Nhà vệ sinh kể gì về một thành phố? Dấu vết dịch bệnh trong nước thải

Một mẫu nước thải lấy dưới ký túc xá có thể tiết lộ điều mà bảng thống kê ca bệnh chưa kịp ghi nhận: trong một cộng đồng đang có người nhiễm nhưng chưa xuất hiện triệu chứng. Tháng 8/2020, kết quả dương tính từ nước thải tại một ký túc xá của University of Arizona khiến trường xét nghiệm toàn bộ 311 cư dân và phát hiện hai sinh viên nhiễm COVID-19 nhưng không có triệu chứng. [1]

Câu hỏi trung tâm nằm ở cơ chế rất đời thường: khi con người đi vệ sinh, những dấu vết sinh học đi theo dòng nước. Nếu phòng thí nghiệm tìm thấy vật chất di truyền hoặc vi sinh vật liên quan đến một bệnh trong mẫu chung, các nhà y tế có thêm tín hiệu để biết nguy cơ đang tăng trước khi mọi ca bệnh được xác nhận riêng lẻ. [1]

Mẫu nước thải nói lên điều gì?

Nước thải không kể tên từng người. Nó trộn chất thải của nhiều cư dân trong cùng một khu vực thành một mẫu đại diện cho cả cộng đồng. Các nhà nghiên cứu tìm dấu vết của tác nhân gây bệnh, rồi theo dõi xu hướng giữa những lần lấy mẫu: tín hiệu tăng có thể báo hiệu số người mang mầm bệnh đang tăng; tín hiệu giảm cho thấy chiều hướng ngược lại. Đây là cách đọc dấu vết tập thể, không phải một xét nghiệm chẩn đoán cho từng cá nhân. [1]

Điểm đáng chú ý là mẫu có thể được lấy ở nhiều quy mô. Một nhà máy xử lý nước thải cho bức tranh rộng về thành phố hoặc khu vực; đường ống của một tòa nhà lại cho tín hiệu trong phạm vi hẹp hơn. Quy mô càng nhỏ, khả năng khoanh vùng càng cao, nhưng việc diễn giải cũng dễ chạm đến đời tư hơn. Một ví dụ dễ hình dung: nếu cả khu phố dùng chung một tuyến cống, kết quả chỉ gợi ý tình hình của khu phố, không cho biết căn hộ nào có người bệnh. [1]

Vì sao phát hiện có thể đi trước thống kê?

Xét nghiệm từng người đòi hỏi họ phải đi xét nghiệm, có khả năng tiếp cận dịch vụ và thường phải được lấy mẫu riêng. Người chưa có triệu chứng có thể không biết mình cần xét nghiệm. Ngược lại, nước thải thu nhận dấu vết từ mọi người sử dụng hệ thống, dù họ có chủ động báo bệnh hay không. Một chương trình còn có thể lấy mẫu lặp lại, nhờ đó theo dõi thay đổi gần như liên tục. [1]

Trong đại dịch, lợi thế này đặc biệt rõ ở nơi đông người. Tại Colorado College, giáo sư Andrea Bruder từng mặc đồ bảo hộ, chờ dưới đường ống thoát nước của ký túc xá để lấy mẫu thủ công; xét nghiệm không phát hiện dấu vết coronavirus trong mẫu đó. Chi tiết này cho thấy phương pháp không phải chiếc máy báo động luôn đúng: mẫu có thể âm tính, và kết quả chỉ có ý nghĩa khi được đặt trong chuỗi theo dõi cùng các biện pháp y tế khác. [1]

Ý tưởng này bắt đầu từ đâu?

