แปรน้ำเสียชุมชน เป็นกลไกเฝ้าระวังเชิงรุกการระบาดเชื้อโควิด-19 ต้นทุนต่ำ
นวัตกรรมจาก “ระบาดวิทยาน้ำเสีย”
“น้ำเสียชุมชนสามารถใช้ในการเฝ้าระวังติดเชื้อโควิดได้” ดร.ธนพล เพ็ญรัตน์ อาจารย์คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยนเรศวร (มน.) เปิดเผยถึงแนวคิดหลักของทีมวิจัย สถานความเป็นเลิศเพื่อความยั่งยืนด้านสุขภาวะ สิ่งแวดล้อม และอุตสาหกรรม คณะวิศวกรรมศาสตร์ มน. ซึ่งรวมถึงรศ.ดร.อภินันท์ ลิ้มมงคล ดร.พญ.อัญพัชญ์ อติพิมลพัชญ์ ดร.วิสาข์ สุพรรณไพบูลย์ ดร.ศิริวรรณ วิชัย และดร.วรรณสิกา เกียรติปฐมชัย
“เชื้อที่ออกมาจากการขับถ่ายอุจจาระและปัสสาวะจะมีความไวในการตรวจจับการติดเชื้อค่อนข้างสูง หากมีคนติดเชื้อแค่ 1 คนใน 20,000 คน ก็สามารถตรวจพบได้ ซึ่งนั่นจะทำให้เราสามารถแจ้งเตือนการระบาดของเชื้อล่วงหน้าได้ โดยไม่ต้องรอให้ตรวจเจออาการ คือสามารถตรวจพบจากเศษซากไวรัสในน้ำเสีย” ดร.ธนพล อธิบาย
เปิดเผยและนำเสนอสู่สาธารณะผ่านเวทีเสวนาออนไลน์ “ตรวจไวรัสในน้ำเสีย” ระบบเตือนภัย ประเมินประสิทธิภาพวัคซีน และมาตรการเชิงรุกรับมือโควิดในชุมชน” ซึ่งจัดขึ้นวานนี้ (4 กันยายน 2564) โดย สถานความเป็นเลิศฯ ร่วมกับชมรมนักข่าวสิ่งแวดล้อมและองค์กรเครือข่าย
เนื่องจากสถานการณ์การแพร่ระบาดเชื้อไวรัส SARS-CoV-2 หรือ โควิด-19 จำนวนผู้ติดเชื้อยังอยู่ในจำนวนหลักหมื่น มีแนวโน้มสูงเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ
“เรานำชุดความรู้วิศวกรรมประยุกต์ตรวจวัดหาสารพันธุกรรมโควิด-19 เพื่อจะได้มีส่วนช่วยการควบคุมการแพร่ระบาดเชื้อไวรัสฯ ด้วยเทคนิค Wastewater-Based Epidemiology (WBE) หรือ ระบาดวิทยาน้ำเสีย เพื่อตรวจจับการติดเชื้อ จากน้ำเสียระบบท่อระบายส่วนกลาง เป็นการตรวจจับระดับชุมชน โดยดูจากเวฟหลั่งสารพันธุกรรม ขับถ่ายไปปรากฏท่อบำบัดน้ำเสีย
ถ้าเราสามารถจับเวฟนี้ได้ก่อนก็สามารถดำเนินมาตรการ ลดผู้ติดเชื้อได้โดยไม่ต้องรอให้ถึงแสดงอาการแล้ว ล่วงหน้าได้ 3 – 14 วัน มีความสำคัญตีมูลค่ามหาศาลในการดำเนินเศรษฐกิจ ในแต่ละวัน” ดร.ธนพล กล่าว
