Il valore della vigilanza

Una sorveglianza tenace è la chiave dei progressi nell'eradicazione della polio

a cura di Diana Schoberg

Diversi Paesi africani sono considerati ad alto rischio di epidemia di polio. Ma per molti anni il Malawi non è stato uno di questi.

Il Paese dispone di una solida infrastruttura sanitaria e il suo tasso di immunizzazione è buono. L'ultima volta che un bambino è stato paralizzato dalla polio è stato nel 1992, decenni prima che tutti i Paesi del continente fossero considerati liberi dalla polio. "Immaginate quanti bambini sono nati e cresciuti senza conoscere la polio", racconta Jamal Ahmed, coordinatore del programma di eradicazione della polio nella regione africana per l'Organizzazione Mondiale della Sanità. Quindi, quando nel febbraio 2022 un bambino del Malawi è risultato positivo alla poliovirus selvaggio, "è stata una sorpresa", spiega Ahmed.

Una sorpresa altrettanto sgradita si ebbe qualche mese dopo, quando Janell Routh ricevette un'e-mail da Kirsten St. George del Wadsworth Center, il laboratorio di riferimento per la polio nello Stato di New York. Il laboratorio aveva identificato un caso di polio in un uomo non vaccinato che viveva nella contea di Rockland, a circa 30 miglia a nord di Manhattan. "È stato un vero e proprio shock", afferma Routh, medico della Divisione di malattie virali dei Centri statunitensi per il controllo e la prevenzione delle malattie. "Non avremmo mai pensato di vedere un caso di polio paralitica negli Stati Uniti".

Pertanto, come hanno fatto gli operatori sanitari a scoprire la polio in due Paesi considerati da tempo liberi dalla polio? E come possono essere sicuri che sia scomparsa? Questo processo di ricerca della malattia è noto come sorveglianza, che il Rotary ha sostenuto con 73,6 milioni di dollari di finanziamenti negli ultimi cinque anni. Con l'avvicinarsi dell'eradicazione mondiale della polio, la sorveglianza avrà un ruolo fondamentale nel garantire che il mondo sia davvero libero dalla polio.

Se eseguiti come dovrebbero, i fondamenti della sorveglianza sono relativamente semplici. "Nella sanità pubblica, si vede solo ciò che si cerca", spiega Stella Anyangwe, coordinatrice di End Polio Now in Sudafrica, che in precedenza ha lavorato per l'OMS per 17 anni. "Se non si cerca qualcosa, non la si vede, anche se il fatto che non la si veda non significa che non esista. È questo che fa la sorveglianza: Si raccolgono e si analizzano le informazioni e poi si interpretano".

Un altro dettaglio indelicato: il modo in cui i detective delle malattie sorvegliano la polio è decisamente poco affascinante. Si scopre che la chiave per contribuire a garantire un mondo libero dalla polio è la cacca.

Nel novembre 2021, quando la bambina di 3 anni proveniente da una zona disagiata della capitale del Malawi, Lilongwe, si è presentata in ospedale con una paralisi al fianco destro, i medici hanno subito diagnosticato una paralisi flaccida acuta, un'improvvisa insorgenza di debolezza muscolare, solitamente agli arti. La paralisi flaccida acuta ha molte cause; la poliomielite è solo una di queste, e il suo verificarsi è raro: un motivo in più per cui i test di follow-up sono essenziali.

La poliomielite si diffonde attraverso i rifiuti umani (o, più raramente, attraverso starnuti e tosse). Entra nell'organismo attraverso la bocca, ad esempio con cibo o acqua contaminati. Il virus si replica nel tratto gastrointestinale e viene disperso nelle feci. Quando i medici diagnosticano un paziente con AFP, inviano un campione di feci a un laboratorio di riferimento per la polio per verificare la presenza del virus. Si tratta della cosiddetta sorveglianza dell'AFP: si cercano i casi di AFP, il sintomo principale della poliomielite, e poi si conferma, attraverso il campione, se il virus ha causato quei casi.

Farrell Tobolowsky, epidemiologo medico presso la Divisione Immunizzazione Globale dei CDC, usa una metafora della pesca per descrivere la sorveglianza dell'AFP. "Non bisogna mai dimenticare la rete che si getta quando si pesca", dice. "La polio è un pesce che si cattura in quella rete".