Dịch tễ học dựa trên nước thải, thường gọi là WBE, không xuất hiện đột ngột trong COVID-19. Từ cuối thế kỷ 19, các nhà nghiên cứu đã lấy mẫu nước để tìm những vi khuẩn có thể chỉ ra sự ô nhiễm. Về sau, các cuộc điều tra thương hàn thử dùng nước thải để nhận diện những khu vực có người thải mầm bệnh mà chưa biết mình là nguồn lây. [1]

Những thử nghiệm đầu tiên cũng chỉ ra giới hạn của cách làm. Một nghiên cứu tại Edinburgh không tìm thấy lượng vi khuẩn đủ lớn để phát hiện những khu vực có người mang thương hàn mạn tính, nhưng lại nhận thấy lượng vi khuẩn khác nhau giữa khu nhà ở đông đúc và khu ngoại ô. Nước thải vì thế có thể phản ánh bất bình đẳng xã hội, dù mục tiêu ban đầu của nhà nghiên cứu là tìm bệnh truyền nhiễm. [1]

Sau đó, kỹ thuật nuôi cấy tế bào và PCR giúp phát hiện dấu vết virus nhanh hơn. Với bệnh bại liệt, các nhà nghiên cứu nhận thấy lượng virus trong nước thải tương quan với số ca nhiễm đã biết, trong khi phần lớn ca bệnh có ít triệu chứng hoặc không có triệu chứng. Israel từng phát hiện một đợt lây nhiễm âm thầm qua nước thải trong năm 2013 và 2014, từ đó triển khai chiến dịch tiêm chủng trước khi có người bị liệt. [1]

Một tín hiệu có thể cứu ai, và làm hại ai?

Giá trị y tế công cộng nằm ở việc nhìn thấy rủi ro sớm hơn: cơ quan chức năng có thể tăng xét nghiệm, chuẩn bị thông tin hoặc tập trung nguồn lực vào nơi tín hiệu tăng. Trong COVID-19, mạng lưới theo dõi nước thải được mở rộng nhanh tại nhiều trường học, chính quyền địa phương và cơ sở xử lý nước. Bài viết năm 2023 cũng ghi nhận kế hoạch mở rộng theo dõi sang cúm, virus hợp bào hô hấp, bệnh lây qua thực phẩm, đậu mùa khỉ và nấm Candida auris. [1]

Nhưng cùng một công cụ có thể bị dùng cho mục đích khác. Phân tích nước thải từng được dùng để ước tính việc sử dụng ma túy, theo dõi mức tiêu thụ cà phê hoặc rượu, thậm chí phân tích DNA để tìm hiểu sự đa dạng về nguồn gốc sắc tộc của cư dân. Khi mẫu lấy từ một tòa nhà hoặc nhóm nhỏ, kết quả có thể kéo theo kỳ thị, chất vấn, phân biệt đối xử hoặc quyết định ảnh hưởng đến nhiều người không liên quan. [1]

Ranh giới riêng tư nằm ở đâu?

Vấn đề không chỉ là dữ liệu có chính xác hay không, mà còn là ai được quyền thu thập, giữ và sử dụng dữ liệu đó. Một kết quả cho thấy dấu vết ma túy trong tuyến cống không xác định được từng người, nhưng chủ nhà, công ty bảo hiểm, người sử dụng lao động hoặc cảnh sát vẫn có thể muốn biến tín hiệu cộng đồng thành lý do để hành động với cá nhân. Khi ấy, sai số của phép đo có thể trở thành gánh nặng xã hội. [1]

Lịch sử WBE có những cảnh báo cụ thể. Năm 1959, một cuộc điều tra thương hàn ở British Columbia lần theo vi khuẩn đến một phụ nữ 59 tuổi; bà bị cấm làm công việc liên quan đến chế biến thực phẩm và chịu bêu riếu công khai. Những trường hợp như vậy giải thích vì sao hướng dẫn hiện nay nhấn mạnh lợi ích chung, công bằng, tôn trọng con người, cách dùng dữ liệu đúng mục đích và sự tham gia của cộng đồng. [1]

Vì vậy, cách nhìn thận trọng nhất là xem nước thải như một cảm biến sức khỏe cộng đồng, không phải hồ sơ bí mật của từng cư dân. Mẫu càng gần nguồn, quyền lực của người phân tích càng cần bị giới hạn bằng quy tắc minh bạch và giám sát độc lập. Điều người đọc nên nhìn thấy trong một con số dương tính không phải danh tính của ai đó, mà là một tín hiệu cần được kiểm tra và sử dụng đúng phạm vi. [1]