Ankara ili atık su arıtma tesisinden Ekim 2020-Nisan 2021 tarihleri arasında gönderilen atık su numunelerinde SARS-CoV-2 varlığının tespiti

GİRİŞ ve AMAÇ: COVID-19, şiddetli akut solunum yolu sendromu koronavirüsü 2’nin (SARS-CoV-2) neden olduğu ve küresel ölçekte yayılan bir enfeksiyon hastalığıdır. Başlıca bulaşma yolu solunum damlacıkları ve aerosoller olmakla birlikte, semptomatik ve asemptomatik bireylerin dışkılarında SARS-CoV-2 RNA’sının saptanması, dışkı-ağız yoluyla bulaşma olasılığını ve şehir atık sularında virüsün izlenebilirliğini gündeme getirmiştir. Bu kapsamda atık su temelli epidemiyoloji (wastewater-based epidemiology, WBE), toplumdaki virüs dolaşımının izlenmesine ve enfeksiyon yaygınlığındaki değişimlerin belirlenmesine yardımcı olan bir erken uyarı yaklaşımı olarak önem kazanmıştır. Bu çalışmada, Ankara’daki şehir atık sularında SARS-CoV-2 RNA’sının araştırılması ve atık sulardaki virüs konsantrasyonlarının salgının seyriyle ilişkisinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır.

YÖNTEM ve GEREÇLER: Çalışma, Ankara’nın sekiz merkez ilçesine hizmet veren Ankara Merkez (Tatlar) Atık Su Arıtma Tesisi’nde gerçekleştirilmiştir. Ekim 2020-Nisan 2021 tarihleri arasında tesisten toplam 23 giriş suyu örneği alınmıştır. Soğuk zincir koşullarında laboratuvara ulaştırılan örneklerdeki virüs partikülleri polietilen glikol (PEG) 8000 çöktürme yöntemiyle yoğunlaştırılmıştır. RNA izolasyonu IDEXX Water DNA/RNA Magnetic Bead Kit kullanılarak gerçekleştirilmiş; SARS-CoV-2 RNA’sı, IDEXX Water SARS-CoV-2 RT-PCR Test ve Rotor-Gene Q cihazı kullanılarak gerçek zamanlı ters transkripsiyon-polimeraz zincir reaksiyonu yöntemiyle analiz edilmiştir. Nicel değerlendirme, ATCC VR-3276SD sentetik SARS-CoV-2 RNA standardı kullanılarak 10³-105 kopya aralığında hazırlanan üç noktalı standart eğri üzerinden yapılmıştır.

BULGULAR: İncelenen 23 atık su örneğinin 13 (%56,5)’ünde SARS-CoV-2 RNA’sı saptanmıştır. Pozitif örneklerdeki virüs konsantrasyonları 13,67-628,65 kopya/L arasında değişmiştir. En yüksek konsantrasyon Ekim 2020’de, en düşük konsantrasyon ise Ocak 2021’de belirlenmiştir. 6 Ocak-18 Mart 2021 tarihleri arasında alınan örneklerde SARS-CoV-2 RNA’sı saptanmamış ve bu dönem ülke genelindeki vaka sayılarındaki azalmayla paralellik göstermiştir. Mart sonu ve Nisan 2021’de vaka sayılarının artmasına paralel olarak atık sulardaki SARS-CoV-2 konsantrasyonlarının yeniden yükseldiği gözlenmiştir.

TARTIŞMA ve SONUÇ: Şehir atık sularında SARS-CoV-2 RNA’sının saptanabildiğini gösteren bulgular, WBE’nin salgınların izlenmesinde kullanılabilecek etkili bir tamamlayıcı yaklaşım olduğunu ortaya koymuştur. Atık sularda bulunan deterjan ve dezenfektan gibi kimyasalların virüsün saptanmasını güçleştirebileceği dikkate alınarak örnek hacminin artırılması ve yoğunlaştırma yöntemlerinin geliştirilmesi önerilmektedir. Atık su temelli epidemiyolojik izlemin rutin olarak uygulanması, salgın potansiyeli taşıyan patojenlerin erken dönemde saptanmasına ve halk sağlığı müdahalelerinin etkinliğinin değerlendirilmesine katkı sağlayabilir. Bu yaklaşımın epidemiyolojik izlem sistemlerine entegrasyonu için standartlaştırılmış ve sistematik çalışmalara gereksinim bulunmaktadır.

Anahtar Kelimeler: SARS-CoV-2, atık su, virüs, salgın

Determination of the presence of SARS-CoV-2 in wastewater samples taken from wastewater treatment plant in Ankara province (October 2020-April 2021)

INTRODUCTION: COVID-19 is an infectious disease caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) that has spread globally. Although respiratory droplets and aerosols are the primary routes of transmission, the detection of SARS-CoV-2 RNA in the feces of symptomatic and asymptomatic individuals has raised the possibility of fecal-oral transmission and demonstrated the potential for monitoring the virus in municipal wastewater. In this context, wastewater-based epidemiology (WBE) has gained importance as an early warning approach that can help monitor viral circulation in communities and identify changes in infection prevalence. This study aimed to investigate SARS-CoV-2 RNA in municipal wastewater in Ankara and evaluate the relationship between viral concentrations in wastewater and the course of the pandemic.

METHODS: The study was conducted at the Ankara Central (Tatlar) Wastewater Treatment Plant, which serves eight central districts of Ankara. A total of 23 influent wastewater samples were collected from the plant between October 2020 and April 2021. The samples were transported to the laboratory under cold-chain conditions, and viral particles were concentrated using the polyethylene glycol (PEG) 8000 precipitation method. RNA was extracted using the IDEXX Water DNA/RNA Magnetic Bead Kit. SARS-CoV-2 RNA was analyzed by real-time reverse transcription-polymerase chain reaction using the IDEXX Water SARS-CoV-2 RT-PCR Test and a Rotor-Gene Q instrument. Quantification was performed using a three-point standard curve prepared with the ATCC VR-3276SD synthetic SARS-CoV-2 RNA standard over a range of 10³-105 copies.
RESULTS: SARS-CoV-2 RNA was detected in 13 (56.5%) of the 23 wastewater samples examined. Viral concentrations in the positive samples ranged from 13.67 to 628.65 copies/L. The highest concentration was detected in October 2020, whereas the lowest was detected in January 2021. SARS-CoV-2 RNA was not detected in samples collected between January 6 and March 18, 2021, coinciding with a decline in the number of cases reported nationwide. In late March and April 2021, SARS-CoV-2 concentrations in wastewater increased again in parallel with the rise in reported case numbers.
DISCUSSION AND CONCLUSION: The findings demonstrated that SARS-CoV-2 RNA could be detected in municipal wastewater and that WBE could serve as an effective complementary approach to outbreak surveillance. Considering that chemicals such as detergents and disinfectants in wastewater may interfere with viral detection, increasing sample volumes and improving concentration methods are recommended. Routine implementation of wastewater-based epidemiological surveillance may contribute to the early detection of pathogens with outbreak potential and the evaluation of the effectiveness of public health interventions. Standardized and systematic studies are needed to integrate this approach into epidemiological surveillance systems.

Keywords: SARS-CoV-2, wastewater, virus, outbreak