Тестирование сточных вод на COVID-19

Testing Wastewater for COVID-190

Josh Hawkins/UNLV Photo Services

Исследователь UNLV Эдвин о, изображенный выше в лаборатории геномной и прецизионной медицины 13 марта 2018 года, работает с аспирантами, студентами UNLV и рядом сотрудников в Неваде и за ее пределами над реализацией программ наблюдения за сточными водами для скрининга образцов на наличие COVID-19.

Newswise — США находятся в тисках третьей волны пандемии коронавируса и медленно приближаются к возможности еще одной мрачной вехи — поражению до 200 000 случаев заболевания в день.

Это потенциальная реальность, которая делает работу исследователя UNLV Эдвина о еще более актуальной: секвенирование РНК вируса SARS-COV-2 для поиска мишеней, которые делают вакцины более эффективными.

“Я могу представить себе возможность, когда мы создадим вакцину, но вирус мутировал до такой степени в некоторых сообществах, что эта вакцина менее эффективна для людей, которые заразились другим штаммом”, — сказал о, добавив, однако, что недавние объявления о разработке вакцин от Pfizer и Moderna являются многообещающими.

Исследовательская программа Oh — скрининг сточных вод на наличие COVID-19 — состоит из аспирантов и студентов UNLV. Вместе с различными сотрудниками в Неваде и соседних штатах эти усилия могли бы помочь в разработке вакцин в будущем.

Но его работа уже проникла в другие сферы. В августе исследовательская группа Oh была частью сотрудничества, возглавляемого Университетом Аризоны, чтобы проверить сточные воды в общежитиях и зданиях вокруг кампуса, чтобы определить, циркулирует ли вирус. Программа наблюдения выявила два бессимптомных случая заболевания студентов COVID-19 и помогла предотвратить потенциальную вспышку заболевания в начале осеннего семестра.

Последняя попытка Oh делает еще один шаг вперед: извлекает РНК из вируса и определяет, появляются ли и где различные штаммы вируса в сообществах вокруг Лас-Вегаса.

— Вирус, который мы получаем в Неваде, очень сильно отличается от Калифорнии или очень сильно отличается от Дании? И как со временем этот вирус меняется? Это была бы недорогая и эффективная программа, которая помогла бы нам определить сообщества, которые могли бы гораздо лучше реагировать на определенные вакцины, разрабатываемые на рынке прямо сейчас”,-сказал О.

Здесь он объясняет, что его программа наблюдения за сточными водами обнаружила на сегодняшний день, как такие программы могут помочь предотвратить вспышки заболеваний и дополнить текущие усилия по отслеживанию контактов с общественностью в области здравоохранения, а также почему больше государственных и федеральных агентств должны сотрудничать и инвестировать в эти усилия.

Что мы можем узнать из тестирования сточных вод на наличие COVID-19?

Вирус — SARS-COV-2 — это то, что известно как РНК-вирус. Это вирус, который проникает через дыхательную систему, и считается, что он выделяется с фекалиями и мочой, поэтому у нас и других была гипотеза, что мы будем проверять сточные воды на наличие SARS-COV-2. То, что мы видим в сточных водах, может предсказать, что произойдет в сообществах, давая нам где — то между двумя-пятью днями предварительного уведомления о присутствии вируса, прежде чем симптомы начнут проявляться. Это приличное количество времени для наших чиновников общественного здравоохранения, чтобы теперь связаться с Трейсом в этом сообществе, чтобы выяснить, не было ли что-то упущено.

Это вещество мы можем очень легко обнаружить в лаборатории и измерить его эффективность двумя способами. Один из способов-это общая сумма: ее больше или меньше? Предположение состоит в том, что если его больше, то больше людей проливают его, тогда больше людей в этом здании имеют его, и поэтому это может быть чрезвычайно опасно.

Другой способ-определить фактическую последовательность, которую содержит вирус. Вы и я, у нас есть 3 миллиарда нуклеотидов в нашем геноме, и это делает нас теми, кто мы есть; для вируса все характеристики, необходимые для проникновения в человеческую клетку, для его репликации в человеке, содержатся в пределах 30 000 нуклеотидов. Это небольшая часть человеческого генома, но этого небольшого генома достаточно, чтобы посеять хаос и убить более 1,3 миллиона человек в мире.

Как секвенирование РНК вируса COVID-19 может помочь в разработке вакцины?

Секвенирование может помочь определить, есть ли мутация в этих 30 000 нуклеотидах, которая может сделать его более инфекционным.

В течение некоторого времени ходила история о том, как животные на норковой ферме в Дании могут содержать мутацию, которая сделает этот вирус потенциально более заразным и может быть чрезвычайно опасным для нашей популяции по многим различным причинам.

Мы надеемся, что вакцина будет разработана в течение ближайших нескольких месяцев. На прошлой неделе Pfizer объявила, что вакцина, которая была изучена, теперь эффективна на 90% у 48 человек — это потрясающе. А на этой неделе Moderna объявила, что ее вакцина эффективна на 94%.

В настоящее время мы сотрудничаем с Университетом Невады, Рино, чтобы проверить сточные воды в Северной Неваде. Наш сотрудник обнаружил очень специфическое изменение в вирусе, которое кажется очень, очень уникальным для Рено. Непонятно, почему это уникально для Рено, и поэтому мы хотим определить следующее: могли ли мы обнаружить это изменение гораздо раньше, используя сточные воды, и можем ли мы теперь обнаружить любое изменение, которое может быть уникальным для этого сообщества?

