Erikas Jepsenas
Pagrindiniai išsinešimai
- Nuotekų tyrimas dėl COVID-19 yra veiksmingas būdas nustatyti galimus protrūkius.
- Patobulinto metodo dėka tokio tipo stebėjimas gali būti atliekamas greičiau, efektyviau ir pigiau.
- Patobulintas procesas leidžia kiekvieną dieną ištirti dešimtis mėginių iš kanalizacijos ir nuotekų valymo įrenginių, o ne tik saujelę.
- Greitas nuotekų tyrimas taip pat gali būti naudojamas kitiems viruso protrūkiams aptikti ir nustatyti ateityje.
Pandemijos pradžioje mokslininkai kreipėsi į nuotekas kaip įspėjamąją COVID-19 protrūkių sistemą. Nuotekų mėginių tyrimas dėl viruso buvimo pasirodė esąs naudingas išskiriant pastatą ar teritoriją, kurioje jau yra COVID-19 jei nešėjai yra besimptomiai. Metodas buvo įgyvendintas visur - nuo kolegijų iki vietos bendruomenių.
Bet šis metodas turi vieną reikšmingą trūkumą: jo greitį. Dabar Kalifornijos universiteto San Diego (UCSD) medicinos mokyklos komanda rado būdą paspartinti aptikimo procesą ir greičiau pateikti tikslius duomenis.
Pirminis procesas buvo lėtas, nes nuotekų ar nuotekų mėginiai yra praskiesti ir turi būti sukoncentruoti, o tai reikalauja daug žingsnių ir sunaudoja daug išteklių, - „Verywell“ sako aplinkos inžinierius ir podoktorantūros daktaras Smruthi Karthikeyanas UCSD medicinos mokykloje. Karthikeyanas yra pagrindinis šį mėnesį žurnale paskelbtos proceso ataskaitos autorius„mSystems“.
Proceso paspartinimas
Skirtingai nuo nosies tampono, kuriame paimamas nedidelis gleivių mėginys, nuotekų mėginys iš kanalizacijos ar nuotekų valymo įrenginių praskiedžiamas po to, kai jis apipilamas viskuo, kas pateko į kanalizaciją.
Nuotekų mėginius reikia sukoncentruoti, kad būtų lengviau surasti SARS-CoV-2 - virusą, sukeliantį COVID-19. Bet reikėjo greitesnio metodo, kaip tuos mėginius sukoncentruoti ir surasti viruso RNR. Mokslininkai buvo ypač suinteresuoti rasti metodą, kurį būtų galima vienu metu atlikti naudojant daugybę mėginių ir kuris galėtų pateikti tikslius tos pačios dienos rezultatus.
Norėdami paspartinti procesą, Karthikeyan ir jos komanda kreipėsi į robotą, kurią ji jau turėjo savo laboratorijoje. Prieš prasidedant pandemijai, jos tyrimai buvo sutelkti į žarnyno mikrobiomą - tyrimo sritį, kurioje taip pat nagrinėjami nuotekų mėginiai. Keisdami tą sistemą, jie sugebėjo greitai išgauti RNR iš nuotekų mėginių ir paleisti polimerazės grandininę reakciją (PGR) ieškodami COVID-19 parašo genų.
Anksčiau nuotekų stebėjimui naudotose sistemose vandens mėginiai buvo sukoncentruoti naudojant filtravimo ar nusodinimo metodus, kuriems atlikti reikėjo laiko ir daug išteklių.
Vietoj to, šioje didelio našumo sistemoje naudojamos magnetinės granulės, kurios pirmiausia susiejamos su viruso dalimis, aiškina Karthikeyanas. Tada robotas procesorius paima karoliukus naudodamas magnetinę galvutę, palikdamas visa kita.
"Tokiu būdu jūs pasirenkate tik virusą, o ne paimate visą šiukšlę", - sako ji. „Tai padidina jūsų galimybes susirasti virusą net ir praskiestoje sistemoje“. Tuomet koncentruoti mėginiai tiriami dėl trijų skirtingų COVID-19 genomo taikinių genų, naudojant PGR tyrimus.
Kas yra didelio našumo patikra?
Didelio pralaidumo atrankai naudojama automatizuota įranga, skirta greitai ištirti tūkstančius milijonų mėginių biologiniam aktyvumui organizmo, ląstelių, kelio ar molekuliniu lygiu.
Patobulinta sistema labai padidina bandymų greitį.
