Ерик Јепсен
Кључне Такеаваис
- Испитивање отпадних вода на ЦОВИД-19 је ефикасан начин за праћење потенцијалних избијања.
- Захваљујући побољшаној методи, ова врста надзора може се обавити брже, ефикасније и јефтиније.
- Побољшање процеса омогућава свакодневно тестирање десетина узорака из канализације и постројења за пречишћавање отпадних вода, а не само неколико.
- Брзо испитивање отпадних вода такође се може користити за откривање и праћење других вирусних епидемија у будућности.
Почетком пандемије, научници су се окренули отпадним водама као систему упозорења за избијање ЦОВИД-19. Тестирање узорака отпадних вода на присуство вируса показало се корисним у издвајању зграде или подручја у којем је ЦОВИД-19 већ присутан, чак ако су носачи асимптоматски. Метода је примењена свуда, од колеџа до локалних заједница.
Али овај метод има једну значајну ману: његову брзину. Сада је тим на Медицинском факултету Универзитета у Калифорнији у Сан Диегу (УЦСД) пронашао начин да убрза процес откривања и брже пружи тачне податке.
Првобитни процес је био спор јер су узорци отпадне воде или канализације разређени и морају се концентровати, што предузима много корака и користи пуно ресурса, каже др Смрутхи Картхикеиан, инжењер заштите животне средине и постдокторски истраживач на Медицинском факултету УЦСД. Картхикеиан је водећи аутор извештаја о процесу објављеног овог месеца у часописумСистемс.
Убрзавање процеса
За разлику од бриса из носа, који узима мали узорак слузи, узорак отпадне воде из канализације или постројења за пречишћавање отпадних вода се разблажи након што се пролио са свим осталим што је отишло у одвод.
Узорке отпадних вода треба концентровати тако да је лакше пронаћи САРС-ЦоВ-2, вирус који изазива ЦОВИД-19, ако постоји. Али постојала је потреба за бржом методом за концентрацију тих узорака и проналажење РНК од вируса. Истраживачи су били посебно заинтересовани за проналажење методе која би се могла истовремено радити на многим узорцима и која би могла дати тачне резултате истог дана.
Да би убрзала процес, Картхикеиан и њен тим су се обратили некој роботској помоћи коју је већ имала у својој лабораторији. Пре почетка пандемије, њено истраживање се фокусирало на микробиом црева, област проучавања која такође укључује испитивање узорака канализације. Модификујући тај систем, могли су брзо да издвоје РНК из узорака отпадних вода и покрену ланчану реакцију полимеразе (ПЦР) да би тражили гене са потписом ЦОВИД-19.
У системима који су се раније користили за надзор отпадних вода, узорци воде су концентрисани методама филтрације или падавина, што је захтевало време и много ресурса за покретање тестова.
Уместо тога, овај високопропусни систем користи магнетне куглице које се преференцијално повезују са комадићима вируса, објашњава Картхикеиан. Роботски процесор тада узима зрнца помоћу магнетне главе, остављајући све остало иза себе.
„На овај начин одабирете само вирус, а не покупите сав отпад“, каже она. „Повећава вам шансе да пронађете вирус чак и у разблаженом систему.“ Затим се концентровани узорци тестирају на три различита генска циља на геному ЦОВИД-19 помоћу ПЦР тестирања.
Шта је високопропусни скрининг?
Скрининг велике пропусности користи аутоматизовану опрему за брзо тестирање хиљада до милиона узорака на биолошку активност на нивоу организма, ћелија, путање или молекула.
Побољшани систем у великој мери повећава брзину тестирања.
„[Раније] Нисам могао да урадим више од 10 узорака дневно. Требали су ми сати да урадим исту ствар “, каже Картхикеиан. „Овим можемо да урадимо 120 узорака за 4,5 сата од пријема узорка до стварне ПЦР детекције.“
Овај процес има додатну предност што је јефтинији, јер захтева мање ресурса и мање људи да би покренули тестирање, додаје она. Испитивање се може обавити на узорцима отпадних вода запремине 10 милилитара.
Тачност резултата овом методом је такође висока. Брзо тестирање омогућава истраживачима да предвиђају шта ће се дешавати са ширењем ЦОВИД-19 недељу дана унапред са добром тачношћу и три недеље унапред са поштеном тачношћу, наводи се у изјави Медицинског факултета УЦСД.
Шта ово значи за вас
Надзор отпадних вода за ЦОВИД-19 је подсетник да се вирус може ширити чак и када појединци немају симптоме. Важно је и даље предузимати неопходне мере предострожности, попут ношења маске, удаљавања од друштва и прања руку како бисте заштитили себе и своју заједницу.
Прича о успеху
Испитивање отпадних вода из спаваоница и других зграда на УЦСД-у траје од јула 2020. Тим који је водио др Роб Книгхт, професор и директор Центра за микробиомске иновације при УЦСД-у, открио је технику.
Месец дана након што је школа започела надзор отпадних вода, открили су позитиван асимптоматски случај и универзитет је могао да пошаље упозорења људима у погођеним зградама. Ово је олакшало циљано тестирање појединаца у датој области, уместо покушаја тестирања свих у кампусу. Резултати прегледа сада су доступни на јавној контролној табли.
Остали универзитети, попут Универзитета у Аризони, користе испитивање отпадних вода да би пратили ширење ЦОВИД-19. Њујорк чак надгледа ЦОВИД-19 у узорцима из својих 14 постројења за пречишћавање отпадних вода.
УЦСД систем омогућава брзо тестирање више узорака воде, пружајући службеницима јавног здравља поглед на ширење вируса пре него што људи могу бити клинички болесни. „Мислим да то нико не ради на оваквој скали“, каже Картхикеиан.
Систем који се користи на УЦСД може открити чак и само један случај ЦОВИД-19 у згради са више од 400 становника. У младој популацији, попут студентског тела на УЦСД-у, заражени људи су често асимптоматски, али и даље избацују вирус, каже Картхикеиан. До тренутка када асимптоматски носач постане симптоматски или прошири вирус на некога ко показује симптоме инфекције, вирус се могао експоненцијално проширити.
Картхикеиан и њене колеге тренутно тестирају узорке отпадних вода за округ Сан Диего. Постројење за пречишћавање отпадних вода у Поинт Лома обрађује канализацију за више од 2,2 милиона људи, омогућавајући прикупљање узорака на једном месту за цело подручје пружања услуга. Тешко је и скупо спровести тестирање на вирус на целој популацији, али коришћење испитивања отпадних вода као технике надзора омогућава службеницима јавног здравља да сузе подручја у којима је тестирање пресудно.
Округ Сан Диего жели да тим УЦСД-а не само открије вирус већ и секвенцира геном вируса како би се видело које варијанте вируса могу да циркулишу, каже Картхикеиан. „Сада ћемо направити секвенцирање генома великих размера“, додаје она.
Ова врста надзора отпадних вода може се прилагодити вршењу надзора над било којим вирусом који се баци у фецесу, каже Картхикеиан, додајући да би се могао користити у многим врстама епидемија заразних болести и могао би раније помоћи у откривању будућих пандемија.
.jpg)
