatten visar på effekten av temperatur, där en lägre temperatur ger betydligt längre överlevnad. Även förekomsten av partiklar tycks vara viktig, där överlevnaden är längre då virus kan adsorbera till partiklar och därigenom skyddas.
Generellt konstateras att höljeförsedda virus, såsom SARS-CoV-2, anses vara instabila i vattenmiljö och är mer känsliga för yttre faktorer såsom temperatur och desinfektion jämfört med nakna virus. Man har till dags dato inte hittat bevis för att mänskligt coronavirus finns i yt- eller grundvatten eller överförs via förorenat dricksvatten.
Metoder för uppkoncentrering och kvantifiering av coronavirus
Det finns ett antal metoder för uppkoncentrering av höljeförsedda virus i vatten. En metod är elektropositiva filter (membran), där de elektrostatiska krafterna mellan filter och viruspartiklarna, som oftast har en negativ nettoladdning utnyttjas för att partiklarna ska ansamlas på filtret. Även oorganiska partiklar kommer att fastna på filtret. Vid eluering av viruspartiklarna utnyttjas inte sällan tillsats av näringslösning följt av utfällning med polyetylenglykol (PEG).
I en jämförande studie jämfördes utfällning med PEG, ultracentrifugering och ultrafiltrering för uppkoncentrering coronavirus. Resultaten visade att högst utbyte erhölls då ultrafiltrering utnyttjades. Dock påpekas att metoderna behöver utvecklas för att ge tillfredsställande utbyte och att flera av metoderna är framtagna för att i första hand nakna virus.
För att identifiera och kvantifiera SARS-CoV-2 utnyttjas främst kvantitativ polymeras kedjereaktion (q-PCR). Denna metod ger dock ingen information om viabiliteten.
Slutsatser
Trots att olika studier visar olika inaktiveringshastigheter för coronavirus i vatten beroende på typ av virus och typ av miljö finns bevis att coronavirus generellt är mer instabila och mer känsliga för oxidationsmedel, såsom klorering jämfört med nakna virus.
I båda artiklarna poängteras behovet av standardiserade metoder för uppkoncentrering och detektion av SARS-CoV-2 och andra höljeförsedda virus i vattenmiljö, vilka inte finns tillgängliga idag. Vidare behövs metoder för att också undersöka viabliteten hos virusen, inte bara kvantiteten.
Genom att kontinuerligt mäta förekomst av virus, såväl höljeförsedda som nakna, i avloppsvatten kan utnyttjas som tidiga varningssystem för sjukvården rörande pågående eller kommande sjukdomsutbrott hos befolkningen.
Kommentar
Även i Sverige pågår ett antal projekt där förekomst av coronavirus undersöks i första hand i avloppsatten. I Göteborg har Heléne Norder, adj. Professor, institutionen för biomedicin vid Göteborgs Universitet, och hennes forskargrupp undersökt förekomsten av SARS-CoV-2 i avloppsvattnet vid GRYAAB sedan vintern 2020.
Vid samtal med Heléne berättar hon om sin forskning där hon under 2014 och 2017 studerade förekomst av en lång rad virus, såsom entero-, noro-, adeno-, rotavirus m.m. i avloppsvatten och dess variationer över året. Under 2020 återupptog hon denna forskning och har sedan vecka 7 2020 fram till i början av juli undersökt avloppsvatten från GRYAAB även för förekomst av SARS-CoV-2.
Resultaten visar att förekomsten av SARS-CoV-2 går i vågor och att en högre förekomst påvisats ca 19 dagar före en ökad inläggning av patienter på sjukhus pga. Covid-19. Under mätperioden har fyra sådana toppar observerats. Dock förekom ingen ökning av antal inlagda patienter vid senaste toppen (juli), vilket eventuellt kan förklaras med att det vid detta tillfälle främst var yngre människor som smittats. Liknande variationer i förekomst har tidigare påvisats för andra virus och att en högre förekomst observeras ca 1-2 veckor innan till exempel utbrott av vinterkräksjuka.
Reduktionen av virusförekomsten i reningsprocessen har uppskattats genom att mäta förekomsten i inkommande och utgående vatten vid avloppsreningsverket. Generellt observeras en 4-log10-reduktion för samtliga undersökta virus, även Sars-CoV-2.
Kvantifiering och identifiering har gjorts med hjälp av q-PCR (kvantitativ polymeras kedjereaktion) och för uppkoncentrering utnyttjas elektrostatiska filter. Eluering har gjorts enligt en metod som framtagits av forskargruppen så att i storleksordningen 10-15% av icke höljeförsedda virus erhålls och ca 5% av de höljeförsedda, såsom SARS. Normalt erhålls 0,5 – 1 %. Än så länge har man inte tittat på viabiliteten hos virusen, men detta ingår som ett nästa steg i forskningen. I ett nystartat projekt, tillsammans med bl. a. Göteborg Vatten, ska även förekomst av virus i dricksvatten studeras.
En intressant notering som gjordes var att inga toppar avseende förekomst av t ex norovirus (virus som ger vinterkräksjuka) förekom under de veckor normalt höga halter förekommer. Orsaken kan tillskrivas effekt av de Folkhälsomyndigheten rekommendationer att hålla avstånd och att ofta tvätta händerna.
Källor:
Artikel 1: M. Kitajima et. al. SARS-CoV-2 in wastewater: State of the knowledge and research needs. Science of the Total Environment, 739 (2020), 139076.
Artikel 2: G. La Rosa, L. Bonadonna, L. Lucentini, S. Kenmoe, E. Suffredini. Coronavirus in water environments: Occurrence, persistence and concentration methods – A scoping review”, Water Research, 179 (2920), 115899.
