Caratteristiche dei virus monitorati nelle acque reflue
SARS-CoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2)
SARS-CoV-2 è uno dei membri della famiglia Coronaviridae la quale comprende virus in grado di infettare una vasta gamma di ospiti, tra cui gli esseri umani. Esso è un virus rivestito, con un genoma a singolo filamento di RNA il quale contiene tutte le informazioni necessarie al virus stesso per infettare le cellule ospiti e replicarsi. L’infezione innesca una serie di sintomi che possono essere associati a lievi malattie delle vie respiratorie superiori fino a causare malattie più gravi, anche mortali, come nel caso dei virus SARS e MERS. La malattia provocata dall’infezione del SARS-CoV-2 è conosciuta come COVID-19.
Influenza virus
Ad oggi, sono stati identificati quattro tipi differenti di virus influenzali, tutti appartenenti alla famiglia Orthomixoviridae: i tipi A e i B, responsabili della sintomatologia influenzale classica; il tipo C, di scarsa rilevanza clinica (generalmente asintomatico); il tipo D, di cui finora non risultano casi di infezione nell’uomo. I virus dell’influenza A sono ulteriormente suddivisi in sottotipi sulla base di differenze molecolari nelle due glicoproteine di superficie emoagglutinina (HA) e neuraminidasi (NA). Alla base della epidemiologia dell'influenza vi è la marcata tendenza di tutti i virus influenzali a variare, cioè ad acquisire cambiamenti nelle proteine di superficie che permettono di aggirare la barriera costituita dalla immunità presente nella popolazione che in passato ha subito l’infezione influenzale.
RSV (Respiratory syncytial virus)
Il virus respiratorio sinciziale umano (human respiratory syncytial virus) è un virus appartenente al genere Orthopneumovirus. La variante umana del virus è l'agente eziologico più importante di infezioni delle basse vie respiratorie nell'infanzia, come bronchiolite e polmonite. Sono stati descritti due gruppi antigenici di virus respiratorio sinciziale, i gruppi A e B, in base alle differenze nella glicoproteina G presente sul capside virale; Le infezioni dovute a ceppi del sottogruppo A appaiono più severe.
L’approccio Wastewater-Based Epidemiology (WBE) nel monitoraggio dei virus respiratori nelle acque reflue
L’ epidemiologia basata sulle acque reflue, rappresenta uno strumento epidemiologico utile per monitorare la presenza di sostanze di interesse epidemiologico, quali ad esempio farmaci, sostanze illegali, prodotti del metabolismo umano, nonché agenti responsabili di malattie infettive (poliovirus, enterovirus, etc.).
È noto dalla letteratura che SARS-CoV-2, i virus dell’influenza e l’ RSV, siano stati ritrovati in campioni di feci sia di pazienti sintomatici che di persone asintomatiche. L’eliminazione dei virus anche attraverso le feci oltre che per via respiratoria, fa sì che si possano rilevare nelle acque reflue in ingresso agli impianti di depurazione rendendo tale matrice decisamente rilevante per le analisi epidemiologiche.
La Commissione Europea, a seguito dell’insorgere della pandemia da COVID-19, ha adottato la raccomandazione (UE) 2021/472, relativa a un approccio comune per l’istituzione di una sorveglianza sistematica del SARS-CoV-2 e delle sue varianti nelle acque reflue nell’Unione europea. Tale documento fornisce indicazioni per l’attuazione del monitoraggio del virus nei reflui urbani, considerandolo — come già evidenziato — un metodo complementare e indipendente rispetto alle altre strategie di sorveglianza sanitaria allora in uso, capace di raccogliere informazioni riferite a un’ampia fascia di popolazione.
La raccomandazione fornisce inoltre indicazioni per il sequenziamento del SARS-CoV-2 nei reflui urbani, con l’obiettivo di monitorare l’emergere di eventuali varianti, seguirne la diffusione e valutarne la persistenza nel tempo a livello di popolazione. In linea con tali indicazioni, nel 2024 l’Unione Europea ha adottato la direttiva (UE) 2024/3019, concernente il trattamento delle acque reflue urbane, con cui invita gli Stati membri a individuare i parametri di sanità pubblica da monitorare. Tra questi rientrano il SARS-CoV-2 e le sue varianti, il virus della poliomielite, i virus influenzali, gli agenti patogeni emergenti e ogni altro indicatore ritenuto rilevante per la tutela della salute pubblica.
