Splachy ze zemědělské půdy, nesprávné postupy hnojení nebo mimořádné situace, jako jsou přívalové deště a povodně, mohou vést ke kontaminaci vodních zdrojů, nejčastěji bakterií. Tato bakterie je součástí normální bakteriální flóry, je běžná v trávicím traktu savců. Většina kmenů E. coli je neškodná, některé jsou však patogenní a mohou způsobovat různé typy infekcí (zejména střevních). Část z nich produkuje silné cytotoxiny známé jako Shiga toxiny. Tato podskupina se v literatuře označuje zkratkou STEC (Shiga toxigenic Escherichia coli) a může způsobit závažná žaludeční onemocnění a v některých případech i život ohrožující komplikace zejména u dětí, starších osob a osob s oslabenou imunitou.
STEC se obvykle vyskytuje ve střevech zdravých zvířat, jako jsou krávy a ovce, které ji přenášejí, aniž by onemocněly. Na lidi se bakterie šíří kontaktem se zvířecími výkaly nebo konzumací či pitím kontaminovaných potravin nebo vody. Jakmile se STEC dostane do vody, může v závislosti na podmínkách prostředí přežívat různě dlouhou dobu, od několika dnů až po týdny.
Kontaminace vody bakteriemi STEC proto představuje vážné riziko pro veřejné zdraví a může způsobit jak epidemie z vody, tak epidemie z čerstvých potravin. Proto jsou nutná komplexní opatření k detekci, prevenci a kontrole šíření těchto bakterií ve vodních zdrojích.
Jeden z významných příkladů vypuknutí epidemie STEC spojené s vodou se objevil v květnu 2000 ve Walkertonu v kanadském Ontariu. Epidemie měla závažné následky a byla spojena především s kontaminací městských vodovodů, což vedlo k rozsáhlému onemocnění a několika úmrtím. Primárním zdrojem STEC ve vodě byla fekální kontaminace od zvířat a infikovaných lidí.
Detekcí patogenů STEC v povrchové vodě a vodních zdrojích se intenzivně zabýval vědecký tým univerzity v irském Galway. Irsko totiž v posledních letech pravidelně hlásí jejich častý výskyt. Z šíření byly podezřívány chovy hospodářských zvířat, nakonec však byla jako nejvýznamnější zdroj infekcí STEC identifikována kontaminovaná voda ze soukromých studní s podzemní vodou, kterou používá pětina všech obyvatel Irska. Podle zjištění Agentury pro ochranu životního prostředí (EPA) bývá kvalita pitné vody ze soukromých zdrojů horší než z veřejných zdrojů, a to především kvůli absenci úpravy zdroje, méně přísné regulaci a méně častému monitorování.Testování a ošetřování vody v soukromých studnách je v Irsku zcela dobrovolné a spadá do odpovědnosti majitele studny.
Základní metodou mikrobiologického monitorování pitných a rekreačních vod je stanovení počtu fekálních indikátorových mikroorganismů pomocí kultivačních technik. Ty jsou však pracné, složité a nákladné a také jsou málo citlivé při detekci STEC, zejména pokud se jedná o vzorky obsahující nízké koncentrace patogenů. Může to vést k falešně negativním výsledkům a podhodnocení skutečné koncentrace kontaminace. Metoda má i další omezení: doba potřebná k získání výsledků je obvykle 18 až 48 hodin nebo déle, což neumožňuje včasnou reakci v situacích, kdy je rychlá identifikace patogenů rozhodující pro zásahy v oblasti veřejného zdraví.
Vědci z univerzity v Galway proto hledali jinou metodu, která by byla pro potřeby rychlého testování vodních zdrojů vhodnější. Nalezli ji v metodě smyčkové izotermické amplifikace LAMP (loop mediated isothermal amplification), používané pro detekci patogenní DNA nebo RNA a dalších patogenů, jako jsou viry, bakterie nebo houby. Metoda LAMP je poměrně hojně využívána v klinické praxi a molekulární diagnostice. V laboratoři probíhá kontinuálně při teplotě kolem 63 °C a vyznačuje se vysokou mírou specifičnosti a citlivosti.
Úpravou metody LAMP se vědcům podařilo vyvinout postup, který umožňuje nejen testování STEC ve vzorcích vod, ale rovněž vyhodnocení testů přímo na místě. Vše se vejde do kufříku o hmotnosti přibližně 15 kg, v němž je umístěna přenosná diagnostická pracovní stanice, vhodná pro použití v terénu. Díky tomu není nutné odesílat vzorky do laboratoře, což kvůli logistickým prodlevám spojeným s přepravou a zpracováním vzorků proces testování velmi zdržovalo. Rychlost metody LAMP umožňuje téměř okamžitou detekci na místě – výsledky jsou k dispozici zhruba do 40 minut – na rozdíl od laboratorních metod, kde se na výsledky může čekat i několik dnů.
V terénních studiích byla ověřována účinnost postupu na řadě vzorků ze studní s podzemní vodou, řek i zemědělských stok v okolí Galway. K potvrzení výsledků byly použity testy PCR v reálném čase, přičemž byla zjištěna stoprocentní korelace výsledků. (PCR testy, které všichni známe z období covidu, ověřují přítomnost určité části genetického kódu pomocí tzv. polymerázové řetězové reakce.)
Technologie může být použita pro rychlé ověření přítomnosti patogenů a zamezit tak propuknutí infekce v rodinách a komunitách využívajících studny, soukromé vodovody a systémy zásobování podzemní vodou. Schopnost rychlé reakce má zásadní význam pro prevenci šíření nemocí přenášených vodou a zajištění bezpečnosti pitné vody také například u havárií nebo v extrémních klimatických podmínkách, jako jsou povodňové situace a intenzivní deště, nebo po nich.
Metoda by mohla být obzvláště užitečná pro předběžný screening, identifikaci vzorků vody, které vyžadují kultivační izolaci, čímž by se zefektivnil pracovní postup a umožnila rychlejší reakce veřejného zdravotnictví. Mobilní diagnostická stanice by pak fungovala jako systém včasného varování.*
Jarmila Šťastná
