Kunskapsseminarium om mikrobiologiska dricksvattenrisker 20161025, Hotel Clarion WINN, Gävle Fekal källspårning i ytråvatten Rikard Dryselius
Varför källspåra? Vid inrapporterade dricksvattenburna sjukdomsutbrott är fekalt förorenat råvatten som passerar vattenverkens barriärer den enskilt största orsaken till sjukdomsfall. Källan till föroreningen som orsakat sjukdomsutbrott förblir i många fall okänd Synliggöra risker -> Motverka föroreningar -> Förhindra smitta
Kontakter med verksamheter Hur källspårar man? Kunskap om potentiella föroreningskällor Indikatororganismer Sjukdomsframkallande mikroorganismer Alternativa källspårningsmetoder Kunskap om påverkan från väder, säsong, klimat Kunskap om råvattenkvalitet
Hur källspårar man? - Kunskap om potentiella föroreningskällor Vilka, var, när, rinntider? - Kunskap om råvattenkvalitet Fysikalisk-kemiskt, mikrobiologiskt, normalvärden? - Kunskap om påverkan från väder, säsong och klimat Vad, när, hur, vad påverkas/hur påverkar det? - Kontakter med verksamhetsutövare Informationsutbyte om risker mm. Detta bidrar med den nödvändiga ramen runt källspårningsarbetet och är i sig ofta tillräckligt
Fekal källspårning med indikatororganismer Proportion E. coli i förhållande till Enterokocker: >4,0 -> human förorening, 0,7 -> icke-human förorening Högre proportion C. perfringens hos kött- och allätare än hos växtätare Men: - Olika indikatororganismer överlever olika länge i miljön - Vissa indikatororganismer förmår tillväxa i miljön - Flera olika källor bidrar ofta till förorening Indikatororganismer är betydelsefulla för kvantifiering av förorening och dessutom billiga och enkla att analysera
Fekal källspårning baserad på patogener Detekterat agens Sannolika källor Möjliga källor Cryptosporidium? Människa, lantbruksdjur, husdjur, vilda däggdjur, fåglar C. hominis Människa - C. parvum Människa, idisslare Häst Campylobacter? Människa, lantbruksdjur, husdjur, vilda däggdjur, fåglar C. jejuni Människa, fjäderfä, idisslare Övriga lantbruksdjur, husdjur, vilda däggdjur, fåglar C. coli Människa, svin Övriga lantbruksdjur, husdjur, vilda däggdjur, fåglar C. lari Sjöfågel Lantbruksdjur, husdjur, vilda däggdjur, fåglar C. upsaliensis Hund, katt Lantbruksdjur, övriga husdjur, vilda däggdjur, fåglar Calicivirus (noro/sapo) Människa -
Fekal källspårning baserad på patogener Men: - Analyserna är dyra, komplicerade och tidskrävande - Långt ifrån alla föroreningskällor innehåller patogener vid ett specifikt tillfälle - Detaljerad karaktärisering kräver ofta höga koncentrationer patogener för att lyckas Analys av patogener är betydelsefulla för att bedöma risk och ett nödvändigt verktyg i utbrottsutredningar
Är att vara Mål med alternativa metoder för fekal källspårning specifikare känsligare snabbare billigare flexiblare enklare än gängse metodik för källspårning
Alternativa metoder för fekal källspårning Metod Identifierar Påvisar förorening från qpcr Odling Värdspecifika bakteriearter Värdspecifika virus Värdspecifika mitokondrier Virus som angriper värdspecifika bakterier Masspektrometri Kolesterolmetaboliter, läkemedel, djurläkemedel, substanser från livsmedel, foder, konsumtionsvaror Fluorometri Optiska blekmedel Människa Människa, lantbruksdjur, husdjur, vilda däggdjur, fåglar Människa, lantbruksdjur Människa, lantbruksdjur, husdjur Storskalig sekvensering All arvsmassa eller valda delar av genetiskt material i ett prov Människa, lantbruksdjur, husdjur, vilda däggdjur, fåglar
Verktygslåda för fekal källspårning på laboratorium och i fält Vattentäkt? Utvärdering av masspektrometri, storskalig sekvensering, PCR och fluorometri
Utvärdering av specificitet och känslighet för olika PCR-markörer Markör Host # prover Target Specificitet Känslighet had40/41 Människa 10 Adenovirus 54% 10% CWbif Boskap 25 Bifidobacteria 86% 28% PGbif Svin 12 Bifidobacteria 100% 0% PLbif Fjäderfä 36 Bifidobacteria 98% 78% HOmit Häst 11 Mitokondrie-DNA 99% 36% BacPG Svin 12 Bacteroidetes 85% 100% BacR Idisslare 27 Bacteroidetes 60% 96% GU16S Mås 12 16SrRNA 83% 100%
Ringtest för utvärdering av källspårningsmetoder Innehåll i blindprover som skickades på analys med masspektrometri, storskalig sekvensering och PCR Prov Fekalieinnehåll Koncentration (mg/l) Grad av förorening A Svin 570 Medel B Kyckling 170 Medel C Hund, jord, fågel 1140, 1070, 220 Hög D Bara Fyrisåvatten 0 Låg E Människa 100 Medel F Bara Göta Älvvatten 0 Låg G Hjort rent fekalieprov Hög
