検査陽性率が高い場合、COVID-19の発生動態を追跡するツールとしては、排水モニタリングが症例数よりも優れている

Wastewater monitoring outperforms case numbers as a tool to track COVID-19 incidence dynamics when test positivity rates are high.

• Xavier Fernandez-Cassi
• Andreas Scheidegger
• Carola Bänziger
• Federica Cariti
• Alex Tuñas Corzon
• Pravin Ganesanandamoorthy
• Joseph C Lemaitre
• Christoph Ort
• Timothy R Julian
• Tamar Kohn

抄録

廃水を利用した疫学（WBE）は、COVID-19の確定症例数と一致する、あるいはそれを予測することが示されています。しかし、検査陽性率が高い時期には、患者数が過少に報告される可能性があるが、廃水にはこのような制限はない。ここでは、排水モニタリングや確定症例に基づいて推定されるCOVID-19新規感染者数の動態が、真のCOVID-19発生率の動態と比較してどのようなものかを調べた。スイスにおける第1次パンデミックの波（2020年2月～4月）に焦点を当てたところ、検査陽性率は最大で26％であった。スイスの3つの下水処理場（ルガーノ、ローザンヌ、チューリッヒ）において、週に2～4回、SARS-CoV-2のRNA負荷を測定した。下水と症例のデータを、それぞれ、排出負荷分布と感染から症例確定までの遅延分布と組み合わせて、感染発生率の動態を推定した。最後に，この推定値を，検証済みのコンパートメントモデルによって求められた基準罹患率ダイナミクスと比較した。排水データに基づいて推定された感染率の動態は、確認された症例に基づいて推定されたものと比較して、基準となる感染のピークのタイミングと形状をよりよく追跡していることがわかった。一方、確認例は、その後の感染の減少をより正確に推定した。このように、WBEは、高い検査陽性率の体制下で、パンデミックの軌跡を監視するために、臨床データを補完する重要な情報を提供している。

Wastewater-based epidemiology (WBE) has been shown to coincide with, or anticipate, confirmed COVID-19 case numbers. During periods with high test positivity rates, however, case numbers may be underreported, whereas wastewater does not suffer from this limitation. Here we investigated how the dynamics of new COVID-19 infections estimated based on wastewater monitoring or confirmed cases compare to true COVID-19 incidence dynamics. We focused on the first pandemic wave in Switzerland (February to April, 2020), when test positivity ranged up to 26%. SARS-CoV-2 RNA loads were determined 2-4 times per week in three Swiss wastewater treatment plants (Lugano, Lausanne and Zurich). Wastewater and case data were combined with a shedding load distribution and an infection-to-case confirmation delay distribution, respectively, to estimate infection incidence dynamics. Finally, the estimates were compared to reference incidence dynamics determined by a validated compartmental model. Incidence dynamics estimated based on wastewater data were found to better track the timing and shape of the reference infection peak compared to estimates based on confirmed cases. In contrast, case confirmations provided a better estimate of the subsequent decline in infections. Under a regime of high-test positivity rates, WBE thus provides critical information that is complementary to clinical data to monitor the pandemic trajectory.

Copyright © 2021. Published by Elsevier Ltd.