Erik Jepsen
Võtmed kaasa
- Heitvee testimine COVID-19 leidmiseks on tõhus viis võimalike puhangute jälgimiseks.
- Tänu täiustatud meetodile saab seda tüüpi järelevalvet teha kiiremini, tõhusamalt ja odavamalt.
- Protsessi paranemine võimaldab iga päev testida kümneid kanalisatsioonist ja reoveepuhastitest pärit proove, mitte ainult käputäit.
- Kiireid reoveekatseid võib tulevikus kasutada ka teiste viiruspuhangute avastamiseks ja jälgimiseks.
Pandeemia alguses pöördusid teadlased reovee kui COVID-19 puhangute hoiatussüsteemi poole. Reovee proovide testimine viiruse esinemise suhtes on osutunud kasulikuks hoone või ala eraldamisel, kus COVID-19 juba olemas on kui kandjad on asümptomaatilised. Meetodit on rakendatud kõikjal alates kolledžitest kuni kohalike kogukondadeni.
Kuid sellel meetodil on üks oluline viga: selle kiirus. Nüüd on San Diego (UCSD) meditsiinikooli California ülikooli meeskond leidnud viisi avastamisprotsessi kiirendamiseks ja täpsete andmete kiiremaks edastamiseks.
Esialgne protsess oli aeglane, kuna reovee või kanalisatsiooni proovid on lahjendatud ja peavad olema kontsentreeritud, mis võtab palju samme ja kasutab palju ressursse, ütleb Verywellile Smruthi Karthikeyan, PhD, keskkonnainsener ja järeldoktor UCSD meditsiinikoolis. Karthikeyan on selles kuus ajakirjas avaldatud protsessi aruande juhtiv autormSüsteemid.
Protsessi kiirendamine
Erinevalt ninast tampoonist, kus võetakse väike limaproov, lahjendatakse kanalisatsiooni- või reoveepuhasti reoveeproov pärast seda, kui see on kogu muu äravoolu lasknud.
Heitveeproovid tuleb kontsentreerida, nii et COVID-19 põhjustavat viirust SARS-CoV-2, kui see on olemas, oleks lihtsam leida. Kuid nende proovide kontsentreerimiseks ja viiruse RNA leidmiseks oli vaja kiiremat meetodit. Teadlased olid konkreetselt huvitatud meetodi leidmisest, mida saaks samaaegselt teha paljude proovide abil ja mis annaks täpseid tulemusi samal päeval.
Protsessi kiirendamiseks pöördusid Karthikeyan ja tema meeskond robotite poole, mis tal juba laboris olid. Enne pandeemia algust keskendus tema uurimus soolestiku mikrobioomile - uurimisvaldkonnale, mis hõlmab ka reoveeproovide uurimist. Selle süsteemi modifitseerimisega suutsid nad reovee proovidest kiiresti eraldada RNA ja käivitada polümeraasi ahelreaktsiooni (PCR), et otsida COVID-19 signatuurgeene.
Varem reovee seireks kasutatud süsteemides kontsentreeriti veeproovid filtreerimis- või sadestamismeetodite abil, mille testide läbiviimiseks kulus aega ja palju ressursse.
Selle asemel kasutab see suure läbilaskevõimega süsteem magnetilisi helmeid, mis seovad eelistatult viiruse bitti, selgitab Karthikeyan. Seejärel korjab robotprotsessor helmeid magnetpea abil, jättes kõik muu maha.
"Nii valite ainult viiruse ja mitte kogu rämpsu kätte," ütleb ta. "See suurendab teie võimalusi leida viirus isegi lahjendatud süsteemis." Seejärel testiti kontsentreeritud proovides kolme erinevat geeni sihtmärki COVID-19 genoomis, kasutades PCR-testi.
Mis on suure läbilaskevõimega sõelumine?
Suure läbilaskevõimega sõeluuringus kasutatakse automatiseeritud seadmeid, et testida kiiresti tuhandeid kuni miljoneid proove bioloogilise aktiivsuse suhtes organismi, raku, raja või molekuli tasandil.
Täiustatud süsteem suurendab testimise kiirust oluliselt.
