DOI: https://doi.org/10.3389/fpubh.2025.1675742
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41626364
تاريخ النشر: 2026-01-16
المؤلف: Maarten de Jong وآخرون
الموضوع الرئيسي: كشف واختبار SARS-CoV-2
نظرة عامة
تسلط هذه المراجعة الضوء على أهمية مراقبة مياه الصرف الصحي والبيئة (WES) في الكشف السريع عن عوامل الأمراض المعدية، لا سيما في سياق استجابات الصحة العامة. من خلال تحليل الأدبيات التي تمت مراجعتها من قبل الأقران والتي نُشرت حتى 31 يوليو 2024، تحدد المراجعة 49 دراسة أبلغت عن إجراءات الصحة العامة التي أثارتها WES المتعلقة بالعوامل الممرضة البشرية. ركزت الغالبية العظمى من هذه الدراسات على SARS-CoV-2 (82%) وتم إجراءها بشكل أساسي في المناطق ذات الدخل المرتفع، حيث كانت السكان الحضريين هم الفئة المستهدفة الرئيسية. ومن الجدير بالذكر أن السلطات المحلية كانت أكثر مشاركة في مبادرات WES مقارنة بالوكالات الوطنية.
تشير النتائج إلى أن 75% من الدراسات نفذت على الأقل إجراءين من إجراءات الصحة العامة، حيث كانت التدابير التفاعلية مثل الاختبار، والعزل، وتتبع المخالطين هي الأكثر شيوعًا. كما تم الإشارة إلى إجراءات السيطرة على الأمراض بشكل استباقي والتواصل في مجال الصحة العامة. منهجيًا، كانت طرق أخذ العينات الأسبوعية وأخذ العينات المركبة شائعة، حيث أثبتت أخذ عينات من فتحات المجاري أنها أكثر فعالية في تحفيز إجراءات الصحة العامة مقارنة بأخذ العينات من محطات المعالجة. على الرغم من أن المراقبة طويلة الأجل كانت تُذكر غالبًا، إلا أنها نادرًا ما كانت مستدامة، وبينما كانت التحليلات الكمية والجزيئية شائعة، كانت تقنيات التسلسل تُستخدم بشكل نادر. تؤكد هذه المراجعة على إمكانية WES كأداة قيمة في الصحة العامة، بينما تسلط الضوء أيضًا على مجالات التحسين في تنفيذها واستدامتها.
مقدمة
تؤكد المقدمة على الحاجة الملحة للكشف الفعال والسريع عن عوامل الأمراض المعدية أثناء تفشيها لتسهيل التدخلات المستهدفة في الصحة العامة. تواجه طرق المراقبة التقليدية، التي تعتمد على البيانات السريرية مثل تقارير الحالات والاختبارات التشخيصية، قيودًا بسبب الحواجز في الوصول إلى الرعاية الصحية، وتأخيرات في جمع البيانات، وتحت الإبلاغ عن الحالات الخفيفة. وبالتالي، هناك طلب ملح على أساليب الكشف المبتكرة، لا سيما في البيئات ذات الموارد العالية والمنخفضة.
تظهر مراقبة مياه الصرف الصحي والبيئة (WES) كبديل واعد، مما يسمح بالمراقبة غير التداخلية للعوامل الممرضة من خلال أخذ عينات مياه الصرف الصحي. تعزز هذه الطريقة قدرات الكشف المبكر، حتى للحالات غير العرضية، وقد أثبتت فعاليتها في تتبع عوامل ممرضة متنوعة، بما في ذلك فيروس شلل الأطفال وSARS-CoV-2. لقد سلطت جائحة COVID-19 الضوء بشكل أكبر على قيمة WES كأداة سريعة وفعالة من حيث التكلفة لإدارة التفشي. على الرغم من إمكانياتها، تفتقر إلى نظرة شاملة على استجابات الصحة العامة للكشف عن العوامل الممرضة في مياه الصرف الصحي. تهدف هذه المراجعة إلى سد هذه الفجوة من خلال تقييم إجراءات الصحة العامة المتعلقة بـ WES، بما في ذلك استراتيجيات أخذ العينات وطرق التحليل، مع اقتراح تحسينات لتطبيقها في السيطرة على الأمراض المعدية.
طرق
توضح قسم الطرق في هذه المراجعة البروتوكول المسجل في سجل PROCEED للوصول المفتوح وتلتزم بإرشادات PRISMA-ScR. تم تضمين ما مجموعه 49 منشورًا، مما يكشف أن أخذ العينات المركبة (67%) كانت الطريقة السائدة لأخذ عينات مياه الصرف الصحي، تليها أخذ العينات المفاجئة (29%) وأخذ العينات السلبية (6%). كانت المواقع الأكثر أخذًا للعينات هي محطات معالجة مياه الصرف الصحي وفتحات المجاري (35% لكل منهما)، مع كون أخذ العينات الأسبوعية (57%) أكثر شيوعًا من أخذ العينات اليومية (29%). استخدمت التحليلات بشكل أساسي الكشف الكمي (71%)، حيث كانت التقنيات الجزيئية (82%) هي الأكثر استخدامًا، بينما كانت الحمولة الفيروسية هي مقياس النتيجة الرئيسي المبلغ عنه (55%).
