Reportage

De coronapandemie laat zijn sporen na in het riool

Virusdetectie Covid-19-patiënten scheiden het virus vaak uit via de ontlasting. Bij de rioolwaterzuivering is dit te detecteren. „De flessen gaan de koelkast in.”

Gelukkig wordt de stank gaandeweg minder als we de stalen trap oplopen, naar de betonnen bovenkant van een groot rond bassin. „Hier komt het rioolwater uit de wijde omgeving binnen”, legt Eric Langermans uit. Hij is procesoperator bij de rioolwaterzuiveringsinstallatie (rwzi) in Den Bosch. Rioolwater staat opeens in de belangstelling, zegt hij. „Want er kan coronavirus in zitten.”

Een aanzienlijk deel van de mensen die besmet raken met het pandemische virus SARS-CoV-2 scheidt het via de ontlasting uit. Zo komt het in het rioolwater terecht. De afgelopen maanden is dat in allerlei landen – China, Nederland, Australië, Spanje, Italië, de Verenigde Staten – aangetoond, met tests die erfelijk materiaal (rna) van SARS-CoV-2 detecteren. En nu proberen betrokken onderzoekers uit te vinden of je op basis van rioolwater misschien een betrouwbare coronascreening kunt opzetten.

Is aan dat water bijvoorbeeld vroegtijdig af te lezen of het virus zich onder de bevolking aan het verspreiden is, en meer mensen besmet? Een belangrijke vraag nu diverse landen hun lockdown versoepelen en er angst is dat het virus zich weer zal verspreiden. Ook Nederland versoepelt verder – vanaf maandag gaan restaurants, cafés, bioscopen, theaters weer open, en een dag later ook de middelbare scholen.

Foto John van Hamond

Boven op het bassin fronst Langermans zijn wenkbrauwen, terwijl hij een kast opent waarin een pollepel hangt en een witte jerrycan staat. Hij volgt het onderzoek niet op de voet, zegt hij. „Ik neem monsters, dat is het.” Met de pollepel schept hij stinkend, bruinig water uit de jerrycan over in een melkfles. „Bij elke 300 kuub water die het bassin binnenstroomt, wordt er automatisch 50 ml afgetapt, die naar boven wordt gepompt deze jerrycan in”, legt hij uit. Hij vult in totaal twee melkflessen. Dit doet hij elke zes dagen, vertelt hij. „De flessen gaan de koelkast in.” Totdat iemand van het RIVM ze komt ophalen.

Bij het RIVM in Bilthoven is Ana Maria de Roda Husman positief over de potentie van rioolwater. Ze is hoofd van de afdeling Milieu en schreef samen met collega Willemijn Lodder een kort artikel (een correspondentie) over de eerste resultaten van hun onderzoek. Het is op 1 april verschenen in The Lancet Gastroenterology & Hepatology. Sinds 17 februari onderzoeken ze rioolwater van Schiphol. „Omdat het zo’n knooppunt van internationaal verkeer is, en je snel terug zou moeten zien of je corona uit het buitenland hebt geïntroduceerd”, zegt De Roda Husman.

In eerste instantie vonden ze geen coronavirus. Maar vanaf 2 maart was dat wel het geval. Het was vier dagen nadat het eerste Nederlandse geval van Covid-19 was gemeld, de ziekte die door het virus wordt veroorzaakt. Maar dat was in het Brabantse Loon op Zand, een heel ander deel van Nederland.

Patiënten met Covid-19 waren er in de buurt van Schiphol toen nog niet bekend. Het geeft aan, zegt De Roda Husman, dat je ook virus in het rioolwater vindt van de grote groep mensen die na besmetting geen klachten krijgt. Of van mensen die al wel besmet zijn, en het virus in hun ontlasting uitscheiden, maar pas later klachten krijgen. In hun correspondentie schrijven ze dat detectie van SARS-CoV-2 in rioolwater een early warning tool kan zijn. Zoals het RIVM dat eerder heeft helpen opzetten voor bijvoorbeeld het poliovirus.

Foto John van Hamond
Lees over een eerdere test van rioolwater: Syrische polio bedreigt Staphorst

Uitdoving wil je ook terugzien

Ongeveer tegelijk met het RIVM begon ook wateronderzoeksinstituut KWR in Nieuwegein met het screenen van rioolwater. Ook bij Schiphol en Tilburg, maar eveneens bij Amsterdam, Den Haag, Utrecht, Apeldoorn, Amersfoort. Ook KWR trof, in dit geval in Amersfoort, al coronavirus aan voordat daar gevallen van Covid-19 waren gemeld. „Als er één ziektegeval op de 100.000 mensen is gemeld bij de GGD, kunnen we het al zien in rioolwater”, zegt onderzoeksleider Gertjan Medema.

Het is volgens hem inmiddels wel duidelijk dat het virus vroegtijdig kan worden aangetoond. Maar, voegt hij toe, je wil ook weten of „het signaal correspondeert met de ziekte”. Met andere woorden: als het virus zich verspreidt en meer mensen ziek maakt, of omgekeerd, als het virus uitdooft, wil je dat ook terugzien in het water. En dat lijkt wel zo te zijn, zegt Medema.

