卡拉纳尔逊 是土木与环境工程教授,副院长 平等与包容 加州大学伯克利分校工程学院。 Nelson 和 IGI 微生物学科学总监 吉尔班菲尔德 正在领导一个 项目,追踪传播 SARS-COV-2是, 病毒 在湾区导致 COVID-19 废水.
为什么要在废水中寻找呼吸道病毒?
SARS-CoV-2 是导致 COVID-19 的病毒,它会感染大多数感染 COVID-19 的人的肠道,无论他们是否有症状。 被感染的人会在粪便中排出病毒,因此我们可以在废水中检测到信号。 对废水进行采样的特别优势在于它是一个固有的混合样本,这意味着您要同时测试多个人的样本。 因此,通过收集单个废水样本,我们可以获得代表单个样本中多达数十万人的信息。 因此,这是获取大量人口信息的非常有效的方法。
这也更少偏见,因为很多被感染但没有症状的人可能永远不会得到临床检测,我们可能永远不会将他们确定为病例,但我们仍然可以检测到废水中的信号。 因此,我们甚至可以从无症状的人那里获得信息。
您究竟可以在废水中观察和测量什么?
我们可以使用定量实时 PCR 来查看病毒的存在和浓度,这与用于测试临床样本的方法相同。 在这项技术中,与病毒基因相匹配的探针 RNA 特定点的序列用于复制一小部分 基因组. 我们是否以及获得多少副本取决于样本中的病毒数量。
废水面临的挑战是我们必须能够以更稀释的形式检测到该信号。 当临床医生从个人身上收集鼻拭子或唾液样本时,病毒的浓度远高于废水中的浓度。 在废水中,它被许多其他类型的废物和进入我们下水道的水稀释。
你能看到不同的病毒株吗?
是的。 除了基于 PCR 的方法外,我们还使用了一种更新的技术,称为 宏基因组 测序。 使用这种技术,我们可以对样本中存在的所有遗传物质进行测序,而不仅仅是一种病毒的一小部分。 我们筛选数据以提取对我们有用的信息——在这种情况下,是来自 SARS-CoV-2 病毒的遗传密码。 我们可以看到病毒株之间的差异,即使是单一的 核苷酸 变体,意味着只改变了一个 RNA 字母。 所以这是一个非常高分辨率的方法,这真的很令人兴奋!
这种方法的另一个重要优点是,使用基于 PCR 的方法,如果病毒的遗传密码在探针区域发生变化,检测方法将停止工作。 宏基因组测序方法不使用探针,因此它没有相同的漏洞。 因此,即使它们发生在探测区域,我们也将能够检测到变化,这会让我们知道临床测试协议可能需要修改。
检测不同的 CoV-2 菌株是否可以让您跟踪传播模式?
能够检测特定菌株意味着我们可以确定何时何地从其他地区引入了菌株。
我们还可以查看特定社区内的情况:如果菌株非常相似,则表明传播主要发生在社区内。 如果我们看到引入了不同的菌株,则表明可能由于与社区外的人接触或在社区外旅行而导致重大传播。
因此,这是一个非常强大的工具,可以了解传播模式以及哪些类型的活动会带来更大的风险。
我们还可以使用此信息来评估不同限制对流动性或隔离和社会疏远准则变化的影响。
到目前为止,您从测序菌株中发现了什么?
我们在废水样本中检测到的一半单核苷酸(即仅一个 RNA 字母发生变化)变异也存在于加利福尼亚收集的临床样本中。
另一半呢?
我们能够检测到仅在加利福尼亚州以外的临床样本中发现的菌株,以及在美国其他地方和世界其他地方报告的菌株。
这表明通过对废水进行采样,我们可以识别出已引入我们地区但尚未在临床样本中提取的菌株。
因此,我们实际上获得了更全面的图片——以及更早的信号——哪些菌株正在人群中传播。
我们还没有看到但在未来可能很重要的一个应用程序是跟踪特定的兴趣菌株。 这里的主要用途是,如果病毒以某种方式变异,使某些毒株变得或多或少毒力,我们希望能够专门跟踪这些毒株。
你喜欢这种兴趣的激增吗?
我只是为人们对废水的兴趣感到高兴,因为我每天都在想废水——不仅仅是我们冲厕所的恶心东西,而且实际上是一种资源,一种包含大量信息的东西,我们也可以变成有用的产品。 我有另一个项目,我们从废水中提取养分,用作肥料。
您认为定期监测废水是否有用,即使在大流行时期之外?
绝对地。 我的研究团队专注于控制传播 病原体 通过水。 我们主要关注已知肠道病毒和其他病毒的传播 病毒, 菌和感染肠道的寄生虫。 使用废水采样来了解人群中病原体的流行和传播的方法已经开发了一段时间,但并未得到广泛使用。
随着 COVID-19 的流行,全世界都对应用这种方法来帮助结束大流行产生了极大的兴趣。 我希望我们这些致力于了解病原体通过水传播的人将继续开发这种方法的应用。
您是如何开始在废水领域工作的?
我开始在废水中工作,因为这是一个美丽的十字路口。 如果我们有效地管理废水,我们就能为改善人类生活和保护环境做出贡献。 这些挑战在世界各地都存在。
我喜欢将我们作为世界各地的人类联系起来的东西,而不是将我们分开的东西。 我们都需要安全的饮用水并产生废水这一事实是将我们所有人联系在一起的因素之一。
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观看废水检测团队在行动的视频,并在伯克利新闻的此专题中阅读有关 COVID-19 废水检测项目的更多信息。