تسلط المراجعة أيضًا الضوء على العلاقة بين طرق أخذ عينات مياه الصرف الصحي وإجراءات الصحة العامة اللاحقة. ومن الجدير بالذكر أن أخذ العينات المركبة كان مرتبطًا بمختلف الإجراءات، بما في ذلك إشعارات الاختبار (n = 18) ورسائل الصحة العامة (n = 11). ومن المثير للاهتمام، أنه بينما تم أخذ عينات من محطات معالجة مياه الصرف الصحي وفتحات المجاري بشكل متساوٍ، أفادت الدراسات التي استخدمت عينات من الفتحات بزيادة قدرها 74% في إجراءات الصحة العامة. اختلفت طبيعة هذه الإجراءات مع مدة أخذ العينات؛ كانت فترات أخذ العينات القصيرة (1-100 يوم) مرتبطة بتدابير السيطرة على الأمراض التفاعلية، بينما كانت الفترات الأطول (≥300 يوم) تحول التركيز نحو رسائل الصحة العامة واستراتيجيات التدخل. بشكل عام، تؤكد النتائج على الدور الحاسم لتحليل مياه الصرف الصحي في إبلاغ استجابات الصحة العامة.
النتائج
في هذه الدراسة، أسفرت عملية البحث الشاملة عن 10,199 مقالة علمية. بعد إزالة 5,627 مقالة بسبب التكرار وعدم الامتثال لمعايير الإدراج، كانت 4,572 دراسة مؤهلة لفحص العنوان والملخص. بعد ذلك، تم استبعاد 4,489 دراسة لأسباب متنوعة، بما في ذلك عدم التركيز على إجراءات الصحة العامة (n = 2,754)، وعدم الصلة بالأمراض المعدية (n = 740)، وفئات أخرى مثل المراجعات المنهجية والمقالات غير المراجعة من قبل الأقران، مما ترك 83 دراسة للمراجعة الكاملة للنص.
خلال مراجعة النص الكامل، تم استبعاد 34 دراسة إضافية لأسباب مشابهة، مما أسفر عن إدراج نهائي لـ 49 دراسة في المراجعة. تسلط هذه العملية الدقيقة للاختيار الضوء على التحديات في تحديد الأدبيات ذات الصلة ضمن المجالات المحددة لإجراءات الصحة العامة المتعلقة بالأمراض المعدية والمياه والصرف الصحي والنظافة (WES).
المناقشة
في هذا القسم، يناقش المؤلفون التعريفات والمنهجيات المستخدمة في مراجعتهم لإجراءات الصحة العامة المستندة إلى مراقبة مياه الصرف الصحي (WES) للكشف عن العوامل الممرضة. يعرفون المصطلحات الرئيسية مثل “الكشف عن العوامل الممرضة في مياه الصرف الصحي”، “إجراءات الصحة العامة”، و”أخذ عينات وتحليل مياه الصرف الصحي”، مما يضع إطارًا لفهم العلاقة بين تحليل مياه الصرف الصحي والتدخلات الصحية العامة. كانت استراتيجية البحث في الأدبيات تتضمن مراجعة شاملة لقواعد البيانات من يناير 2014 إلى يوليو 2024، مع التركيز على الدراسات التي ربطت بشكل صريح WES بإجراءات الصحة العامة، مع استبعاد الأدبيات غير المراجعة من قبل الأقران والدراسات التي تفتقر إلى نتائج الصحة العامة ذات الصلة.
حددت المراجعة 49 دراسة، أجريت بشكل أساسي في أمريكا الشمالية خلال جائحة COVID-19، مع التركيز على السكان الحضريين. تكشف النتائج أن أكثر إجراءات الصحة العامة شيوعًا بعد الكشف عن العوامل الممرضة تشمل إشعارات الاختبار ورسائل الصحة العامة، مع تأكيد ملحوظ على التدابير التفاعلية بدلاً من الاستباقية. يبرز المؤلفون إمكانية WES لإبلاغ استجابات الصحة العامة في الوقت المناسب، لا سيما في البيئات الحضرية، مع الاعتراف بالقيود مثل حواجز اللغة، واستبعاد الدراسات غير الإنجليزية، ووجود دراسات تركز بشكل كبير على SARS-CoV-2. تؤكد المراجعة على الحاجة إلى مزيد من البحث لاستكشاف التطبيقات الأوسع لـ WES خارج COVID-19 وتعزيز مشاركة أصحاب المصلحة في عمليات اتخاذ القرار في الصحة العامة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fpubh.2025.1675742
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41626364
Publication Date: 2026-01-16
Author(s): Maarten de Jong et al.