"[Varem] ei suutnud ma päevas teha rohkem kui 10 proovi. Mul kulus tunde sama asja tegemiseks, ”räägib Karthikeyan. "Selle abil saame teha 120 proovi 4,5 tunni jooksul alates proovi saamisest kuni tegeliku PCR tuvastamiseni."
Sellel protsessil on täiendav eelis, et see on odavam, kuna see nõuab testimise läbiviimiseks vähem ressursse ja vähem inimesi, lisab ta. Katseid saab teha nii väikeste kui 10 milliliitriste reovee proovidega.
Selle meetodi tulemuste täpsus on samuti kõrge. Kiire testimine võimaldab teadlastel ennustada, mis juhtub COVID-19 levikuga nädal aega enne täpsust ja kolm nädalat õiglase täpsusega, vastavalt UCSD meditsiinikooli avaldusele.
Mida see teie jaoks tähendab
COVID-19 reovee seire on meeldetuletus, et viirus võib levida ka siis, kui inimestel pole sümptomeid. Enda ja oma kogukonna turvalisuse tagamiseks on oluline jätkata vajalike ettevaatusabinõude järgimist, näiteks maski kandmine, sotsiaalne distantseerumine ja käte pesemine.
Edulugu
UCSD ühiselamute ja muude hoonete heitvee testimine on toimunud alates 2020. aasta juulist. UCSD mikrobiome innovatsiooni keskuse professori ja doktorikraadi Rob Knighti juhitud meeskond avastas tehnika.
Kuu aega pärast seda, kui kool hakkas reovett mõõdistama, avastasid nad positiivse asümptomaatilise juhtumi ja ülikool suutis saata kannatanutele hoonetes inimestele hoiatusi. See hõlbustas konkreetse piirkonna inimeste sihtotstarbelist testimist, selle asemel et proovida kõiki ülikoolilinnakus testida. Sõeluuringu tulemused tehakse nüüd avalikul juhtpaneelil kättesaadavaks.
Teised ülikoolid, näiteks Arizona ülikool, kasutavad COVID-19 leviku jälgimiseks reoveekatseid. New York City jälgib COVID-19 isegi oma 14 reoveepuhasti proovides.
UCSD süsteem võimaldab kiiresti testida rohkem veeproove, andes rahvatervise ametnikele ülevaate viiruse levikust enne, kui inimesed võivad olla kliiniliselt haiged. "Ma arvan, et keegi ei tee seda sellises ulatuses," ütleb Karthikeyan.
UCSD-s kasutatav süsteem suudab enam kui 400 elanikuga hoones tuvastada isegi ühe COVID-19 juhtumi. Noorel elanikkonnal, näiteks UCSD üliõpilaskond, on nakatunud inimesed sageli asümptomaatilised, kuid levitavad siiski viirust, ütleb Karthikeyan. Selleks ajaks, kui asümptomaatiline kandja muutub sümptomaatiliseks või levitab viiruse kellelegi, kellel ilmnevad nakkuse sümptomid, oleks viirus võinud eksponentsiaalselt levida.
Karthikeyan ja tema kolleegid testivad praegu San Diego maakonna reoveeproove. Point Loma reoveepuhasti töötleb reovett enam kui 2,2 miljonile inimesele, võimaldades proovide kogumist ühes kohas kogu teeninduspiirkonna jaoks. Viiruse testimist kogu elanikkonna jaoks on keeruline ja kulukas, kuid reoveekatsete kasutamine seiretehnikana võimaldab rahvatervise ametnikel kitsendada valdkondi, kus testimine on ülioluline.
San Diego maakond soovib, et UCSD meeskond mitte ainult ei tuvastaks viirust, vaid sekveneeriks ka viiruse genoomi, et näha, millised viiruse variandid võivad ringelda, ütleb Karthikeyan. "Nüüd teeme laiaulatuslikku genoomi järjestust," lisab ta.
Seda tüüpi reovee seiret saab kohandada kõigi väljaheidetega eralduvate viiruste jälgimiseks, ütleb Karthikeyan, lisades, et seda võib kasutada mitut tüüpi nakkushaiguste epideemiates ja see võib aidata tulevikus avastada pandeemiaid varem.
-test.jpg)
