Descubren cómo analizar la salud de la población mediante sus aguas residuales

Determinar el estado de salud de una comunidad cualquiera de forma anónima, sin tener que rellenar ningún cuestionario, sin proporcionar nuestra alguna de orina y casi en tiempo real ha sido durante decenios el sueño de los epidemiólogos. Ahora ya es posible. Un grupo de investigadores de la Universidad de Bath, en el Reino Unido, ha desarrollado una herramienta que tiene el potencial de hacer realidad ese sueño que parecía inalcanzable.

Durante 15 años, la profesora Barbara Kasprzyk-Hordern y varios de sus colegas del Instituto para la Sostenibilidad y el Centro de Innovación e Investigación del Agua de la Universidad de Bath han estado trabajando en la denominada ‘epidemiología basada en aguas residuales’ (WBE por sus siglas en inglés).

Se trata de una herramienta que analiza muestras de aguas residuales de comunidades enteras en busca de más de 100 sustancias químicas que son marcadores de salud y enfermedades, indicadores del uso de drogas y de exposición humana a sustancias químicas peligrosas o aquellas que pueden afectar negativamente a la salud humana o al medio ambiente.

La WBE, que supone un poderoso enfoque del concepto de salud ‘One Health’, tiene el potencial de usarse para abordar una amplia variedad de problemas de salud, incluido el seguimiento de la propagación de nuevas epidemias, el control del uso de medicamentos recetados o drogas ilícitas, la medición de la exposición al alcohol o al tabaco, e incluso la identificación de pesticidas ingeridos a través de los alimentos.

La ventaja sobre los estudios epidemiológicos tradicionales es que la WBE no depende de que las personas completen encuestas o proporcionen muestras. Tampoco tiene limitaciones en cuanto a la precisión de los datos proporcionados por las personas estudiadas, ni con los plazos necesarios para recopilar los datos.

Uso de drogas ilícitas en Europa

"Analizar aguas residuales es como tomar una muestra de orina agrupada y muy diluida de toda una comunidad. Por lo tanto, revela una huella digital de la salud y el estilo de vida colectivos de esa comunidad", explica Kasprzyk-Hordern.

Los datos recogidos mediante la WBE son "completos" y "anónimos". Además, se pueden recopilar y procesar de forma continua y "casi en tiempo real", destaca Kasprzyk-Hordern.

Esta tecnología ha permitido monitorear durante los últimos años riesgos para la salud pública y ambiental, incluida la vigilancia del covid-19 y la resistencia a los antibióticos. Ha permitido asimismo aumentar la comprensión sobre el uso de drogas ilícitas en toda Europa, y se puede utilizar como un sistema de alerta temprana para controlar la propagación de enfermedades infecciosas.

¿Cómo funciona esta tecnología? "Es conceptualmente simple, pero metodológicamente muy sofisticada", apunta Kasprzyk-Hordern.

Las muestras de agua se toman de ríos o plantas de tratamiento de aguas residuales. La forma en que se muestrea el agua depende de lo que se esté investigando, pero generalmente las muestras se toman durante 24 horas, cada 10-30 minutos, y luego se agrupan.

Después de filtrar las partículas sólidas, se separan de las aguas residuales los productos químicos de interés, que suelen estar presentes en pequeñas cantidades

Tras concentrar la muestra, se analiza usando cromatografía líquida y espectrometría de masas, lo que permite identificar cada componente químico por su huella digital única, así como cuantificar la cantidad presente en la muestra.

"Hemos desarrollado métodos que pueden analizar más de 100 objetivos simultáneamente, lo que ahorra tiempo y recursos y es fundamental para elaborar perfiles completos de biomarcadores", resalta Kasprzyk-Hordern.

Los investigadores han creado un depósito de espectros de masas, lo que permite comprender, por ejemplo, los patrones cambiantes del uso de agentes antimicrobianos y la resistencia a los mismos.

Identificación de bacterias y virus

La técnica es lo suficientemente sensible como para detectar desde trazas de moléculas muy pequeñas, como restos de productos farmacéuticos, hasta moléculas grandes, como las proteínas. También se pueden identificar bacterias y virus.

"Esto es particularmente útil cuando se analiza la exposición de una población a contaminantes ambientales, como productos químicos domésticos que podrían estar relacionados con ciertas enfermedades como el cáncer o la diabetes, productos químicos presentes en productos para el cuidado personal que se sospecha que tienen actividad de alteración endocrina o resistencia a los antimicrobianos, contaminantes alimentarios como plaguicidas, organismos patógenos y productos químicos relacionados con el estilo de vida, incluidos los productos farmacéuticos", resalta la Universidad de Bath.

Para calcular el número de personas que contribuyen a la muestra los científicos analizan varias sustancias químicas producidas por el cuerpo, como el amoníaco, la cafeína o la nicotina. Las lluvias diluyen las muestras, por lo que se utilizan modelos matemáticos que tienen en cuenta estas variables.

La historia de la eWBE comenzó hace 15 años, cuando el equipo de Kasprzyk-Hordern comenzó a investigar las drogas ilícitas vertidas al medio ambiente a través del alcantarillado.

Hasta ahora se han analizado datos sobre consumo de drogas ilícitas de 75 ciudades en 25 países. "Nuestras técnicas podrían revelar dónde se fabricaron los productos químicos y de qué lote provienen, así como si pasaron a través de un cuerpo humano o si se tiraron directamente al inodoro durante una redada", señala Kasprzyk-Hordern.

"También podemos identificar cuándo llegan nuevos medicamentos al mercado negro y alertar a los organismos de salud pública pertinentes", añade.

Informe de referencia: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412022000691

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