مدل ریاضی جدید می تواند شیوع SARS-CoV-2 را با استفاده از اپیدمیولوژی مبتنی بر فاضلاب پیش بینی کند.

Cetaqua و گروه تحقیقاتی BIOCOM-UPC یک مدل ریاضی برای پیش‌بینی شیوع SARS-CoV-2 در کاتالونیا با استفاده از اپیدمیولوژی مبتنی بر فاضلاب ایجاد می‌کنند.

اپیدمیولوژی مبتنی بر فاضلاب ابزار مفیدی برای پایش اپیدمیولوژیک در طول همه گیری COVID-19 ثابت کرده است. با این حال، مدل‌های کمی که غلظت ویروس در نمونه‌های فاضلاب و بروز تجمعی را مقایسه می‌کنند، ایجاد شده‌اند.

در این زمینه، سازمان‌های دانشگاهی و پژوهشی مقاله‌ای را منتشر کرده‌اند که در آن از یک مدل ریاضی برای مطالعه رابطه بین غلظت SARS-CoV-2 در فاضلاب و بروز تجمعی امواج عفونت کامل در طول همه‌گیری استفاده کردند. این کار تحت عنوان «ارزیابی اپیدمیولوژی مبتنی بر فاضلاب برای پیش‌بینی بروز SARS-CoV-2 در کاتالونیا»، در مجموعه گزارش‌های علمی COVID-19، یک مجله علمی منتشر شده توسط Nature، ارائه شد.

برقراری یک رابطه عددی این امکان را فراهم می کند که با تجزیه و تحلیل نمونه ای از آب زهکشی، تعداد افراد آلوده در یک منطقه تعریف شده مشخص شود. بنابراین، مدل ریاضی توسعه‌یافته اجازه می‌دهد تا غلظت ویروس در ورودی تصفیه‌خانه‌های فاضلاب را با بروز تجمعی گزارش‌شده در بیمارستان‌های منطقه مربوطه در طول موج عفونت مرتبط کند. سپس این مدل برای پیش‌بینی کوتاه‌مدت در طول امواج آلودگی و مقایسه با یک مدل خطی محلی استفاده شد.

هر دو سناریو با استفاده از مجموعه داده‌ای متشکل از نمونه‌هایی از 32 تصفیه خانه فاضلاب و داده‌های بروز سندرم حاد تنفسی کرونا 2 (SARS-CoV-2) که مناطق جغرافیایی مربوطه را در طول یک دوره 7 ماهه شامل دو موج عفونت پوشش می‌دهد، آزمایش شدند.

این مطالعه توسط کلارا پراتس، دانیل لوپز-کودینا، انریک آلوارز-لاکال و سرجیو آلونسو، محققین گروه زیست شناسی محاسباتی و سیستم های پیچیده (BIOCOM-UPC) دانشگاه سیاسی کاتالونیا-بارسلونا (UPC) انجام شده است. مارتی کاتالا، از دپارتمان ارتوپدی، روماتولوژی و علوم اسکلتی عضلانی Nuffield از دانشگاه آکسفورد (بریتانیا)؛ و Bernat Joseph Duran، Albert Serra Compte، Miquel Sàrrias، Susana González و Marina Arnaldos، از Cetaqua، مرکز فناوری آب.

برنات جوزف دوران، مدیر پروژه Digital Area توضیح می‌دهد که «مدل ریاضی مبتنی بر داده‌های فاضلاب، همبستگی خوبی با موارد تجمعی نشان داده است و به ما این امکان را می‌دهد که بروز SARS-CoV-2 را در یک هفته پیش‌بینی کنیم، که در شرایطی که در آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. سیستم پایش اپیدمیولوژیک نمی تواند به طور کامل اجرا شود.”

ما نشان داده‌ایم که انجام پایش کمی اپیدمیولوژیک بر اساس تجزیه و تحلیل فاضلاب امکان‌پذیر است، که یک پیشنهاد قابل اجرا و جالب است. همکاری با Cetaqua یک امتیاز بوده است: همکاری عمومی و خصوصی در تحقیقات ضروری است!”.

کلارا پرتس، محقق، BIOCOM-UPC

این همکاری با توجه به تجربه UPC در اپیدمیولوژی ریاضی و دانش و تخصص Cetaqua در مدیریت یکپارچه چرخه آب و ماندگاری ویروس در فاضلاب مفید بوده است. این مطالعه با استفاده از داده های منتشر شده توسط موسسه تحقیقات آب کاتالونیا (ICRA) و دولت کاتالونیا انجام شد.