גילוי נגיף כשל חיסוני 1 (HIV-1) במי שפכים מציע גישה חדשה לניטור הנגיף בקהילות. חוקרי מכללת ביילור ועמיתים במוסדות משתפים פעולה מדווחים תקשורת טבע שהשיטה שלהם, הנקראת רצף גנטי לכידת היברידי, מאפשרת להם לנתח גנומים ויראליים בפירוט ולזהות ספציפית אותות ויראליים המגיעים ממי שפכים קהילתיים. ניתוח של אתרים עם נתונים קליניים זמינים הראה שאותות HIV בשפכים עולים בקנה אחד עם מספר האנשים שידוע כי הם חיים עם HIV באותה קהילה, מה שסיפק עדות לכך שאותות HIV בשפכים יכולים לעקוב אחר עומס HIV.
HIV-1 הוא רטרו-וירוס שהדביק 90 מיליון אנשים וגרם ליותר מ-40 מיליון מקרי מוות. למרות ההתקדמות באבחון, אמצעי מניעה וטיפול, HIV-1 ממשיך להתפשט – היו 1.3 מיליון אבחנות חדשות ברחבי העולם בשנת 2023. השליטה ב-HIV היא מאתגרת מכיוון שקשה לזהות אנשים שאינם מאובחנים או שאינם מקבלים טיפול עקבי; קבוצות אלו מהוות 80% מהשידורים החדשים".
ד"ר תומס ג'ורדנו, מחבר שותף מתכתב, ראש המחלקה למחלות זיהומיות ופרופסור לרפואה בביילור
שיטות המעקב הנוכחיות של HIV מסתמכות במידה רבה על אבחנות קליניות ודיווח על עומס נגיפי, אשר תלוי בגישה של אנשים לטיפול. כתוצאה מכך, אנשים שאינם מבקשים או מעכבים פנייה לטיפול רפואי נותרים כמעט בלתי נראים למערכות הבריאות הציבוריות.
"יש צורך דחוף באסטרטגיית מעקב משלימה המסוגלת לזהות זיהומים לא מאובחנים או לא מטופלים", אמר המחבר השותף, ד"ר אנתוני מרסו, פרופסור לווירולוגיה מולקולרית ומיקרוביולוגיה בביילור. "במחקר הנוכחי, אנו מראים שניתוח מי שפכים עשוי להציע את האפשרות למצוא מיקומים גיאוגרפיים עם HIV לא מטופל. זה יעזור לזהות קהילות שבהן משאבים למניעת וטיפול ב-HIV צריכים להיות נוכחים או להגדיל".
ניתוח שפכים פותח לראשונה ב- Baylor למעקב אחר וירוס פוליו באמצע שנות ה-20ה' מֵאָה. במהלך מגיפת COVID-19, ביילור ומשתפי הפעולה חלו בשימוש במעקב אחר שפכים כדי לעקוב אחר וירוס SARS-CoV-2 ברמת האוכלוסייה והקהילה, תוך שיקוף מוצלח של שיעורי המקרים, חיזוי אשפוזים ואפשר זיהוי מוקדם של גרסאות ויראליות חדשות.
מאז מאי 2022, קבוצת ה-Texas Wastewater and Environmental Biomonitoring (TexWEB) הטמיעה רצף ויראלי שבועי לחודש של מי שפכים ברחבי הערים הגדולות בטקסס. תוכנית זו זיהתה כעת יותר מ-400 וירוסים של בני אדם ובעלי חיים בשפכים, אפשרה ניטור וזיהוי מוקדם של התפרצויות ויראליות כולל, וירוס שפעת העופות, mpox וחצבת, ויצרה לוח מחוונים מבוסס רצף לדיווח על בריאות הציבור.
"במחקר הנוכחי, השתמשנו בגישה זו כדי לנתח שפכים שנאספו מ-40 אתרים ב-15 ערים בטקסס מאמצע 2022 ועד סוף 2024. במקום להשתמש בבדיקות שמחפשות רק רצפים גנטיים ספציפיים קצרים של HIV, השתמשנו בגישת רצף מתקדמת שאפשרה לנו לזהות חומר גנטי של HIV ולבחון אילו קטעים של ה-HIV הראשון של ה-HIV היו נוכחים של פרופסור הגנום הראשון של HIV. ומיקרוביולוגיה בביילור.