In Malawi, i medici hanno ottenuto un campione di feci dalla bambina, come da protocollo. Tuttavia, poiché erano passati 30 anni dall'ultimo caso di polio in quel Paese, il virus era lontano dalla mente di tutti. A gennaio, il campione è stato inviato al laboratorio di riferimento per la polio più vicino, in Sudafrica.

I laboratori hanno messo il campione in una coltura cellulare per vedere se il poliovirus cresceva. Quando hanno sequenziato il virus, hanno capito che si trattava di poliovirus selvaggio di tipo 1. Il campione è stato inviato a un laboratorio specializzato del CDC di Atlanta, dove ulteriori test hanno confermato la scoperta e determinato che la sequenza genetica del campione era collegata a una catena di trasmissione vista l'ultima volta nella provincia pakistana di Sindh nell'ottobre 2019.

I geni agiscono come una sorta di "orologio molecolare", spiega Ousmane Diop, coordinatore del Global Polio Laboratory Network dell'OMS. Quando il poliovirus viene trasmesso, muta, a un ritmo di circa nove mutazioni all'anno. Contando il numero di mutazioni all'interno del campione, gli scienziati hanno potuto determinare da quanto tempo il virus circolava.

Ahmed afferma che la sequenza genetica del campione mostra che il virus è stato importato nella regione. "Si era discostato abbastanza da far capire che circolava da due anni o più", afferma.

In guardia contro la polio

La sorveglianza della paralisi flaccida acuta è il gold standard per individuare i casi di poliomielite. Le quattro fasi della sorveglianza sono:

1. Trovare i bambini con AFP e segnalare i casi

2. Trasporto dei campioni di feci per l'analisi

3. Isolamento e identificazione del poliovirus in laboratorio

4. Mappatura del virus per determinare l'origine del ceppo

Fonte: Global Polio Eradication Initiative

Come in Malawi, i medici statunitensi non stavano cercando la polio. L'ultimo caso di poliovirus selvaggio contratto in quel Paese risale al 1979. Ma nel 2014 hanno iniziato a vedere bambini con sintomi simili. "Se fosse successo 50 anni fa, li avremmo considerati casi di polio", dice Routh. "Ma dato che la polio era stata eliminata, qual era la causa?". Gli scienziati hanno scoperto che altri virus della stessa famiglia del poliovirus possono causare una malattia simile alla poliomielite, e uno chiamato EV-D68 era probabilmente alla base dei focolai del 2014, 2016 e 2018.

Nel giugno 2022, quando un ventenne non vaccinato dello Stato di New York si è recato al pronto soccorso con dolori alla schiena e allo stomaco, rigidità del collo, febbre lieve e debolezza a entrambe le gambe, i medici erano alla ricerca di questa malattia simile alla polio, chiamata mielite flaccida acuta. Con l'inizio dell'estate, un periodo comune per l'insorgenza della AFM, New York aveva inviato un avviso ai medici chiedendo loro di tenere d'occhio i pazienti con un'improvvisa debolezza muscolare.

Con l'AFM in mente, i medici, osservando la mancanza di riflessi e di forza nelle gambe dell'uomo, hanno raccolto feci e altri campioni da analizzare per l'AFM. Con grande sorpresa, il campione di feci è risultato positivo al poliovirus. Il sequenziamento genetico ha rivelato che si trattava di una variante del poliovirus di tipo 2, correlata ai ceppi circolanti a Londra e Gerusalemme. Molteplici focolai di questa variante di poliovirus circolano nelle comunità sottoimmunizzate di tutto il mondo.

"È stato incredibile vedere tutto il lavoro che abbiamo fatto dal 2014 per impostare il sistema di sorveglianza [dell'AFM] arrivare a compimento", dice Routh, "ed essere in grado di catturare il primo caso [di polio] negli Stati Uniti dopo molto tempo".

Partendo dal presupposto che la polio circolava in Africa da due anni, l'OMS, i CDC e gli altri partner internazionali sono entrati in modalità di risposta completa pochi giorni dopo la conferma del caso di polio selvaggio in Malawi. Il primo obiettivo è stato quello di preparare la vaccinazione di massa di oltre 33 milioni di bambini in Malawi e nei paesi vicini, Mozambico, Tanzania, Zambia e Zimbabwe.