L’approccio WBE si è dimostrato uno strumento efficace durante la pandemia da SARS-CoV-2 in quanto ha consentito di:
- valutare la presenza e/o la quantità del virus in un determinato periodo temporale indipendentemente dai soggetti sottoposti a test (tampone) e dai soggetti asintomatici,
- Prevedere in anticipo un picco del contagio;
- monitorare lo sviluppo di focolai di infezione nelle aree servite da un determinato depuratore;
- conoscere le varianti di SARS-CoV-2 circolanti nella popolazione.
Per le ragioni sopracitate, la WBE è considerata un approccio complementare agli attuali sistemi di sorveglianza delle malattie infettive.
Il Centro Regionale di Biologia Ambiente Salute di Arpa Piemonte ha cominciato ad indagare la presenza del SARS-CoV-2 nelle acque reflue a partire dal 2020 e da aprile 2021, in collaborazione con i Servizi Territoriali di Arpa Piemonte, ha condotto un programma settimanale di sorveglianza ambientale sulle acque reflue in ingresso di 14 depuratori Regionali e di sorveglianza genomica sulle acque reflue in ingresso di 4 di questi depuratori (Figura 2). Da luglio 2023 il monitoraggio ambientale si è focalizzato su 4 depuratori (Castiglione Torinese, Novara, Cuneo ed Alessandria) e da aprile 2024, la sorveglianza è eseguita sul depuratore di Castiglione Torinese.
Il monitoraggio del virus dell’influenza A e B e dell’RSV, invece, segue la tempistica dalla sorveglianza RespiVirNet dell’Istituto Superiore di Sanità iniziando nella settimana 42 dell’anno fino alla settimana 17 dell’anno successivo. Per questi virus, il monitoraggio è stato svolto sui depuratori di Castiglione Torinese, Alessandria, Cuneo e Novara per la stagione 2022/2023, sui depuratori di Castiglione Torinese e Novara per le stagioni 2023/2024 e su Castiglione Torinese per la stagione 2024/2025 e 2025/2026.
Dal 2024, i dati della sorveglianza ambientale e genomica sono condivisi con il SEREMI (Servizio di riferimento regionale di Epidemiologia per la sorveglianza, la prevenzione e il controllo delle malattie infettive) e l’ASL Città di Torino, promotori del programma di monitoraggio SIPREV (Sistema di sorveglianza integrata degli agenti patogeni virali respiratori in ambito ospedaliero, territoriale e ambientale in Piemonte).
Le informazioni ottenute con le due tipologie di sorveglianza hanno consentito di avere a disposizione un quadro completo e approfondito della situazione pandemica a livello regionale e seguirne l’evoluzione nel tempo.
Risorse e informazioni aggiuntive
Kuldeep D. et al., Coronavirus Disease 2019 –COVID-19, doi: 10.1128/CMR.00028-20 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32580969/
EpiCentro - L'epidemiologia per la sanità pubblica https://www.epicentro.iss.it/influenza/influenza
Binns E. et al., Influenza and respiratory syncytial virus during the COVID-19 pandemic: Time for a new paradigm? Pediatr Pulmonol. 2022 Jan;57(1):38-42. doi: 10.1002/ppul.25719. Epub 2021 Oct 13 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34644459/
Aravind N. et al., Gastrointestinal symptoms and fecal shedding of SARS-CoV-2 RNA suggest prolonged gastrointestinal infection doi: 10.1016/j.medj.2022.04.001 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35434682/
Furukawa, N.W., et al., Evidence supporting transmission of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 while presymptomatic or asymptomatic. Emerg. Infect. Dis. 2020 (26), E1–E6 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32364890/
Tindale, L.C. et al., 2020. Evidence for transmission of covid-19 prior to symptom onset. Elife 9, 1–34. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32568070/
RACCOMANDAZIONE (UE) 2021/472 DELLA COMMISSIONE del 17 marzo 2021, https://eur-lex.europa.eu/legal-content/IT/TXT/PDF/?uri=CELEX:32021H0472
Robotto A. et al., Wastewater-based SARS-CoV-2 environmental monitoring for Piedmont, Italy. Environmental Research. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34419466/