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为追踪 SARS-CoV-2 及其变异株传播，研究人员对比不同采样方法监测监狱污水，发现 24-h 混合采样更优，为防控提供依据。
在新冠疫情这场全球 “风暴” 中，尽管疫苗接种为人们筑起了一道防线，但新冠病毒就像一个狡猾的 “敌人”，不断变异，持续威胁着全球公共卫生安全。特别是在人员密集、通风不佳的环境中，病毒传播更加迅速，而监狱就是这样一个 “高危地带”。监狱内人员活动集中，空间相对封闭，一旦有病毒传入，极易引发大规模传播。然而，传统的疫情监测方法，如对工作人员和囚犯进行临床检测，在监狱环境中面临诸多挑战，像难以对大量人员进行定期检测、检测时间难以协调等问题。与此同时，感染新冠病毒的人，无论有无症状，都会通过粪便将病毒排入污水中，使得污水成为了一个潜在的 “病毒监测窗口”。于是，基于污水的监测（wastewater-based surveillance，WBS）应运而生，它有望成为一种高效、便捷的疫情监测手段。
为了深入探究 WBS 在监狱环境中的应用效果，马来西亚国立卫生研究院下属的环境健康研究中心等多个机构的研究人员开展了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Heliyon》杂志上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在样本采集方面，他们选取马来西亚雪兰莪州一所额定容量为 800 人的监狱，于 2023 年 2 月至 8 月，每周 3 天收集未经处理的污水样本，对比了瞬时采样（grab sampling）和 24 小时混合采样（composite sampling）两种方法。采集后，利用 Maxwell? Enviro Wastewater TNA Kit 进行核酸提取，再通过数字逆转录聚合酶链式反应（RT-dPCR）对污水中 SARS-CoV-2 的核糖核酸（RNA）浓度进行定量分析，还使用靶向扩增测序技术检测病毒突变及相关谱系或变异株。
下面来看看具体的研究结果：
- SARS-CoV-2 RNA 趋势：通过对比瞬时采样和混合采样的 7 天移动平均 SARS-CoV-2 RNA 浓度，发现多数样本趋势吻合良好，两种采样方法对 N1 和 N2 基因检测结果无显著差异，但在第 12 周和 17 周，N2 基因在部分样本中未被检测到，而相应的 N1 基因样本显示病毒存在。
- 检测与定量比较：对 180 个样本（90 对）的分析表明，两种采样方法都能有效检测污水样本中的 SARS-CoV-2 片段。混合采样的 N1 和 N2 基因变异系数（CV）低于瞬时采样，说明其结果更稳定。同时，N1 基因的 CV 低于 N2 基因，是更可靠的检测和定量目标基因。
- 基因组监测数据：研究发现，样本病毒载量与全基因组测序（WGS）序列覆盖度无相关性，两种采样方法在全基因组序列覆盖度上也无显著差异。
- SARS-CoV-2 基因组多样性：混合采样检测到 51 种奥密克戎（Omicron）亚谱系，瞬时采样检测到 42 种。两种方法虽都能识别出主要的奥密克戎亚谱系，但混合采样在检测亚谱系多样性上更具优势。
- 污水与临床数据比较：与全国临床样本测序数据对比，监狱污水监测能检测到不同的变异株，不过其变异株出现时间和流行情况与临床样本有所不同。
- SARS-CoV-2 突变特征：研究人员在样本中鉴定出 72 种突变类型，刺突蛋白的突变发生率和频率最高。
综合研究结果和讨论来看，这项研究意义重大。它证明了 WBS 在监狱这种封闭环境中，是一种有效的被动健康监测机制，即便临床检测存在局限，污水监测也能反映新冠疫情情况。研究还指出，24 小时混合采样比瞬时采样更能稳定地检测和量化病毒 RNA，N1 基因是更适合用于污水监测的标记基因。同时，污水基因组监测能追踪变异株，但在及时性和反映地理传播方面存在一定局限性。总体而言，该研究为监狱环境中的疫情防控提供了重要依据，为后续制定更科学有效的防控策略奠定了坚实基础，也为全球其他类似环境的疫情监测提供了宝贵的参考经验。