Primary Topic: SARS-CoV-2 detection and testing
Overview
This scoping review highlights the significance of wastewater and environmental surveillance (WES) in the rapid detection of infectious disease agents, particularly in the context of public health responses. By analyzing peer-reviewed literature published until July 31, 2024, the review identifies 49 studies that reported on public health actions triggered by WES related to human pathogens. The majority of these studies focused on SARS-CoV-2 (82%) and were predominantly conducted in high-income regions, with urban populations being the primary target demographic. Notably, local authorities were more frequently involved in WES initiatives compared to national agencies.
The findings indicate that 75% of the studies implemented at least two public health actions, with reactive measures such as testing, isolation, and contact tracing being the most common. Proactive disease control actions and public health communication were also noted. Methodologically, weekly sampling and composite sampling methods were prevalent, with manhole sampling proving more effective in prompting public health actions compared to treatment plant sampling. Although long-term surveillance was often mentioned, it was rarely sustained, and while quantitative and molecular analyses were common, sequencing techniques were infrequently employed. This review underscores the potential of WES as a valuable tool in public health, while also highlighting areas for improvement in its implementation and sustainability.
Introduction
The introduction emphasizes the critical need for effective and rapid detection of infectious disease agents during outbreaks to facilitate targeted public health interventions. Traditional surveillance methods, which rely on clinical data such as case reports and diagnostic testing, face limitations due to barriers in healthcare access, delays in data collection, and the underreporting of mild cases. Consequently, there is a pressing demand for innovative detection approaches, particularly in both high- and low-resource settings.
Wastewater and environmental surveillance (WES) emerges as a promising alternative, allowing for the non-invasive monitoring of pathogens through wastewater sampling. This method enhances early detection capabilities, even for asymptomatic cases, and has proven effective in tracking various pathogens, including poliovirus and SARS-CoV-2. The COVID-19 pandemic has further highlighted WES’s value as a rapid and cost-effective tool for outbreak management. Despite its potential, a comprehensive overview of public health responses to pathogen detection in wastewater is lacking. This scoping review aims to fill this gap by assessing public health actions related to WES, including sampling strategies and analysis methods, while also suggesting improvements for its application in infectious disease control.
Methods
The methods section of this scoping review outlines the protocol registered in the PROCEED open access registry and adheres to the PRISMA-ScR guidelines. A total of 49 publications were included, revealing that composite sampling (67%) was the predominant method for wastewater sampling, followed by grab sampling (29%) and passive sampling (6%). The most frequently sampled sites were wastewater treatment plants and sewer manholes (35% each), with weekly sampling (57%) being more common than daily sampling (29%). The analysis predominantly employed quantitative detection (71%), with molecular techniques (82%) being the most utilized, while viral load was the primary outcome measure reported (55%).
The review also highlights the relationship between wastewater sampling methods and subsequent public health actions. Notably, composite sampling was linked to various actions, including test notifications (n = 18) and public health messaging (n = 11). Interestingly, while wastewater treatment plants and sewer manholes were sampled equally, studies using manhole samples reported 74% more public health actions. The nature of these actions varied with sampling duration; shorter sampling periods (1-100 days) were associated with reactive disease control measures, whereas longer durations (≥300 days) shifted focus towards public health messaging and intervention strategies. Overall, the findings underscore the critical role of wastewater analysis in informing public health responses.
Results
In this study, a comprehensive search yielded 10,199 scientific articles. After removing 5,627 articles due to duplicates and non-compliance with inclusion criteria, 4,572 studies were eligible for title and abstract screening. Subsequently, 4,489 studies were excluded for various reasons, including lack of focus on public health actions (n = 2,754), irrelevance to infectious diseases (n = 740), and other categories such as systematic reviews and non-peer-reviewed articles, leaving 83 studies for full-text review.
During the full-text review, an additional 34 studies were excluded for similar reasons, resulting in a final inclusion of 49 studies in the scoping review. This rigorous selection process highlights the challenges in identifying relevant literature within the specified domains of public health actions related to infectious diseases and water, sanitation, and hygiene (WES).
Discussion
In this section, the authors discuss the definitions and methodologies employed in their review of public health actions informed by wastewater surveillance (WES) for pathogen detection. They define key terms such as “pathogen detection in wastewater,” “public health actions,” and “wastewater sampling and analysis,” establishing a framework for understanding the relationship between wastewater analysis and public health interventions. The literature search strategy involved a comprehensive review of databases from January 2014 to July 2024, focusing on studies that explicitly linked WES to public health actions, while excluding non-peer-reviewed literature and studies lacking relevant public health outcomes.
The review identified 49 studies, predominantly conducted in North America during the COVID-19 pandemic, with a focus on urban populations. The findings reveal that the most common public health actions following pathogen detection included test notifications and public health messaging, with a notable emphasis on reactive rather than proactive measures. The authors highlight the potential of WES to inform timely public health responses, particularly in urban settings, while acknowledging limitations such as language barriers, the exclusion of non-English studies, and the predominance of studies focused on SARS-CoV-2. The review underscores the need for future research to explore the broader applications of WES beyond COVID-19 and to enhance stakeholder engagement in public health decision-making processes.