跟踪COVID-19传播快速、大规模废水早期监测预警系统《mSystems》

在病毒传播之前检测COVID-19的爆发有助于控制病毒和控制社区内的新病例。在一项新的研究中，研究人员描述了一个主要是自动化的早期预警系统，该系统利用废水样本的高通量分析来识别出现新的COVID-19病例的建筑物——甚至在感染者出现症状之前。

　　

在病毒传播之前检测COVID-19的爆发有助于控制病毒和控制社区内的新病例。本周，在美国微生物学会的一份开放获取期刊《mSystems》上，加州大学圣地亚哥分校的研究人员描述了一种主要自动化的早期预警系统，该系统利用废水样本的高通量分析来识别出现新的COVID-19病例的建筑物，甚至在感染者出现症状之前就已经出现了。

这种方法快速、经济有效，加州大学圣地亚哥分校环境工程师、第一作者、负责该系统设计的博士斯姆鲁蒂·卡尔蒂凯恩说：“该系统的灵敏度足以在一座容纳近500人的建筑中检测到一例COVID-19病毒。”她说：“这真的让我们在新的疫情恶化之前就掌握了它们的情况。”以前的研究表明，分析污水中的病毒浓度可以提前一周准确预测临床诊断的趋势。然而，Karthikeyan说，传统的废水监测方法既费力又费时。

为了绕过这些瓶颈，UCSD团队从头开始设计了一个系统，可以自动化高通量分析。Karthikeyan说，自动化使快速获得结果成为可能，而且系统已经在观察圣地亚哥的社区疫情。每天早上10:30，UCSD的研究人员从代表校园和当地医院的近100个站点（每栋建筑）收集废水样本。

回到实验室，一个机器人平台可以在40分钟内处理24个样本。然后，一个自动化的、高通量的工具从样本中提取RNA，并使用PCR来搜索三个与SARS-CoV-2相关的基因。如果测序显示所有3个基因，样本被归类为阳性。下午早些时候，研究人员可以在一个显示新病例出现地点的在线仪表盘上更新数据。

这样的监控系统只有在周转时间很快的情况下才有用，Karthikeyan说，而且“除非我们实现自动化，否则我们不可能在同一天完成所有的样本。”她说，因为每一步都是自动化的，所以这个过程不容易受到人为错误的影响。

阳性检测也会触发警报，并发送给采集样本的大楼的居民，他们用自动售货机上的工具来测试自己。微生物学家Rob Knight博士实验室的博士后研究员Karthikeyan说，随后检测呈阳性的人被隔离，这个过程被重复。他们的研究使用计算技术来研究人体的生态系统。

在一项初步实验表明，该系统可靠地报告了个别建筑物中的新病例后，研究小组扩大了规模，并开始对居住在圣地亚哥县的200多万人进行监测。”南加州有很多病例，我们一定会在污水中看到，”Karthikeyan说。

在大流行后的未来，Karthikeyan预测，一个性价比高、速度快的监测系统可能特别有助于跟踪获得医疗保健机会有限的脆弱社区的病毒爆发

Journal Reference:

1. Smruthi Karthikeyan, Nancy Ronquillo, Pedro Belda-Ferre, Destiny Alvarado, Tara Javidi, Christopher A. Longhurst, Rob Knight. High-Throughput Wastewater SARS-CoV-2 Detection Enables Forecasting of Community Infection Dynamics in San Diego County. mSystems, March 2, 2021; DOI: 10.1128/mSystems.00045-21

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American Society for Microbiology. "COVID-19 spread tracked via a rapid, large-scale early wastewater surveillance alert system." ScienceDaily. ScienceDaily, 2 March 2021. <www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210302130725.htm>.

American Society for Microbiology. (2021, March 2). COVID-19 spread tracked via a rapid, large-scale early wastewater surveillance alert system. ScienceDaily. Retrieved March 2, 2021 from www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210302130725.htm

American Society for Microbiology. "COVID-19 spread tracked via a rapid, large-scale early wastewater surveillance alert system." ScienceDaily. www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210302130725.htm (accessed March 2, 2021).