Wat het riool vertelt over het coronavirus

Als er in een stad meer mensen besmet raken, komen er via de ontlasting meer virussen in het riool. Wat we nu willen weten is of het virus in rioolwater aanwezig is. Niet omdat we denken dat verspreiding van het virus via water waarschijnlijk is, maar vooral omdat we via het volgen van de virusgehalten in rioolwater een indicatie zouden kunnen krijgen van het aantal virusinfecties in de bevolking van een stad. Omdat in de ziekenhuislaboratoria alleen COVID-19 patiënten met ernstige symptomen getest worden, zijn de gerapporteerde cijfers een onderschatting van het échte aantal COVID-19 patiënten. Met regelmatige rioolwatermetingen zouden we aanvullende informatie over het voorkomen van virussen in de bevolking kunnen opleveren. Met deze methode kunnen we mogelijk ook meten of het aantal virusinfecties in een stad komende winter weer gaat toenemen.

Hoe doen we dit onderzoek?

Samen met de waterschappen en geholpen door de beheerders van rioolwaterzuiveringsinstallaties (rwzi) nemen we 24-uurs monsters van rioolwater dat de rwzi binnenkomt. Uit die monsters concentreren we het virus. Dit doen we met methoden die we al ontwikkeld hadden voor andere virussen (die wel via water overgedragen worden, zoals norovirus). We zuiveren het erfelijk materiaal van het virus (RNA) uit het concentraat en testen heel specifiek of er SARS-CoV-2 virusgenen aanwezig zijn. We doen dat met de RT-PCR-methode. Om meer zekerheid te hebben dat het virus echt aanwezig is, testen we tegen verschillende gen-fragmenten en meerdere virusgenen.

Op 6 februari 2020 startte het onderzoek, drie weken voordat de eerste besmetting met het coronavirus in Nederland bekend werd. Deze eerste meting was nodig om de methode te testen en te zien of we geen signaal zagen terwijl het virus niet aanwezig was. De tweede serie monsters namen we op 5 maart, een week nadat de eerste COVID-19 patiënt in Nederland werd gemeld. De derde serie monsters namen we op 15 maart.

Wat zijn de resultaten?

De methode die we in het microbiologische laboratorium van KWR gebruiken ontwikkelen we werkenderwijs. We hebben in deze crisissituatie geen tijd om eerst een methode goed te ontwikkelen, te testen en te valideren zoals we dat normaal doen. Dit betekent dat we spreken van voorlopige resultaten van onze metingen. We onderzoeken op dit moment alle monsters meerdere malen en kijken naar de reproduceerbaarheid van de resultaten. Verder nemen we controles mee en richten we ons op fragmenten van meerdere genen.

In de monsters van 6 februari toonden alle testen nog geen reactie, dus geen aanwezigheid van het virus in rioolwater. Dat verwachtten we ook, omdat het virus nog niet in Nederland aanwezig was.

In de monsters van 5 maart vertoonde een van de gen-fragmenten wel een reactie bij vier rioolwaterzuiveringen (rwzi). Omdat de andere gen-fragmenten geen reactie vertoonden, waren we minder zeker van de resultaten en hebben we ze gerapporteerd als ‘niet eenduidig’. Wel was het voor ons een indicatie dat het beeld veranderde ten opzichte van 6 februari. We hebben ook extra proeven gedaan om verstoring van de test beter te voorkomen. Dat lukte en daar werd het testresultaat duidelijker van.

In de monsters van 15 maart gaven de gen-fragmenten, die op 5 maart een reactie vertoonden, opnieuw een reactie te zien, die ook sterker was dan op 5 maart. Ook twee andere gen-fragmenten vertoonden nu een reactie in een deel van de monsters. Daarom hebben we gerapporteerd dat we het nieuwe coronavirus in het rioolwater hebben aangetroffen (nogmaals: als voorlopig resultaat).

We zijn redelijk zeker dat wat we detecteren ook daadwerkelijk SARS-CoV-2 is, en wel om twee redenen.

1. We zien dat er meerdere gen-fragmenten en genen van het virus aanwezig zijn.
2. Omdat we vóór de circulatie van het virus in Nederland geen signaal zagen, en bij de meetserie van 5 maart een reactie zien bij een van de gen-fragmenten en in de meetserie van deze week een reactie zien bij één (Coevorden), twee (Harnaschpolder, Amersfoort en Apeldoorn), drie (Amsterdam West, Schiphol, Tilburg) of vier (Utrecht (incl. Overvecht)) van de gen-fragmenten. Het water na de rioolwaterzuivering van rwzi Tilburg was negatief op beide geteste dagen.

Hoe duiden we de resultaten van ons onderzoek tot nu toe?

• De resultaten geven aan dat SARS-CoV-2 in rioolwater aanwezig is.
• In effluent (lees: door de rwzi gezuiverd afvalwater) is SARS-CoV-2 niet aangetroffen. We hebben dit voorlopig alleen in Tilburg onderzocht.
• De methode is momenteel nog niet kwantitatief, maar afgaand op de sterkte van het signaal lijkt de concentratie virus in rioolwater laag.
• Onze inschatting is dat het risico dat medewerkers op de rwzi lopen om COVID-19 te krijgen via contact met rioolwater(aerosolen) heel gering is. Zie voor dit onderwerp de website van STOWA  en RIONED
• We denken dat de SARS-CoV-2 screening van rioolwater te gebruiken is als tool voor het meten van de viruscirculatie in een populatie (bijvoorbeeld een stad of een kleinere gemeente). Als we onze methode verder kunnen onderbouwen en valideren, heeft de watersector een instrument dat waardevolle extra informatie geeft over de verspreiding van het virus in de bevolking.

Omdat de huidige testkits in de ziekenhuizen (terecht) worden gereserveerd voor de patiënten met ernstige klachten, is het beeld over de viruscirculatie onvolledig. Immers, de meeste mensen met de infectie hebben (gelukkig) milde symptomen en worden niet getest.

In de huidige situatie helpt onze rioolwaterscreening om een beter beeld te krijgen van de viruscirculatie. Als de huidige piek (hopelijk blijft die zo vlak mogelijk!) voorbij is, helpt rioolwaterscreening ook om – mogelijk komende winter – vroegtijdig te signaleren of de viruscirculatie (weer) toeneemt.

We gaan de komende periode door met de rioolwaterscreening om meer informatie te verzamelen die waardevol is in de strijd tegen de verspreiding van het coronavirus.

Wat het riool vertelt over het coronavirus from KWR Water Research Institute on Vimeo.

Het rioolwateronderzoek in beelden