从用药到禽流感疫区,如何监测污水可以挽救生命

我们中的大多数,在我们冲马桶,不三思而后我们体内的废物。对我们来说,这是垃圾。为了流行病学家,然而,废水可以提供有关公共健康和挽救生命的宝贵信息。

基于废水流行病学史

基于废水流行病学(WBE)是污水的分析监控公众健康。该术语在2001年首次出现,当研究提出了污水处理设施,废水进行分析,以确定非法药物在社区中集体使用的想法。当时,这个想法弥合环境和社会科学似乎激进,但也有明显的优势。监测废水是一种非侵入式的和相对廉价的方式来获得实时数据,准确地反映社区范围内的用药,同时确保个人的匿名性。

这个想法是在2005年实现研究在科学家收集的污水在意大利主要城市的估计当地的可卡因使用。传统上,使用可卡因使用人口调查,消费者访谈,医疗记录和犯罪统计数据,所有这些都可以在很大程度上偏估计。它们从废水中监视所获得的数据是眼开口,露出大于先前确定的平均每日可卡因使用的高得多的水平。现在,废水用来估计在许多国家当地的药物使用,包括城市高校在美国。

除了监测药物的使用,WBE已经使用了几十年来监测病毒疾病。病毒的遗传物质可以在患者症状出现前人类粪便为几天甚至几个星期来检测。这使得废水监测完善早期预警系统,以防止爆发。

在以色列,废水监测方案,监测脊髓灰质炎疫情自1988年以来已经到位,其中包括在人口稠密地区8-10污水处理设施每月采样。在2013年,脊髓灰质炎病毒突然重新出现在污水,提醒卫生官员发起一个全国性的疫苗接种运动。因为早期预警,防止了潜在的灾难性爆发。其他最近学习证明废水如何能够被用来检测的诺罗病毒和肝炎病毒的各种菌株。

WBE为跟踪COVID-19

快进到2020年,COVID-19大流行造成的新的冠状SARS-CoV的-2已经进一步推进WBE成为聚光灯。许多人认为,污水监测是长期监测SARS-COV-2爆发的最实用的方法。这种方法是更具成本效益比大型诊断测试,可以检测到病毒时有发生,甚至症状之前,这意味着控制疫情时,公共卫生官员可以主动而非被动。

一些城市已经开始监测用于污水SARS-CoV的-2病毒RNA的存在。自从2018年,一组在亚利桑那州立大学一直在监测废水在城市亚利桑那州的阿片类药物的使用,并将数据通过释放面向公众的仪表盘该报告的四种常见的阿片类药物的水平。这次经历让他们迅速作出反应,这种流行病通过创建COVID-19的仪表板这提供了在全市范围内七个区185000个居民的总体趋势感染。其他国家,包括犹他州蒙大拿,也纷纷效仿。

在使用废水SARS-COV-2检测的主要挑战是缺乏一个批准的标准化分析方法,通常需要几年时间才能实现。然而,科学家们在世界各地(包括Promega公司)都分享他们的协议和合作,提供解决方案的企业和机构。

病毒RNA检测方法的开发

通常被用于废水中检测病毒RNA的基于PCR的方法是非常相似,在临床或研究实验室使用。然而,废水样品的复杂性带来了一些额外的挑战,例如PCR抑制剂的存在。因此,病毒RNA纯化方法是用于成功检测是至关重要的。在Promega公司科学家已经开发协议专门为废水中检测SARS-CoV的-2 RNA,使用一个沉淀法要么离心过滤方法。在接受GenomeWeb,Promega Global Commercialization Marketing Manager, Brigitta Saul, states that Promega’s “expertise on the design of nucleic acid purification systems and formulating PCR master mixes tolerant of inhibitors commonly found in environmental samples allows us to design and formulate workflow solutions that are able to cope with these kinds of samples.” Currently, thePureFood GMO和验证套件提供病毒RNA的有效纯化从废水样品。该试剂盒是与兼容Maxwell®仪器,它可以自动地同时处理多达48个样品。

Promega公司科学家也正在开发一种新的试剂盒,具体对废水中SARS-CoV的-2病毒RNA的检测。所述试剂盒将包括引物和探针来检测SARS-CoV的-2以及扩增对照。不仅可以使用手动萃取此病毒RNA试剂盒分离单个样品,但它也可以适用于高通量自动化的RT-qPCR的检测。目前,该试剂盒正在经历由潜在的用户测试(接触applied@promega.com想要查询更多的信息)。

至于废水中检测病毒RNA方法不断进步,有希望WBE计划将全球范围内实施,以帮助控制和防止COVID-19的爆发以及未来病毒性疾病。

观看此视频,关于WBE的优势,挑战和机遇!

学习更多关于废水基于流行病学和用于检测废水中的病毒RNA的检测方法

参考

基于废水冠状病毒大流行Jumpstarts流行病学,GenomeWeb

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约翰娜是Promega的科学作家。她赢得了她在生物医学科学博士在贝勒医学院。她是加入Promega公司五年前一名自由撰稿人和全职妈妈。约翰娜是来自台湾,她认为台湾菜是世界上最好的。她喜欢做瑜珈,旅游,花时间与她的两个孩子。

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