“การนำ ‘วิทยาการตรวจวัดน้ำเสีย’ วิธีการตรวจหาสารพันธุกรรมโควิด ที่สากล 55 ประเทศ นำเทคนิคไปใช้อย่างไรแพร่หลาย เพื่อช่วยเฝ้าระวัง แจ้งเตือนล่วงหน้า ช่วยติดตาม แต่วิธีนี้ยังเป็นองค์ความรู้ยังใหม่ในประเทศไทย
มันเกินกว่าแค่คำว่างานวิจัย คือใช้เป็นการมอนิเตอร์ เฝ้าระวัง ชุมชนจริง การตรวจสอบสารพันธุกรรมในน้ำเสีย เพื่อใช้ในการเฝ้าระวัง เตือนภัยล่วงหน้าได้จริงในระดับชุมชน” ดร.ธนพล กล่าว
6 ศักยภาพ “ใช้งานจริง”
ดร.ธนพลได้รวบรวมศักยภาพการใช้ประโยชน์จากการตรวจหาสารพันธุกรรมของไวรัสในน้ำเสียโสโครก “WBE” ดังนี้
- ใช้เฝ้าระวังการติดเชื้อโควิด-19 และแจ้งเตือนล่วงหน้าก่อนเกิดการติดเชื้อเป็นกลุ่มก้อนในระดับจังหวัด อำเภอ ตำบล ชุมชน กลุ่มอาหาหร (คอนโด) และอาคารทั่วไป (โรงเรียน มหาวิทยาลัย โรงพยาบาล ห้างสรรพสินค้า สถานีขนส่ง ร้านอาหาร หรือสถานที่ราชการ)
- ใช้คาดการณ์ (คำนวณอย่างคร่าว ๆ) จำนวนผู้ติดเชื้อทั้งที่แสดงอาการและไม่แสดงออาการในระดับชุมชน หรือกลุ่มอาคาร
- ใช้ประเมินความจำเป็นที่จะต้องดำเนินมาตรการเข้มงวด เช่นมาตรการล็อกดาวน์ เป็นต้น
- ใช้ประเมินความสำเร็จของการดำเนินมาตรกร เช่นมาตรการล็อกดาวน์ เป็นต้น
- ใช้ประเมินการติดเชื้อในชุมชนที่เพิ่มขึ้นหลังคลายล็อกดาวน์
- ใช้เฝ้าระวังการติดเชื้อโควิด SARS-CoV-2 สายพันธุ์ต่าง ๆ ในชุมชน โดยเฉพาะสายพันธุ์อันตรายใหม่ ๆ
“เป็นการเฝ้าระวังการติดเชื้อในชุมชนโดยไม่ต้องไล่ตรวจทีละคน ในทางทฤษฏีสามารถตรวจพลได้ 1 คนต่อ 100 คน ถึง 2 ล้านคน นั่นคือสามารถเฝ้าระวังประชากรทั้งโลก 2.1 พันล้านคนโดยการตรวจระบบบำบัดน้ำเสียเพียง 105,600 แห่ง
อัตราการตรวจพบ 1 ต่อ 200 คนถึง 10,000 คน (ประมาณความเป็นไปได้สำหรับประเทศไทย) สามารถใช้ควบคู่กับการตรวจแบบคลินิก ปัจจุบันประเทศในสหภาพยุโรป ออสเตรเลีย อิสราเอล จีน และสหรัฐ กำลังพัฒนาใช้ WBE ในระดับประเทศ
ในทางปฏิบัติ ระบาดวิทยาน้ำเสีย (WBE) สามารถใช้เฝ้าระวังติดเชื้อแจ้งเตือนล่วงหน้า สามารถคาดการณ์ผู้ติดเชื้อ ประเมินความจำเป็น ประเมินความสำเร็จมากตราล็อกดาวน์ หรือประเมินการติดเชื้อในชุมชนเพิ่มขึ้นในช่วงล็อกดาวน์ เฝ้าระวังการติดสายพันธุ์ใหม่ ๆ ประเมินประสิทธิภาพวัคซีนด้วย
