Wastewater Based Epidemiology dan Persebaran SARS-CoV-2 di Komunitas
Seiring dengan berkembangnya kasus COVID-19, saat ini dibutuhkan metode surveilans yang mampu memberikan data persebaran penyakit COVID-19 terutama dalam komunitas dikarenakan bervariasinya gejala klinis yang muncul pada individu dengan positif COVID-19. Tidak sedikit juga kasus COVID-19 yang tanpa gejala sehingga sulit untuk ditelusuri dan dicatat dalam penambahan jumlah kasus positif. Wastewater based epidemiology atau sering disingkat sebagai WBE merupakan salah satu metode surveilans yang dapat digunakan sebagai alat untuk mengetahui persebaran penyakit pada level komunitas. Tidak hanya itu, hasil dari WBE juga dapat berfungsi sebagai peringatan dini sebelum terjadinya ledakan kasus di suatu daerah. Mengapa demikian?
Prinsip dasar dari WBE yaitu mengidentifikasi maupun mengukur konsentrasi substansi kimia atau biologis pada air limbah, dimana hasilnya dapat memberikan gambaran terkait kondisi kesehatan suatu populasi. Pada kasus COVID-19, virus SARS-CoV-2 dapat ditemukan pada feses pasien positif, hal ini kemungkinan besar disebabkan oleh kemampuan virus menginfeksi sel – sel pada usus yang memiliki reseptor ACE2. Hasil penelitian lain menyebutkan bahwa SARS-CoV-2 dapat ditemukan pada feses dari individu dengan positif COVID-19 baik yang memiliki gejala dan yang tidak bergejala. Penemuan ini mengindikasikan bahwa ada kemungkinan besar SARS-CoV-2 dapat terdeteksi di air limbah.
Sumber air limbah yang dapat dicek bisa berasal dari berbagai lokasi salah satunya IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbah) dimana air limbah dari berbagai titik ditampung dan diolah. Air limbah yang dikumpulkan biasanya berasal dari berbagai sumber seperti misalnya limbah domestik yang berasal dari beberapa rumah tangga hingga limbah non-domestik sehingga hasil analisis dari sampel air limbah diharapkan dapat merepresentasikan keadaan pada wilayah yang termasuk dalam cakupan area instalasi pengolahan limbah tersebut.
Tidak terkecuali dengan pandemi COVID-19, metode WBE juga dapat digunakan untuk surveilans persebaran SARS-CoV-2 pada suatu wilayah tertentu hingga sebagai peringatan dini terkait ledakan kasus COVID-19. Semenjak ditetapkan sebagai pandemi 1 tahun yang lalu, beberapa negara sudah mulai menerapkan WBE untuk membantu pembuat kebijakan mengevaluasi apakah keputusan yang diambil terkait pencegahan maupun penanggulangan penyebaran COVID-19 efektif atau tidak. Seperti misalnya di kota Houston, dimana di bulan Maret, varian U.K SARS-CoV-2 (B.1.1.7) ditemukan pada 31 dari 39 lokasi pengolahan air limbah, jumlah ini meningkat jika dibandingkan dengan penemuan di bulan Februari dimana ada 21 lokasi pengolahan air limbah yang terdeteksi terdapat varian B.1.1.7 SARS-CoV-2. Informasi tersebut mengindikasikan bahwa terjadi peningkatan persebaran varian B.1.1.7 SARS-CoV-2 pada wilayah yang pembuangan limbahnya termasuk dalam 31 lokasi tersebut.
Berdasarkan rekomendasi CDC, ada dua tipe sampel air limbah yang dapat dijadikan sebagai sampel yaitu air limbah yang belum diolah atau mendapat perlakuan (influent) dan primary sludge yang berupa padatan. Perubahan konsentrasi SARS-CoV-2 pada kedua sampel ini terbukti berbanding lurus dengan penambahan atau pengurangan kasus COVID-19 pada daerah cakupan pembuangan air limbah. Untuk metode sampling, CDC menganjurkan untuk mengambil sampel komposit (composite sample) dimana sampel air limbah diambil pada beberapa frekuensi waktu tertentu dalam satu periode, misalnya selama 24 jam. Sampel komposit dinilai lebih dapat merepresentasikan limbah feses komunitas dibandingkan dengan pengambilan sampel satu waktu saja (grab sample).
Tahapan selanjutnya setelah pengambilan sampel adalah isolasi RNA. Salah satu kendala deteksi atau kuantifikasi virus dari sampel air limbah adalah tipe sampel yang kompleks secara kimiawi dan biologis. Selain itu, konsentrasi virus pada jenis sampel seperti ini biasanya rendah sehingga membutuhkan tahapan dimana sejumlah besar sampel harus dikonsentrasikan terlebih dahulu untuk mendapatkan jumlah virus yang dapat terdeteksi dengan metode qRT-PCR. Untuk itu dibutuhkan kit ekstraksi RNA yang memang dikhususkan untuk mengisolasi RNA dari sampel lingkungan.
Zymo Environ Water RNA Kit merupakan salah satu produk ekstraksi RNA yang dikhususkan untuk pengerjaan sampel air termasuk air limbah. Zymo Environ Water RNA Kit dapat meningkatkan viral enrichment, menonaktifkan patogen dalam sampel, dan menghilangkan inhibitor PCR sehingga cocok untuk mempersiapkan sampel sebelum dilanjutkan ke downstream application. Dengan Water Concentrating Buffer (WCB), penambahan jumlah SARS-CoV-2 hingga 8 kali lipat dapat diperoleh dari 5 ml sampel air, air limbah, sludge¸ hingga biofilm. Hasil isolasi RNA yang memenuhi standar sangat penting untuk mendapatkan hasil PCR yang valid dan akurat. Pemilihan kit ekstraksi yang tepat dapat membantu meningkatkan akurasi surveilans persebaran virus sehingga dapat membantu mencegah maupun menanggulangi kejadian COVID-19 pada suatu wilayah.
Sumber:
Aguiar-Oliveira, M. L., Campos, A., R Matos, A., Rigotto, C., Sotero-Martins, A., Teixeira, P., & Siqueira, M. M. (2020). Wastewater-Based Epidemiology (WBE) and Viral Detection in Polluted Surface Water: A Valuable Tool for COVID-19 Surveillance-A Brief Review. International journal of environmental research and public health, 17(24), 9251. https://doi.org/10.3390/ijerph17249251
CDC. (2020, December 28). Implementing Wastewater Surveillance. Retrieved from National Wastewater Surveillance System (NWSS): https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/cases-updates/wastewater-surveillance.html
Houston Health Department. (2021, March 8). Houston Health Department. Retrieved from More Contagious Variant Of Virus That Causes COVID-19 Widespread In Houston Wastewater: http://www.houstontx.gov/health/NewsReleases/more-contagious-variant-of-covid-19-widespread-in-houston-wastewater.html
Larsen, D.A., Wigginton, K.R. Tracking COVID-19 with wastewater. Nat Biotechnol 38, 1151–1153 (2020). https://doi.org/10.1038/s41587-020-0690-1
Zahedi, A., Monis, P., Deere, D. et al. Wastewater-based epidemiology—surveillance and early detection of waterborne pathogens with a focus on SARS-CoV-2, Cryptosporidium and Giardia. Parasitol Res (2021). https://doi.org/10.1007/s00436-020-07023-5
Zymo Research. (2021). Zymo Environ Water RNA Kit. Retrieved from Zymo Research: https://www.zymoresearch.com/products/zymo-environ-water-rna-kit
(Monika Nanda, PT Genetika Science Indonesia)