Contemporaneamente, i funzionari hanno istruito gli operatori del sistema sanitario di questi cinque Paesi e gli operatori sanitari hanno osservato i sintomi della polio mentre si spostavano di casa in casa per vaccinare i bambini. Grazie a questa sorveglianza rafforzata, sono stati identificati altri otto bambini e adolescenti in Mozambico che erano stati paralizzati dalla polio. "Potete immaginare il pandemonio che si è scatenato", racconta Anyangwe, socio del Rotary Club di Pretoria, in Sudafrica, che si è recato in Mozambico per partecipare a una revisione della risposta da parte della Global Polio Eradication Initiative.

I casi in Mozambico si sono verificati tutti nella provincia nord-occidentale di Tete, che ora i funzionari ritengono essere l'epicentro dell'epidemia. "Crediamo che la prima importazione sia avvenuta in Mozambico", spiega Diop, "e quella rilevata in Malawi potrebbe essere stata individuata perché la sorveglianza è più sensibile in Malawi".

Anche negli Stati Uniti i funzionari sono entrati in azione, partendo dal presupposto che un caso di polio di tipo 2 potrebbe significare migliaia di infezioni lievi o asintomatiche. Il CDC ha organizzato un webinar per i medici e ha aumentato la vigilanza sull'improvvisa debolezza muscolare. I funzionari sanitari hanno lavorato per aumentare i tassi di vaccinazione; nella Contea di Rockland, dove viveva l'uomo a cui è stata diagnosticata la polio, solo il 60% dei bambini di 2 anni aveva ricevuto le tre dosi di vaccino antipolio raccomandate, compreso un codice postale in cui solo il 37% dei bambini di quell'età era completamente immunizzato. La media nazionale è del 93%.

Per capire da quanto tempo fosse in corso l'epidemia e quanto si fosse diffusa, il CDC si è rivolto a un altro strumento indispensabile della sua tool-kit: la sorveglianza ambientale.

Poiché il mondo si sta avvicinando all'eradicazione della poliomielite, ogni anno sono pochissimi i bambini paralizzati dalla malattia. Ma quei bambini sono rappresentativi di migliaia di infezioni asintomatiche. La sorveglianza della paralisi flaccida acuta cattura i casi paralitici. Ma come facciamo a trovare gli altri?

Ancora una volta, si torna ai campioni fecali. Gli scienziati utilizzano lo stesso processo usato per analizzare le feci di un bambino paralizzato, ma analizzano campioni provenienti dal sistema fognario locale. Questo processo di sorveglianza ambientale li aiuta ad analizzare un'intera popolazione di bambini piuttosto che una sola. Utilizzando l'analogia con la rete da pesca di Tobolowsky, la sorveglianza ambientale getta una rete più ampia cercando il virus nelle acque reflue.

Già ai tempi degli antichi greci si attribuiva alle acque reflue - o meglio, ai vapori che esse emanavano - la responsabilità della trasmissione delle malattie. L'idea che le acque reflue fossero il colpevole risale all'Inghilterra della metà del XIX secolo. Il tifo fu isolato dalle acque reflue nel 1928 e, nel 1939, gli scienziati stabilirono che le acque reflue potevano essere utilizzate come indicatore dell'attività del poliovirus.

Nel 2000, la GPEI ha iniziato a cercare il poliovirus in campioni di acque reflue in Egitto, dove la polio era ancora endemica. L'impegno ha contribuito all'eradicazione del poliovirus selvaggio in quel Paese, che ha portato la GPEI a introdurre la sorveglianza ambientale in altri Paesi polio-endemici a partire dal 2009; in seguito è stata estesa ad altri Paesi. Anche altri Paesi effettuano la propria sorveglianza delle acque reflue al di fuori della GPEI. Complessivamente, secondo Diop, la sorveglianza ambientale è condotta in circa 800 siti in tutto il mondo.

Nei Paesi con buoni sistemi fognari, i funzionari sanitari raccolgono campioni di acque reflue grezze non trattate che si dirigono verso l'impianto di trattamento. Ma in realtà, le aree a più alto rischio di poliomielite sono spesso caratterizzate da scarse condizioni igieniche. In questi casi, quando i funzionari sanitari cercano di determinare esattamente dove prelevare i campioni, cercano altri indicatori rivelatori, come luoghi con un ambiente socioeconomico sottosviluppato, un alto livello di immigrati e di movimento della popolazione e una storia di epidemie di polio e altre malattie.

