Quantificação e sequenciamento de nova geração de SARS-CoV2 e agentes patogênicos relacionados em águas residuais de Curitba e região

Abstract

Resumo: A pandemia de SARS-CoV2 impactou significativamente a saúde global, resultando em mais de 380 milhões de casos e cinco milhões de mortes. Em Curitiba, o primeiro caso foi registrado em março de 2020. Neste contexto, um projeto em rede para o monitoramento da circulação do vírus nas águas residuais de diversas regiões brasileiras incluído amostras de Curitiba e região metropolitana por diferentes métodos de sequenciamento genético foi realizado através de uma Rede denominada de Monitoramento Covid Esgotos (https://www.gov.br/ana/pt-br/assuntos/acontece na-ana/monitoramento-covid-esgotos). Assim, em Curitiba foi implementado este monitoramento da epidemiologia do vírus baseada na carga viral de linhagens circulantes em águas residuais, por meio de uma parceria entre Instituições do estado do Paraná, a Universidade Federal do Paraná (UFPR) e a Companhia de Saneamento do Paraná (SANEPAR) e projeto INCT ETS sustentáveis liderado pela Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG/MG) auxiliando no planejamento de medidas de contenção e adoção de políticas públicas. Atualmente outros projetos vem auxiliando na continuidade deste processo, entre eles o INCT Conservação e Exploração de Recursos Biológicos no âmbito de Coleções (INCT-CERBC). Neste contexto, este projeto de monografia faz parte das etapas de um ano deste monitoramento, tendo como objetivo geral o rastreamento em tempo real o SARS-CoV2 em Curitiba e região usando a técnica de RT-qPCR para verificar a presença do vírus e quantificar a carga viral, além de sequenciamento genético para identificar linhagens variantes. Durante este período com base na metodologia desenvolvida ao longo dos projetos acima referidos, foram monitorados por meio de RT-qPCR a circulação do vírus SARS-CoV2 de forma quinzenal, além da ocorrência de outros patógenos nas amostras em estudo. Relatórios técnicos com base nos dados oferecidos pelos membros da rede ETS Covid Esgoto indicaram a circulação do vírus no esgoto e a comparação com os dados epidemiológicos fornecidos pela PMC foi realizada. Adicionalmente, a análise de sequenciamento das amostras do segundo semestre de 2023 foram realizadas para a identificação de linhagens do vírus, e os dados processados com algoritmos específicos, alinhados ao genoma de referência do SARS-CoV2. Análises para detectar mutações e variantes do vírus foram realizadas. Pools de amostras avaliadas entre julho de 2023 a junho de 2024, indicaram a presença de linhagens Selvagens (A), Alpha, Omicron sendo estas as mais frequentes seguidas das linhagens Beta e Épsilon. Os dados mostram diferentes padrões de presença das linhagens ao longo dos meses, com algumas sendo mais persistentes. Essas informações são cruciais para entender a disseminação e adaptação do vírus, permitindo o rastreamento de suas mutações e a implementação de medidas eficazes contra a propagação. A metodologia usada demonstra potencial no monitoramento de patógenos e pode ser aplicada na avaliação da qualidade dos recursos hídricos, possibilitando futuras pesquisas e melhorando a compreensão das doenças infecciosas

Abstract: The SARS-CoV2 pandemic has significantly impacted global health, resulting in over 380 million cases and five million deaths. In Curitiba, the first case was recorded in March 2020. In this context, a network project for monitoring the circulation of the virus in wastewater from various Brazilian regions, including samples from Curitiba and its metropolitan area using different genetic sequencing methods, was carried out through a Network called Monitoring Covid Sewage (https://www.gov.br/ana/pt br/assuntos/acontece-na-ana/monitoramento-covid-esgotos). Thus, in Curitiba, this monitoring of the virus epidemiology based on the viral load of circulating lineages in wastewater was implemented through a partnership between institutions in the state of Paraná, the Federal University of Paraná (UFPR), the Paraná Sanitation Company (SANEPAR), and the INCT Sustainable Sewage Project led by the Federal University of Minas Gerais (UFMG/MG), aiding in the planning of containment measures and the adoption of public policies. Currently, other projects are assisting in the continuation of this process, including the INCT Conservation and Exploration of Biological Resources within the scope of Collections (INCT-CERBC). In this context, this monograph project is part of the stages of one year of this monitoring, with the general objective of real time tracking of SARS-CoV2 in Curitiba and the region using the RT-qPCR technique to verify the presence of the virus and quantify the viral load, in addition to genetic sequencing to identify variant lineages. During this period, based on the methodology developed throughout the aforementioned projects, the occurrence of other pathogens in the studied samples was verified. Throughout the period, the virus circulation was monitored biweekly using RT-qPCR. Technical reports based on data provided by the ETS Covid Sewage network members indicated the virus's circulation in sewage and comparison with epidemiological data provided by PMC. Additionally, the sequencing analysis of samples from the second half of 2023 was carried out to identify lineages of the virus during the period, and the data were processed with specific algorithms, aligned with the SARS-CoV2 reference genome. Analyses to detect mutations and variants of the virus were performed. Pools of samples evaluated between July 2023 and June 2024 indicated the presence of Wild (A), Alpha, and Omicron lineages as the most frequent, followed by Beta and Epsilon lineages. The data show different patterns of lineage presence over the months, with some being more persistent. This information is crucial for understanding the virus's spread and adaptation, allowing the tracking of its mutations and the implementation of effective measures against its propagation. The methodology used demonstrates potential in pathogen monitoring and can be applied to assess the quality of water resources, enabling future research and improving the understanding of infectious diseases