ประเทศไทยเราสามารถใช้วิธีการตรวจ (WBE) วัดหาสารพันธุกรรมฯจากน้ำเสียได้เช่นเดียวกับต่างประเทศ เป็นการตรวจในรายชุมชน แทนทั้งจังหวัดอำเภอ ประกอบการตัดสินใจเชิงนโยบาย ขณะนี้ไทยอยู่ในขั้นที่ 2 ตรวจเจอก่อนแล้วค่อยดำเนินการมาตรการ แต่สามารถ เฝ้าระวังในสายพันธุ์ต่างได้ๆ เพื่อจัดสรรทรัพยากรวัคซีน และ ชุดตรวจ ATK ที่มีจำกัด ให้พื้นที่มีผลกระทบก่อนทั้งชุมชนและสังคม” ดร.ธนพล กล่าว
นำร่อง สู่ “มาตรการเฝ้าระวัง-จัดการ” วิกฤตโควิดในไทย
“โควิด – 19 เป็นปัญหาสุขภาพ มันเป็นโรคติดเชื้อจากสิ่งแวดล้อมเหมือน เป็นโรคที่แอร์บอร์น (Airborne) จากคนหนึ่งสู่คนหนึ่งผ่าน เมื่อวานเราได้พูดถึงการจัดการสิ่งแวดล้อมอย่างไรในการจัดการติดเชื้อโควิดได้ ประเด็นนี้เหมือนกัน เราใช้หลักวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม ร่วมกับ วิทยาศาสตร์การแพทย์ ในการเฝ้าระวัง ตรวจพบล่วงหน้า 2-14 วัน
องค์ความรู้และนวัตกรรมการตรวจวัดล่วงหน้านี้ยังใหม่ในไทย สามารถนำไปประยุกต์ใช้ประโยชน์ได้หลายอย่างมาก การนำร่องที่ประสบความสำเร็จสามารถใช้ได้ และดูข้อจำกัด และรู้ภาคส่วนของภาครัฐ ในการร่วมมือกันเป็นสิ่งสำคัญ เพราะฉะนั้นนักวิจัยอย่างเดียวไม่เพียงพอ
เรากำลังทำทดลองนำร่องในพื้นที่ 5 จังหวัด ว่ามีประสิทธิภาพมากน้อยแค่ไหน นำผู้มีส่วนได้ส่วนเสียเข้ามาร่วมวิจัยเพื่อนำไปสู่การออกมาตรการต่อไป โดยร่วมกับกรมอนามัย กระทรวงสาธารณสุข ศูนย์อนามัยภาคต่างๆ สิ่งแวดล้อมภาค ทางเมืองเทศบาล ที่เกี่ยวข้อง ตอนนี้อยู่ในขั้นการสร้างความเข้าใจระบบการตรวจวัด ห้องปฏิบัติการพร้อมแล้ว” ดร.ธนพล กล่าว
นอกจากนี้ในเวทีฯ ยังได้มีการนำเสนอ 2 เทคนิคที่ใช้ในการตรวจสารพันธุกรรมฯ คือเทคนิค RT – qPCR (ทำให้สารพันธุฯเข้มข้น) ซึ่งใช้เวลาตรวจ 1 วัน และเทคนิคแลมป์ LAMP (แสดงผลการตรวจวัดด้วยการเปลี่ยนแปลงสี) ที่ตรวจได้ภายใน 2-3 ชั่วโมง ด้วยการลงทุนหลัก 1 แสนบาท สำหรับห้องปฏิบัติการ
บทเรียนจากสหรัฐอเมริกา
เวทีฯ ยังได้มีการนำเสนอบทเรียนการพัฒนาประยุกต์แนวคิดนี้ใช้งานจริงในหลายประเทศทั่วโลกในระดับที่แตกต่างกัน รวมถึงในอินเดีย และสหรัฐอเมริกา