Una volta stabilito ciò, i funzionari sanitari si concentrano sulle statistiche dei censimenti e sulle immagini satellitari di quelle aree specifiche, oltre che sulle mappe topografiche per vedere dove scorrono le acque reflue dai punti più alti a quelli più bassi. "Di solito un sito appropriato è quello con un buon flusso, non qualcosa di stagnante", dice Ahmed. "Cerchiamo di concentrarci sulla mattina, partendo dal presupposto che la maggior parte delle persone usa la toilette in quel momento".

In aree tipicamente inaccessibili agli operatori della polio, gli operatori sanitari tendono ad avere un livello di fiducia con le comunità; come spiega Diop, nessuno vuole che le acque reflue scorrano davanti alla propria casa. Per questo motivo, gli operatori sanitari riescono di solito a ottenere i campioni necessari.

Nel febbraio 2022, quando è stato confermato il caso di polio in Malawi, il Paese era stato inserito nell'elenco di espansione della GPEI per la sorveglianza ambientale e un team aveva già iniziato il lavoro preliminare. "Nel momento in cui il caso è stato identificato, abbiamo avuto due o tre addetti alla sorveglianza che andavano di città in città per valutare i siti di raccolta appropriati", racconta Ahmed. "Credo che entro quattro giorni dalla dichiarazione dell'epidemia, abbiamo raccolto i primi campioni di sorveglianza ambientale da uno dei siti di Lilongwe. Nel giro di un mese, avevamo otto o nove siti in tutto il Paese". Nessun campione in Malawi è risultato positivo al poliovirus selvaggio.

La sorveglianza ambientale è stata intensificata anche nei Paesi circostanti, compreso l'epicentro dell'epidemia, la provincia di Tete in Mozambico. Lì, tuttavia, gli ufficiali sanitari hanno faticato a trovare siti di sorveglianza ambientale di qualità e non sono riusciti a individuare il poliovirus selvaggio nelle acque reflue. "Il sistema di sorveglianza AFP è stato il più prezioso", afferma Ahmed.

Una volta identificato, un campione positivo può fornire informazioni utili. In Botswana, ad esempio, l'anno scorso è stata identificata la variante di poliovirus di tipo 2 attraverso un campionamento ambientale e i funzionari sono stati in grado di lanciare due cicli di vaccinazioni, fermando la malattia prima che paralizzasse qualcuno. Ma un campione negativo non è definitivo come un campione positivo. Sì, un risultato negativo potrebbe significare che la malattia non è presente, ma potrebbe anche significare che il campione era scarso o semplicemente prelevato nel giorno sbagliato. Un campione è solo un'istantanea nel tempo, insiste Diop. "Aggiunge valore, ma non è una panacea per individuare tutti i poliovirus", afferma. "La sorveglianza ambientale può essere solo un'integrazione della sorveglianza AFP, che rimane il gold standard".

Negli Stati Uniti, i funzionari sanitari si sono rivolti anche al campionamento delle acque reflue per valutare l'entità della diffusione della variante del poliovirus, un compito reso meno oneroso dalla pandemia.

Dopo che gli studi hanno dimostrato che il virus COVID-19 può essere rintracciato nelle acque reflue, nel 2020 il CDC ha istituito il Sistema nazionale di sorveglianza delle acque reflue per rilevare l'aumento delle infezioni. A giugno 2023, più di 1.400 siti in tutto il Paese hanno effettuato la sorveglianza delle acque reflue per il coronavirus, rappresentando il 40% della popolazione americana. I siti raccolgono regolarmente i dati e li inviano al CDC.

I ricercatori hanno utilizzato questi campioni raccolti per la sorveglianza della COVID-19 per guardare indietro nel tempo dopo che i funzionari sanitari hanno identificato il caso di polio di New York. "Lo Stato di New York aveva effettuato i test per la COVID e conservato i campioni", spiega Routh. "Siamo stati in grado di estrarre i campioni dallo scaffale e di eseguire i test retrospettivamente". L'uomo paralizzato dalla polio ha sviluppato debolezza a giugno; i funzionari hanno esaminato i campioni raccolti nella contea di Rockland e in una contea vicina a maggio e aprile e ne hanno trovati alcuni positivi al poliovirus. Ciò indicava che il virus circolava da settimane prima che il paziente arrivasse in ospedale, il che ha innescato, come il rilevamento in Malawi, una spinta ad aumentare le vaccinazioni contro la polio tra i bambini non vaccinati e una maggiore vigilanza sui sintomi della polio.