„[Anksčiau] negalėjau padaryti daugiau nei 10 mėginių per dieną. Man prireikė valandų, kol padariau tą patį “, - sako Karthikeyanas. „Tai atlikę 120 mėginių galime padaryti per 4,5 valandas nuo mėginio gavimo iki faktinio PGR nustatymo“.
Šis procesas turi papildomą pranašumą, nes yra pigesnis, nes bandymui atlikti reikia mažiau išteklių ir mažiau žmonių, priduria ji. Tyrimus galima atlikti su net 10 mililitrų tūrio nuotekų mėginiais.
Rezultatų tikslumas taikant šį metodą taip pat yra didelis. Greitas testavimas leidžia tyrėjams prognozuoti, kas bus su COVID-19 plitimu prieš savaitę gerai ir prieš tris savaites teisingai, teigiama UCSD medicinos mokyklos pranešime.
Ką tai reiškia tau
Nuotekų stebėjimas atliekant COVID-19 yra priminimas, kad virusas gali išplisti net tada, kai žmonės nejaučia simptomų. Svarbu ir toliau laikytis būtinų saugos priemonių, tokių kaip kaukės dėvėjimas, socialinis atsiribojimas ir rankų plovimas, kad saugotumėte save ir savo bendruomenę.
Sėkmės istorija
UCSD bendrabučių ir kitų pastatų nuotekos bandomos nuo 2020 m. Liepos mėn. Techniką atrado komanda, kuriai vadovavo daktaras Robas Knightas, profesorius ir UCSD Mikrobiomų inovacijų centro direktorius.
Praėjus mėnesiui po to, kai mokykla pradėjo tirti nuotekas, jie nustatė teigiamą besimptomį atvejį ir universitetas galėjo išsiųsti perspėjimus nukentėjusiuose pastatuose esantiems žmonėms. Tai palengvino tikslinį asmenų testavimą tam tikroje srityje, o ne bandymą išbandyti visus miestelyje. Patikrinimo rezultatai dabar prieinami viešoje informacijos suvestinėje.
Kiti universitetai, pavyzdžiui, Arizonos universitetas, naudoja nuotekų tyrimus, kad galėtų stebėti COVID-19 plitimą. Niujorkas net stebi COVID-19 mėginiuose iš savo 14 nuotekų valymo įrenginių.
UCSD sistema leidžia greitai ištirti daugiau vandens mėginių, suteikiant visuomenės sveikatos priežiūros pareigūnams galimybę apžvelgti viruso plitimą, kol žmonės dar gali kliniškai sirgti. "Nemanau, kad kas nors tai daro tokiu mastu", - sako Karthikeyanas.
UCSD naudojama sistema gali aptikti net vieną COVID-19 atvejį pastate, kuriame gyvena daugiau nei 400 gyventojų. Jauniems gyventojams, pavyzdžiui, UCSD studentų organizacijai, užsikrėtę žmonės dažnai neturi simptomų, tačiau vis tiek platina virusą, sako Karthikeyanas. Tuo metu, kai besimptomis nešiotojas tampa simptominis arba paskleidžia virusą kam nors, kuriam pasireiškia infekcijos simptomai, virusas galėjo plisti eksponentiškai.
Karthikeyan ir jos kolegos šiuo metu tikrina nuotekų mėginius San Diego apskrityje. „Point Loma“ nuotekų valymo įrenginyje perdirbamos nuotekos daugiau nei 2,2 mln. Žmonių, todėl mėginiai gali būti renkami vienoje vietoje visam aptarnaujamam rajonui. Atlikti viruso tyrimus visoms populiacijoms yra sunku ir brangu, tačiau nuotekų tyrimai kaip stebėjimo technika leidžia visuomenės sveikatos pareigūnams susiaurinti sritis, kuriose bandymai yra labai svarbūs.
San Diego apygarda nori, kad UCSD komanda ne tik aptiktų virusą, bet ir nustatytų viruso genomo seką, kad sužinotų, kurie viruso variantai gali cirkuliuoti, sako Karthikeyanas. "Dabar mes atliksime plataus masto genomo sekvenavimą", - priduria ji.
Tokį nuotekų stebėjimą galima pritaikyti atliekant bet kokio išmatose išsiskyrusio viruso stebėjimą, sako Karthikeyanas, pridurdamas, kad jis gali būti naudojamas daugelio tipų infekcinių ligų epidemijose ir gali padėti anksčiau nustatyti būsimas pandemijas.
.jpg)
.jpg)