“ที่ Southeastern Virginia มีการทำแผนที่ความเสี่ยง Risk map เป็นการตรวจจาก 9 โรงบำบัดน้ำเสีย พบว่าในแต่ละช่วงของเดือน พบการเพิ่มขึ้นของสายพันธุกรรมไวรัสไม่เหมือนกัน แสดงว่าการใช้มาตรการเดียวกันทั้งเมืองอาจจะรุนแรงเกินไป สามารถปรับใช้เพียงแต่ละเมือง เพื่อให้ดำเนินเศรษฐกิจยังคงเดินได้อยู่
ประเมินความจำเป็นมาตรการเข้มงวด เช่น มาตรการล็อคดาวน์ การรู้ว่าจำเป็นเมื่อช้าเกินไป กับรู้ว่าล่วงหน้า แบบไหนจะดีกว่าถ้าเรารู้ล่วงหน้า 3 อาทิตย์ มาตรบางส่วนเราจะล็อคดาวน์แค่บางส่วนของเมือง หรือสามารถตรวจเส้นแผนภูมิ (CURVE) ประเทศสหรัฐอเมริกา รัฐเพนซิลเวเนีย สร้างแบบจำลองทำนายผู้ติดเชื้อในอนาคต 3 สัปดาห์ หรือเรียกว่า Vector autoregression (VAR) วิธีทางสถิติ โดยจากร่องระบบน้ำเสีย
การใช้ WBE มีความไวในการตรวจพบ เวฟที่มาจะก่อนคือ การหลั่งสารพันธุ์กรรมในน้ำเสีย พบว่าหากเริ่มหลั่งน้อยลง เพราะการติดเนื้อน้อยลง สามารถประเมินความสำเร็จจากมาตรการล็อกดาวน์ และได้ผลไวกว่าตรวจทางคลินิก ที่รัฐมอนแทนา MONTANA ประเมินมาตรการล็อกดาวน์ เช่นกัน
การประเมินหลังจากคลายล็อกดาวน์ เฝ้าระวังการระบาดของสายพันธุ์ B.1.1.7 อเมริกานอกจะคำนวณได้ว่ามีผู้ติดเชื้อเท่าไรแล้วสามารถเอาไปขยายผลวิเคราะห์ต่อเพื่อบอกสายพันธุ์ใหม่ได้ การประเมิน ดำเนินการในหอ ฉีดไฟเซอร์ จำนวนเคสลดลงไหม การตรวจสารพันธุกรรมในน้ำเสีย พบว่าหลังจากฉีดวัคซีนครบ 2 เข็ม ไม่พบสารพันธุกรรมในไวรัสเสียเลย สามารถบอกได้ว่าวัคซีนมีประสิทธิภาพมากน้อยแค่ไหน โดยลดการตรวจแบบรายบุคคล แต่รายเมืองสามารถดูสารพันธุกรรมในน้ำเสีย
Web จะมีบทบาทในการประเมินและจัดสรรวัคซีน การตรวจสารพันธุกรรมในน้ำเสียสามารถใช้จัดสรรวัคซีนได้ ตอนนี้มีจำกัด และสามารถใช้ที่ไหน สามารถตรวจสอบเมืองให้เหมาะสมกับเมืองนั้นๆ ศูนย์ควบคุมโรคติดต่อสหรัฐอเมริกา (Centers for Disease Control and Prevention, CDC) ออกมาตรการในการใช้WBE สำหรับการเฝ้าระวังชุมชน ในอเมริกา ซึ่งเป็นเป็นประโยชน์กับประเทศไทยที่จะได้ประโยชน์จากศึกษางานวิจัยนี้ และคณะวิจัยเรากำลังนำร่อง ถ้ามีส่วนสำเร็จจะขยายผลไปสู่พื้นที่อื่นเพิ่มมากขึ้น” เนื้อหาส่วนหนึ่งของการนำเสนอในเวที