I funzionari sanitari hanno quindi ampliato la ricerca, cercando a New York City, dove le persone della comunità del paziente si recavano spesso, in altre contee vicine e in luoghi con popolazioni simili nel Connecticut e nel New Jersey, stati confinanti con New York. Mentre non ci sono stati campioni positivi negli altri due Stati, i ricercatori hanno rilevato costantemente la polio in campioni di acque reflue a New York fino all'ottobre 2022, quando i rilevamenti sono bruscamente diminuiti (la polio è statisticamente più una malattia estiva nei climi temperati). Dalla fine di febbraio non ci sono stati campioni di acque reflue positivi. Il CDC ha pianificato di espandere i test a diverse altre comunità in altri Stati con tassi di vaccinazione più bassi.

"Siamo davvero grati", afferma Routh. "Eravamo preoccupati, in vista dell'estate, che ci potesse essere una ricaduta di poliovirus nelle acque reflue o che si potesse assistere a una reimportazione di poliovirus da un'altra contea con un'epidemia in corso. Incrociamo le dita".

Anche Ahmed sta osservando e aspettando di vedere se l'epidemia di poliovirus selvaggio in Africa è stata contenuta. "La polio è un virus molto insidioso", afferma. "Può circolare per un bel po' di tempo senza essere individuato. Diciamo sempre che ci vuole una combinazione di buona sorveglianza e tempo".

I ricercatori stanno lavorando per aumentare la sensibilità del test per rilevare la polio nei campioni di acque reflue anche se il tasso di trasmissione è molto basso - in effetti, rendendo la griglia della rete da pesca così sottile che nessun caso può sfuggire. "Questo sarà importante anche per la post-certificazione", dice Diop, "per essere sicuri di non perdere nessun poliovirus".

Sarà importante anche la continuità dei test nelle aree ad alto rischio, perché un campione negativo potrebbe significare solo una giornata no. Test costantemente negativi aumenteranno la fiducia dei funzionari nel fatto che la polio sia davvero scomparsa.

Con un'esperienza di tre decenni, la rete di laboratori della GPEI - sia le persone che l'infrastruttura fisica dei laboratori - si è rivelata fondamentale per la sorveglianza del COVID-19. Gli esperti della rete di laboratori per la poliomielite hanno contribuito alla creazione di processi nazionali per l'analisi del coronavirus e gli operatori di laboratorio hanno contribuito agli sforzi per individuarlo. "Abbiamo le competenze necessarie", dice Ahmed. "Stiamo anche beneficiando dell'infrastruttura che è stata ampliata grazie a COVID, con un numero maggiore di persone che hanno il know-how per eseguire il sequenziamento. È uno scenario vantaggioso per la salute pubblica in Africa per quanto riguarda la rete di laboratori".

Questa rete di sorveglianza delle acque reflue ampliata in tutto il mondo ha un vasto potenziale per il futuro. "Gli usi sono infiniti", dice Routh. "Sono interessato a usarla per l'influenza. Potremmo prevedere i ceppi che gli Stati Uniti potrebbero incontrare nella loro stagione influenzale ed essere in grado di adattare i vaccini più rapidamente?". Nel 2022, i ricercatori statunitensi hanno testato le acque reflue per seguire la diffusione dell'mpox, il virus precedentemente noto come vaiolo delle scimmie. Le acque reflue possono essere utilizzate per qualsiasi cosa, dal monitoraggio dell'uso di oppioidi alla previsione dei tassi di obesità in una comunità, fino all'osservazione dei ceppi di tubercolosi resistenti ai farmaci, consentendo una risposta più rapida.

Il futuro dell'eradicazione della polio è la sorveglianza, e l'epidemiologia basata sulle acque reflue sarà uno strumento chiave in questi sforzi di monitoraggio. In futuro, potrebbe anche svolgere un ruolo fondamentale quando la società affronterà altri problemi di salute pubblica, il che significa che gli investimenti fatti dal Rotary nella sorveglianza continueranno a dare i loro frutti per gli anni a venire.

Questa storia è stata già pubblicata nel numero di ottobre 2023 della rivista Rotary.

Contenuti correlati

Le 'figure celate' della polio a Tuskegee

Più grande della polio: 5 operatrici del Pakistan

Podcast: Outsmarting polio (in inglese)