Vigilância epidemiológica e molecular dos arbovírus DENV e CHIKV em águas residuais no interior de São Paulo, Brasil

Abstract

Os anos de 2023 e 2024 foram marcados por um aumento nos casos de febre chikungunya (CHIKF) e dengue em São José do Rio Preto/SP-Brasil, causando sintomas graves e crônicos. A epidemiologia baseada em águas residuais (WBE) é uma alternativa para complementar a vigilância clínica, pois é considerada uma ferramenta de alerta precoce e capaz de fornecer uma camada mais profunda, de maior abrangência e não invasiva de monitoramento da atividade e da transmissão de vírus e deve ser considerada uma ferramenta importante para a saúde pública; ela, inclusive, já é utilizada para rastrear clusters de SARS-CoV-2 e a ocorrência de variantes de preocupação em pelo menos 57 países. Assim, o objetivo deste estudo é detectar e quantificar o CHIKV e DENV em amostras de esgoto da cidade. As amostras para detecção de CHIKV foram coletadas semanalmente de janeiro de 2023 a janeiro de 2025 pelo Serviço Municipal de Água e Esgoto, totalizando 104 amostras. Para a análise de DENV, foram coletadas de julho de 2023 à julho de 2025, totalizando 106 amostras. A concentração viral foi realizada por ultracentrifugação, seguida pela extração de RNA e, em seguida, RT-qPCRs do controle exógeno (PMMoV) para verificação da qualidade da amostra e para a detecção do material genético viral de CHIKV e DENV. As amostras positivas também foram quantificadas por qPCR. Paralelamente, foram realizados testes de recuperação viral, inibição de PCR e LOD95 para verificar a sensibilidade desta metodologia. Correlações e correlações cruzadas dos resultados foram realizadas no RStudio para verificar a significância estatística com casos de CHIKF e parâmetros de esgoto. Das 104 amostras, 66,66% foram positivas para o vírus CHIKV em 2023 e 45,28% em 2024. Para o DENV, nenhuma das 106 amostras foram positivas. A quantificação para CHIKV variou de 359,64 CG/L (em 2023) a 67.852,08 CG/L (em 2024). Nenhuma amostra apresentou inibição de PCR. A recuperação viral para o CHIKV variou de 85,28% a 89,29%, já para DENV, foi de 0,00% à 0,22%. O LOD95 para CHIKV foi de, aproximadamente, 0,08 cópias/reação. O teste de Spearman revelou uma correlação significativa (p=0,003) entre a quantificação do CHIKV e os casos de CHIKF na cidade de São José do Rio Preto. Os resultados afirmam a qualidade das amostras pelo PMMoV e pelos testes de inibição e recuperação viral. As amostras negativas para DENV retratam uma dificuldade de padronização para a detecção do vírus DENV em amostras de esgoto. As amostras positivas e quantificadas para CHIKV representam a alta circulação do vírus na cidade e demonstram que a metodologia utilizada é extremamente promissora para o rastreamento da circulação viral, monitoramento e prevenção de possíveis surtos futuramente.

The years 2023 and 2024 were marked by an increase in cases of chikungunya fever (CHIKF) and dengue fever in São José do Rio Preto/SP-Brazil, causing severe and chronic symptoms. Wastewater-based epidemiology (WBE) is an alternative to complement clinical surveillance, as it is considered an early warning tool, capable of providing a deeper, more comprehensive, and non-invasive layer of monitoring of virus activity and transmission, and should be considered an important tool for public health. It is already used to track SARS-CoV-2 clusters and the occurrence of variants of concern in at least 57 countries. Thus, the objective of this study is to detect and quantify CHIKV and DENV in sewage samples from the city. Samples for CHIKV detection were collected weekly from January 2023 to January 2025 by the Municipal Water and Sewage Service, totaling 104 samples. For DENV analysis, samples were collected from July 2023 to July 2025, totaling 106 samples. Viral concentration was performed by ultracentrifugation, followed by RNA extraction and then RT-qPCRs of the exogenous control (PMMoV) to verify sample quality and to detect CHIKV and DENV viral genetic material. Positive samples were also quantified by qPCR. At the same time, viral recovery, PCR inhibition, and LOD95 tests were performed to verify the sensitivity of this methodology. Correlations and cross-correlations of the results were performed in RStudio to verify statistical significance with CHIKF cases and sewage parameters. Of the 104 samples, 66.66% were positive for the CHIKV virus in 2023 and 45.28% in 2024. For DENV, none of the 106 samples were positive. Quantification for CHIKV ranged from 359.64 CG/L (in 2023) to 67,852.08 CG/L (in 2024). No samples showed PCR inhibition. Viral recovery for CHIKV ranged from 85.28% to 89.29%, while for DENV, it ranged from 0.00% to 0.22%. The LOD95 for CHIKV was approximately 0.08 copies/reaction. The Spearman test revealed a significant correlation (p=0.003) between CHIKV quantification and CHIKF cases in the city of São José do Rio Preto. The results confirm the quality of the samples by PMMoV and by viral inhibition and recovery tests. The DENV-negative samples reflect a difficulty in standardizing the detection of the DENV virus in sewage samples. The CHIKV-positive and quantified samples represent the high circulation of the virus in the city and demonstrate that the methodology used is extremely promising for tracking viral circulation, monitoring, and preventing possible future outbreaks.