Sekvensering Masspektrometri Metod Prov 1. Är provet förorenat? 2. Grad av förorening? Ringtest 3. Människa eller djur? 4. En eller fler källor? 5. En eller fler individer? 6. Vilken/vilka förorening(ar)? A ja Medel djur vet ej vet ej svin B ja Medel djur vet ej vet ej växtätare,får C ja Hög djur vet ej vet ej växtätare, ko D* nej Låg - - - - E ja Medel människa en vet ej människa F* ja Låg djur vet ej vet ej fågel, kyckling G ja Hög djur en vet ej växtätare A ja Medel djur fler vet ej svin B ja Medel djur fler vet ej kyckling C ja Hög djur fler vet ej hund D* ja Låg människa en vet ej människa E ja Medel människa fler vet ej människa F* nej Låg - - - - G ja Hög djur en vet ej får *Proverna innehöll viss bakgrundsförorening
Proportion Analys av händelser Avlopp Dagvatten Får Gris Hund Häst Höns Kalv Ko Vildfågel Okänt Avloppsledningsläcka Vattnet i täkten vänder Kraftiga regn Händelse
Utvärderingstabell Metodik Fördelar Nackdelar qpcr Snabb, billig och väl etablerad metodik med potential att visa hög specificitet och känslighet. Stort urval av möjliga markörer Markörer som fungerar bra på ett ställe kan fungera mindre bra eller inte alls på ett annat ställe eller på enskilda individer Odling Ger kvantitativa svar Lite långsam, antalet olika markörer begränsat. Fungerar olika på olika platser Masspektrometri Snabb och känslig metod med låg analyskostnad samt möjlighet att analysera många substanser parallellt Sekvensering Fluorometri Robust metod med mycket hög specificitet förutsatt att man har ett bra referensbibliotek Väldigt snabb och billig metodik med möjlighet till online-mätningar och mätningar i fält Dyr apparatur och ofta svårt att hitta substanser som återfinns specifikt hos många individer Fortfarande relativt dyr och arbetsintensiv metod Har svag koppling till fekala föroreningar i råvatten
Var får man mer information om källspårning? Handbok om mikrobiologiska dricksvattenrisker ytråvatten - Rapport om mikrobiologiska dricksvattenrisker - ytråvatten (färdig senare i år) - Mikrobiologer på FOI och Livsmedelsverket (090-106600 resp. 018-175500) (metod baserad på sekvensering är på gång)
Beslutsstöd för att motverka förorening av råvattnet Kontrollfråga 1. Har beslutsstödet för råvattenövervakning på sid 54 tillämpats? JA 2. Är råvattnet fekalt förorenat? JA 3. Bedöms graden av förorening som en potentiell risk utifrån aktuellt kunskapsläge? JA 4. Finns det tillräcklig kunskap för att fastställa orsak och källa till föroreningen? JA Arbeta i första hand för att avlägsna/minska påverkan från föroreningskällan. Vid behov kan föroreningskällan preciseras ytterligare med hjälp av specialiserade analysmetoder för fekal källspårning (se nedan till höger). I andra hand kan ytterligare beredningssteg i produktionsprocessen övervägas för att höja säkerheten. Om problematik med råvattenkvaliteten kvarstår efter det att en föroreningskälla avlägsnats/minskats, gå tillbaka till kontrollfråga 3. NEJ NEJ NEJ NEJ JA Gå igenom beslutsstödet för råvattenövervakning. Fortgå med regelbundna och fördjupade analyser enligt program beskrivna i branschriktlinjerna och introduktionen till MBA. Beakta särskilt de tillfällen då råvattenkvaliteten förväntas vara som sämst i din vattentäkt (se Kapitel 4). A. Gör en uppdaterad inventering av potentiella föroreningskällor i och kring vattentäkten. Gör en lista och bedöm sannolik grad av påverkan (se Kapitel 2 och Bilaga 1). B. Sök samband mellan väder, klimat och säsong och graden av förorening utifrån analysresultat och väderdata. Leta efter mönster från online-mätningar av exempelvis turbiditet, temperatur konduktivitet och ph. Stryk potentiella föroreningskällor från listan om de inte längre är aktuella. C. Samråd med andra verksamhetsutövare runt vattentäkten för att klargöra när perioder av förorening inträffar/kan tänkas inträffa (se Kapitel 4). Stryk potentiella föroreningskällor från listan om de inte längre är aktuella. D. Intensifiera provtagning och analys av fekala indikatorer och eventuellt patogener vid tillfällen då misstänkta föroreningskällor kan antas påverka som mest. Provta även på platser varifrån potentiella tillskott av förorening misstänks härstamma. 5. Går det efter genomgång av punkterna A-D att fastställa källa och orsak till föroreningen? NEJ Åtgärd Kontakta mikrobiologer på Livsmedelsverket (018-17 55 00) eller Totalförsvarets Forskningsinstitut (090-10 66 00) för att tillsammans med dem överväga en utredning med hjälp av specialiserade analysmetoder för fekal källspårning.
De som har deltagit Livsmedelsverket, FOI, SVA, Sveriges lantbruksuniversitet, Umeå universitet, Folkhälsomyndigheten samt personal på vattenverken i Trollhättan, Borås, Stockholm, Östersund, Motala, Härnösand, Norrköping, Linköping, Partille och Uppsala. Stort tack!