Je leest:

Rioolwater als waarschuwingssysteem voor coronabesmettingen

Rioolwater als waarschuwingssysteem voor coronabesmettingen

Veelbelovende detectiemethode, maar nog niet in gebruik

Auteur: | 27 mei 2020

De concentratie van het coronavirus in rioolwater is een indicatie voor het aantal personen met covid-19, en dus geschikt om het effect van de versoepelingen van de lockdown in de gaten te houden. Maar het is nog te vroeg om dit meetinstrument al in te zetten, zeggen experts.

Het is één van de prangendste vragen waar Nederland deze dagen mee in zijn maag zit: Welke invloed hebben de versoepelingen van de lockdown op het aantal mensen dat een coronabesmetting oploopt?

Omdat de ziekte een incubatietijd van gemiddeld vijf tot zes dagen heeft en het daarna vaak nog een week duurt voor eventuele klachten verergeren, zal het effect telkens pas een kleine twee weken na een nieuwe maatregel in de ziekenhuizen merkbaar zijn. Dat is lang, voor een virus dat zich exponentieel verspreidt en dus in korte tijd snel om zich heen kan grijpen. En ja, we kunnen testen of mensen besmet zijn, maar dat gebeurt momenteel op veel te kleine schaal om het naar landelijke cijfers te vertalen.

Toch is er een plek waar het effect van de maatregelen wél meteen te zien is: het riool. Het virus blijkt bij veel mensen namelijk in de ontlasting terecht te komen. Gevaarlijk is dat hoogst waarschijnlijk niet – het virus blijft er niet intact, en is verdwenen als het water door de rioolwaterzuiveringsinstallatie is geweest. Maar omdat wetenschappers gen-deeltjes (RNA) van het virus in het ongezuiverde water kunnen detecteren, zou rioolwateronderzoek best eens het vroege waarschuwingssysteem kunnen zijn waar we op zitten te wachten. Waarschijnlijk zit er een dag of twee tussen het moment van besmetting en een meetbaar signaal in het rioolwater, al weet men dat niet helemaal zeker.

Stijgt de besmettingsgraad onder de mensen die op een bepaalde rioolwaterzuivering zijn aangesloten, dan stijgt de RNA-concentratie in het rioolwater mee. Door het rioolwater dagelijks te analyseren, herken je plaatselijke uitbraken dus in een vroeg stadium.

Uitgelicht door de redactie

Biologie
‘Herstellen van ’milde’ corona kost ook veel tijd’

Geowetenschappen
Zes vragen over de hitte in Siberië

Astronomie
Lekker lezen in de achtertuin

Concentratie

Zo ver is het echter nog niet, zegt woordvoerder Hans Ruijgers van wateronderzoeksinstituut KWR aan de telefoon. Sinds begin februari meten wetenschappers van dit instituut, samen met collega’s van de waterschappen, de variaties in de concentratie van het virus-RNA in de rioolwaterzuiveringsinstallaties van zes Nederlandse steden en op Schiphol. Die blijken inderdaad mee te bewegen met de variaties in het aantal gerapporteerde coronagevallen. “We kunnen onze metingen niet rechtstreeks vertalen in het aantal besmette personen, maar wel zien of dat aantal toeneemt of afneemt”, aldus Ruijgers.

De afname van het aantal besmettingen sinds half april lijkt in het riool echter sneller te gaan dan de metingen van de GGD uitwijzen, vertelt microbioloog Gertjan Medema van het KWR in een filmpje op de website van het waterinstituut. Dat kan komen doordat er nogal wat verloop zit in het aantal testen per dag, maar er zijn ook andere oorzaken te bedenken, zoals een vertraging tussen de besmetting en het moment dat mensen zich melden. De correlatie met de afname in de ziekenhuismeldingen is duidelijker, vertelt Medema desgevraagd, “en dat is ook het belangrijkste gegeven voor een eventueel nationaal corona-dashboard”.

Grafiek van de door het KWR gemeten corona-RNA concentratie in het riool (rood), het aantal vastgestelde corona-besmettingen (blauw) en het aantal ziekenhuisopnames ivm een corona-besmetting (grijs) in Amsterdam
Gertjan Medema, KWR

Ook het RIVM doet onderzoek aan het coronavirus in het rioolwater, in opdracht van het ministerie van VWS. Sinds 1 april meten onderzoekers van het RIVM de virusconcentratie in het afvalwater wekelijks op 29 locaties in Nederland, om zo de verspreiding van het coronavirus in kaart te brengen. Binnenkort komen ook zij met een publicatie over de voorlopige resultaten (stay tuned!).

Voorspellende waarde

In de grafieken van KWR zit tussen de meetpunten steeds een week. Tijdens het begin van de epidemie, toen het aantal besmettingen snel toenam, liep het signaal in het riool voor op dat van de ziekenhuisopnames. “In sommige gemeentes liep het signaal zelfs voor op de eerste ziektemeldingen”, zegt Medema.