Sinds een paar weken zien we het signaal ook weer afnemen

Gertjan Medema

Met collega’s publiceerde hij op 20 mei een artikel in Environmental Science & Technology Letters. Voor de zeven steden waarvan ze het rioolwater onderzochten, hebben ze het cumulatief aantal Covid-19-patiënten afgezet tegen de hoeveelheid virus die ze aantroffen – allebei logaritmisch. En dat loopt mooi samen op. „Sinds een paar weken zien we het signaal ook weer afnemen”, zegt hij. Dat strookt met de teruglopende ziekenhuisopnames van het aantal Covid-19-patiënten.

De meeste rioolwatertests voor SARS-CoV-2 zijn gericht op het gen voor het N-eiwit (N staat voor nucleocapside). Dat eiwit vervult meerdere rollen. Het zit aan de binnenkant van de membraan vast en houdt het erfelijk materiaal (in dit geval rna) op zijn plek, maar het is ook belangrijk bij de vermenigvuldiging van het virus. Specifieker richten de testen zich op drie delen van het N-gen. In het laboratorium worden aan het rioolwater drie stukjes dna toegevoegd, die elk coderen voor een ander deel van het N-gen. Als er SARS-CoV-2 in het water zit, dan binden de toegevoegde stukjes aan hun complementaire stukjes erfelijk materiaal van het virus.

Specifiek die gebonden stukjes worden via de techniek van pcr (polymerase chain reaction) vermenigvuldigd, zodat de onderzoekers een duidelijk ‘SARS-CoV-2-signaal’ krijgen tussen al het andere erfelijke materiaal van de talloze bacteriën en virussen die ook in rioolwater zitten. „De drie delen van het N-eiwit geven niet allemaal een even gevoelig signaal”, zegt Medema. In hun artikel concluderen ze dat er meer onderzoek nodig is naar de relatie tussen virus-rna in het rioolwater en het aantal besmette mensen. Ook zijn er meer data per stad nodig, en moeten er meer steden en dorpen bij komen.

Het RIVM heeft haar onderzoek sinds 1 april uitgebreid naar 29 rwzi’s van de in totaal 352 die er in Nederland zijn, vertelt De Roda Husman. Naast de provinciale hoofdsteden (waaronder Den Bosch) zitten er bijvoorbeeld ook de plaatsen bij waar zich de huisartsenposten bevinden die het RIVM volgt om de verspreiding van het virus in de gaten te houden. Zo zitten bij de selectie van die 29 rwzi’s ook gemeenten die zwaar zijn getroffen, en andere die nauwelijks ziektegevallen en coronadoden hebben gehad. Over een paar weken verwacht De Roda Husman de eerste resultaten van het onderzoek te presenteren.

Sneller in de gaten

Maar biedt een rioolwatertest nog wel voordeel als vanaf maandag 1 juni iedereen met milde klachten zich kan laten testen? Medema vindt van wel. In hun onderzoek troffen ze het virus soms wel 6 dagen eerder aan in rioolwater voordat de eerste Covid-19-melding kwam. Dat was wel nog in de periode met een streng en beperkt testbeleid. Nu iedereen met milde klachten zich kan laten testen, heb je een nieuwe verspreiding van het virus waarschijnlijk sneller in de gaten. „Maar gaat iedereen met milde klachten zich ook laten testen”, vraagt Medema zich af. „En dan is er nog steeds een grote groep mensen die géén klachten krijgt.” Dat je met de rioolwatertest „bijna alle” besmette mensen monitort, ziet ook De Roda Husman als een voordeel.

„Bijna alle”, zegt ze, „want je mist degenen die een luier dragen, baby’s en een deel van de ouderen.”

Andere landen hebben ook plannen om de rioolwatertest in te voeren. Of hebben dat al gedaan. Onderzoekers van de universiteit van Valencia hebben in opdracht van de regionale overheid al een vroegdetectiesysteem opgezet. „In de regio nemen we bij de drie grootste rwzi’s twee keer in de week monsters af om de ziekte te volgen”, laat Pilar Domingo-Calap, een van de coördinatoren van het Spaanse onderzoek, via e-mail weten.

Inmiddels loopt er een Europees initiatief, vertelt Medema, om rioolwater in honderd steden gecoördineerd te monitoren, en tests te vergelijken. Ook wordt onderzocht of je vanuit een rwzi, als je een corona-signaal oppikt, verder kunt inzoomen. Een rwzi ontvangt rioolwater van vaak honderdduizenden mensen. „In bijvoorbeeld Singapore en Istanbul kijkt men of je verder stroomopwaarts in het rioolwaternetwerk ook individuele, vaak armere wijken kunt volgen, waar mensen dicht op elkaar zitten”, zegt Medema.

Nadeel is dan wel dat het signaal onbetrouwbaarder wordt. De ene persoon scheidt heel veel virus in z’n ontlasting uit, de ander heel weinig. „Die verschillen middelen zich uit als je een grote populatie test. Maar op wijkniveau kun je grote schommelingen krijgen.”