基于废水监测的流行病学:监测废水中的COVID-19

基于废水监测的流行病学,或下水道监测(通过对废水进行分析从而识别与公共卫生监测有关的生物物质或化学物质),这项技术并非是新的发现。


事实上,基于废水的的流行病学以前曾被用来检测废水中的制药或工业废弃物、药物滥用(包括阿片类药物的滥用)、病毒和超级细菌的出现。检测废水中的SARS-CoV-2冠状病毒可能是跟踪COVID-19暴发的低成本解决方案。


废水中SARS-CoV-2的检测:COVID-19预警系统

据报道,在2020年3月,KWR水资源研究所的研究人员在荷兰的废水样品中发现了SARS-CoV-2 (新型冠状病毒)RNA的存在,该检测结果是在荷兰确诊首例COVID-19病例后一周内获得。
Promega公司应用市场总监Sameer Moorji在本视频中了解WBE的优势、挑战和机遇。

废水监测病毒具有以下优势:


早期预警:

 

有研究表明,在患者出现症状的前几天至一周内便可在人类粪便中检测到SARS-CoV-2 RNA的存在,通过对废水中SARS-CoV-2病毒RNA浓度进行监测,可在患者去医院就诊前就实现对COVID-19爆发的预测。



提供人群数据:

 

一个废水样本可以提供有关数千人感染率的数据,这些数据对于COVID-19检测率较低的地区尤其重要。有研究结论得出,监测废水中SARS-CoV-2病毒可作为确定局部热点地区或人口感染的主要指标。





监测成本低:

 

与单独检测成千上万患者相比,收集废水样品进行检测来获得整个人群数据,成本更低。


确定发展趋势:

 

监测废水中SARS-CoV-2病毒可用于确定当前疫情发展趋势,确定新疫情和感染率。



废水监测病毒主动防御策略


废水中病毒检测一般方案

1. 样品采集

 

对污水中的病毒进行检测,首先要从水排入下水道污水系统的单个点收集废水样品。

 

2. 巴氏灭菌

 

收集的废水样品将在60°C条件下进行巴氏消毒,以灭活全部病原体。

 

3. 浓缩病毒

 

通过PEG(聚乙二醇)8000NaCl沉淀法、离心过滤法或超速离心法浓缩病毒。

 

4. RNA提取

 

提取方法包括手动、自动或高通量,用于病毒RNA的纯化。

 

5. RNA定量

 

RNA进行定量,以确保得到合适的浓度和质量的RNA用于下游分析。

 

6. RT-PCR扩增

 

RNA反转录为cDNA,并通过使用核衣壳蛋白基因(CDC发布的N1/N2)或包膜基因(E)的引物对进行qPCR扩增。

 

7. 数据分析

 

对结果进行分析,并将获得的结果与收集区域内病毒量的持续水平进行比较。


为满足对废水检测的需求,我们的科研人员已测试了用于检测流程关键步骤中的试剂。幸运的是,我们在核酸纯化和扩增试剂开发等方面拥有数十年的经验。

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