על פני יותר מ-2,000 דגימות שפכים, חומר גנטי של HIV זוהה שוב ושוב, אם כי ברמות נמוכות, מה שמראה שאכן ניתן למצוא HIV בשפכים באופן עקבי וניתן למדידה. "חשוב להעיר שזה מאוד לא סביר שאותות HIV במי שפכים מייצגים וירוס מדבק", אמר ג'ורדנו. "פרוטוקולי טיהור במעבדות ובמתקני שפכים מפרקים כל וירוס שמגיע לשפכים".
תוצאות לא צפויות
"כאשר הסתכלנו מקרוב על כמה מאותות ה-HIV, גילינו, נראה שהרצפים הגיעו מזני מעבדה שאינם במחזור ולא מנגיפים שמסתובבים בקהילה, מה שהצביע על זיהום", אמר קלארק. "אבל הדבר המעניין הוא שאנחנו לא עובדים עם HIV במעבדה שלנו. זה אומר שכל 'זיהום' היה צריך לקרות לפני שקיבלנו את דגימות השפכים".
לאחר מכן, הצוות בחן מהיכן מגיעים הרצפים הללו ומצא אותם מרוכזים ליד מרכזי רפואה ומחקר.
"ראינו בזה רמז", אמר קלארק. "רצפי HIV מסוימים השייכים לגרסאות HIV שהופצו בשנות ה-80 פותחו לכלי מחקר הנקראים לוקטורים lentiviral. אלה אינם וירוסים חיים אלא קטעים מהחומר הגנטי שלו המשמשים בסוגים רבים של מחקרים. הניתוח המפורט שלנו של רצפי HIV בשפכים מצביע על כך שזיהום lentiviral מפעילות מחקרית מבלבל את הנתונים. כדי לסנן רצף זה, פיתחנו גורם זה פיתחנו גורם של HIV. במחזור (מקורי קהילה) או לא במחזור (מקורי וקטור). מחקר קודם לא חיפש או סינן את האותות האחרים הללו".
לאחר שהחוקרים ביטלו את הגורם המבלבל, הם חשפו קשר משמעותי בין אותות HIV בשפכים לבין HIV מאובחן בקהילות.
"המחקר שלנו מתייחס גם לצורך לשמור על אנונימיות האתר, שחשובה למעקב אחר HIV בהתחשב בסטיגמה מתמשכת והפללה", אמר ג'ורדנו. "יש לנו מרכיב נוסף במחקר הזה – פנייה לקבוצות מיקוד, קהילות, יחידים ותומכים כדי לוודא שאנחנו לוקחים בחשבון את נקודות המבט של אנשים".
"מחקר זה מבסס בסיס למעקב אחר מי שפכים של HIV המבוסס על רצף ומדגיש זיהום וקטור לנטי-ויראלי כגורם מבלבל שמתעלמים ממנו שיש לטפל בו במאמצי ניטור עתידיים של HIV-1 וחיידקים גורמי מחלות אחרים עם עמיתים סינתטיים", אמר מרסו.
גם המחברים הבאים תרמו לעבודה זו: דילן צ'ירמן, האריהארה פראקש, אוסטן טרוולגר, מאט רוס, מייק טיזה, שרה ג'יי. ג'בורניק קריג'ין, ג'ייסון טי קימטה ופיית' א' פלטשר, כולם במכללת ביילור לרפואה. מרלן מקניס ולורן הופקינס נמצאים במחלקת הבריאות של יוסטון. ג'ניפר דיגן, קתרין ל. טרויסי, אריק בורווינקל, קריסטינה מנה ופוקינג וו קשורות למרכז מדעי הבריאות של אוניברסיטת טקסס ביוסטון, ומארק ג'ונסון ודבון גרגורי נמצאים בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת מיזורי.
עבודה זו נתמכה על ידי מענקי NIH R01DA059394 ו-P30AI161943, על ידי SB 1780, 87th Legislature, 2021 Reg. סס. (טקסס 2021), Baylor College of Medicine ו-Alkek Foundation Seed Fund ויו"ר MD Anderson Foundation.