Zo vonden de waterwetenschappers in het afvalwater van Amersfoort en Terschelling al sporen van het virus voor de eerste covid-19-patiënten zich aandienden. Een week na het eerste bevestigde corona-geval in Nederland troffen de onderzoekers het virus aan in het rioolwater van vijf van de zeven riolen waar ze aan het meten waren. Het landelijk aantal ziekenhuisopnames stond toen pas op veertien patiënten; de meetmethode is dus zeer gevoelig.

Buitenland

Dat beeld wordt bevestigd door onderzoeken in andere landen. Ook in Parijs, Australië en Massachusetts zagen onderzoekers de RNA-concentratie met de besmettingen oplopen – al ging dat in Massachusetts veel sneller dan je op grond van het aantal positief geteste patiënten zou verwachten. Dat hoeft niet te komen door het testbeleid, schrijven de Amerikaanse onderzoekers in hun artikel: hoeveel virus er in de ontlasting terecht komt en hoe lang dat gebeurt, kan per persoon verschillen.

Bovendien moet rekening gehouden worden met de tijd tussen het toiletbezoek en het moment dat het rioolwater bij de zuiveringsinstallatie arriveert – hetgeen tot enkele dagen kan oplopen. En met het weer: bij veel regen raakt het rioolwater verdund, en wordt de virusconcentratie dus lager.

De meest veelbelovende onderzoeksresultaten zijn vooralsnog waarschijnlijk die van vorige week uit Connecticut in de Verenigde Staten. Hier zagen wetenschappers de concentratie corona-RNA in het riool zeven dagen voorlopen op het aantal positief geteste patiënten, en drie dagen op het aantal ziekenhuisopnames. De Amerikaanse onderzoekers hadden dan ook een groot gegevensbestand: zij deden dagelijks metingen aan het nog onbewerkte slib van een riool waar ongeveer 200 duizend mensen op aangesloten waren. Bij de meeste andere onderzoeken deed men minder vaak metingen, aan rioolsystemen met minder aansluitingen, en aan water dat al een eerste bewerking ondergaan had, waardoor de poep- (en dus virus-)concentraties lager waren.

In Connecticut loopt de curve die de hoeveelheid RNA in het riool beschrijft een week voor op het aantal met een test vastgestelde corona-patienten.

Nog niet in gebruik

En nu? Kan er in Nederland al bijna een onderzoek landelijk worden uitgerold, opdat Rutte dagelijks niet alleen naar het aantal ziekenhuisopnames, maar ook naar de rioolcijfers kan kijken? “Wij meten slechts op een aantal locaties, en gaan nu verder in Europees verband”, zegt Ruijgers. “Wel sturen we onze resultaten steeds door naar het RIVM, die het landelijke onderzoek in opdracht van het ministerie verzorgt.”

Ook de methode van het RIVM wordt nog niet als beleidsinstrument gebruikt. Daarvoor is het nu nog te vroeg, zegt persvoorlichter Coen Berends. “We komen zeer binnenkort met resultaten – maar we hebben het daarbij wel over het over een pilot die nog niet klaar is.” Eerst willen de onderzoekers op basis van meer gegevens zeker weten dat de riooldata in de pas lopen met andere monitoringsinstrumenten. Berends: “We kunnen de inzet van een instrument niet adviseren op het idee dat dit wel nuttig zal zijn of dat het veelbelovend is.”

Premier Rutte en minister Hugo de Jonge lijken er intussen alvast in te geloven: op hun veelbesproken corona-dashboard is al een knop voor de riooldata gereserveerd.

Het rioolwateronderzoek is in de presentaties die het RIVM voor de Tweede Kamer verzorgt alvast meegenomen.
RIVM (Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu)

Hoe werkt het?

Bij een deel van de mensen die een corona-besmetting oplopen, komt het virus SARS-CoV2 in de ontlasting terecht, en uiteindelijk dus in het riool. In het lab wordt het rioolwater eerst enkele malen gecentrifugeerd, waarbij de virusdeeltjes zich concentreren en dus makkelijker te detecteren zijn. Daarna kijkt men of het virus aanwezig is, op dezelfde manier waarop dat gebeurt bij het individueel testen van mensen die denken dat ze covid-19 hebben.

Het RNA dat zich in het virus bevindt wordt met behulp van een enzym in zo’n test omgezet in DNA, en vervolgens wordt een kettingreactie opgestart waarbij dit DNA zichzelf telkens opnieuw kopieert, tot het signaal meetbaar is. Hoe eerder (dus na hoe veel keer kopiëren) dat het geval is, hoe hoger de beginconcentratie kennelijk geweest is.

Waar je bij een individuele test ziet of een patiënt besmet is of niet, breng je met het testen van rioolwater de besmettingsgraad van een hele bevolkingsgroep (meestal een stad of gemeente) in kaart.

KWR-onderzoeker Goffe Elsinga analyseert de concentratie corona-RNA in de rioolwatersamples.
KWR, Nieuwegein

Bronnen

(Let op: Om corona-gerelateerd onderzoek snel toegankelijk te maken, worden veel artikelen hierover al publiek gemaakt voor ze door de peer-review zijn gegaan – dus voor ze zijn goedgekeurd door kritische experts. In deze publicatielijst geldt dat voor de papers op MedRXiv.)

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 27 mei 2020

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.