Это восходит к вакцинации и терапии — знание последовательности вируса поможет нам определить, могут ли изменения в последовательности привести к худшему результату, а также может помочь нам определить, действительно ли сообщества могут быть устойчивы к вакцине, которая в настоящее время разрабатывается.

Не могли бы вы рассказать нам о сотрудничестве UNLV с Университетом Аризоны по проверке сточных вод на наличие COVID-19 и о результатах этой работы? Что он сказал нам о том, как наблюдение за сточными водами может предотвратить распространение болезни?

Наши сотрудники из Университета Аризоны проверили сточные воды общежитий, зданий и различных центров на территории кампуса на наличие COVID-19. Мы обнаружили положительный результат в двух разных зданиях, и это было действительно интересно, потому что студенты только что вернулись в кампус, и условием для возвращения в кампус для студентов было получить результат теста “отрицательный”, прежде чем вернуться.

Два жителя общежития, которые сначала дали отрицательный результат, позже дали положительный результат, хотя у них не было никаких симптомов. Эти люди, должно быть, заразились этим вирусом в течение нескольких дней, что они были в кампусе.

Осознание состоит в том, что ничего из этого потенциально не было бы обнаружено, если бы у нас не было этой программы наблюдения в игре. В результате эти студенты были изолированы и помещены в карантин, и с тех пор они выздоровели. Подобный случай привел ко многим другим подобным усилиям по всей стране, где наблюдение за сточными водами привело к выявлению студентов и преподавателей, которые имели вирус, но были бессимптомны. Я думаю, что это ключ к разгадке. Когда кто — то бессимптомен, это так трудно понять.

Интересная оговорка к нашей программе наблюдения заключается в том, что мы не смогли напрямую сопоставить вирусные геномы, обнаруженные в сточных водах, с вирусными геномами у бессимптомных студентов. Это важно, так как мы не можем быть уверены, посещал ли зараженный родитель или друг из другого штата помещение в течение дня, а затем ушел. Однако наша программа не была создана для решения таких проблем, и сейчас мы работаем над технологией, чтобы обеспечить большую ясность.

Случай с Университетом Аризоны был идеальным принципом, что это может быть сделано, и что программа наблюдения может привести к принятию действенных решений в области общественного здравоохранения.

Можете ли вы рассказать о вашем недавнем сотрудничестве в области наблюдения с управлением водных ресурсов Южной Невады? Что вы обнаружили в ходе своих исследований на сегодняшний день?

Мы работаем с фантастическими сотрудниками из водного управления Южной Невады, которые собирают сточные воды с марта, чтобы определить наличие или отсутствие COVID-19. Мы проверяем основные очистные сооружения по всему Лас-Вегасу и Хендерсону, и мы работаем вместе, чтобы увеличить разрешение нашего скрининга. 

До сих пор мы сопоставляли клинические образцы из лабораторий общественного здравоохранения Южной Невады с образцами сточных вод. Мы секвенировали около 300 образцов и сравниваем их с шестью образцами сточных вод. Это очень рандомизированный анализ, и мы наблюдали, что варианты или мутации, которые мы наблюдаем в сточных водах, вы также видите у людей, что очень поразительно. Мы думаем, что наше исследование покажет, что так мало образцов может предсказать, что происходило в большом сообществе.

Как вы думаете, к чему это приведет в будущем?

Мы хотим идти все ближе и ближе к общинам. Мы хотим быть в положении, когда мы можем пойти в дом престарелых, и извлечь сточную воду из дома престарелых, и помочь этому дому престарелых знать, что у них есть клиенты или сотрудники с COV-2, и поэтому они нуждаются в усиленном скрининге в этом учреждении.

Мы также хотим быть ближе к полосе. Мы хотим знать, какие штаммы поступают в долину Вегаса из соседних государств и международных направлений.

Мы также используем нашу программу эпиднадзора для мониторинга гриппа. Мы хотим знать, какие типы штаммов гриппа присутствуют и насколько широко распространены эти различные штаммы.

Можете ли вы привести пример того, как наблюдение за сточными водами помогает при других заболеваниях?

Еще в 1990-е годы эпиднадзор за сточными водами был эффективным средством, помогавшим общинам определить, присутствует полиомиелит или нет. Когда вы вакцинируете сообщество, вы хотите знать, что это сообщество теперь будет иметь иммунитет. Поэтому вместо того, чтобы возвращаться и проверять людей, вы можете дополнить другие меры общественного здравоохранения и взять несколько проб сточных вод, чтобы определить, циркулируют ли они все еще в вашем сообществе.

Проводя наши исследования в отношении COVID-19, мы хотели сделать еще один шаг вперед и спросить: как этот вирус меняется с течением времени?

Мы слышали о некоторых попытках по всей стране проверить сточные воды на наличие признаков COVID-19. Чем эта работа похожа и отличается от того, что есть снаружи?

Таким образом, в настоящее время множество различных стран и объектов осуществляют надзор за сточными водами, и характер этого надзора ориентирован в первую очередь на двоичный результат: есть ли он, нет ли его?

Но я верю, что наша работа приведет к определению многих вкусов вируса. Такого рода усилия не предпринимались с высокой частотой, поскольку извлечение полного генома РНК вируса из сточных вод чрезвычайно трудно. Вирус COVID-19 склонен к деградации при воздействии различных химических веществ. Мы потратили много времени на оптимизацию процедуры, и мы думаем, что теперь мы знаем, как это сделать довольно хорошо, и мы можем воспроизвести метод.

Каковы следующие шаги по мере того, как пандемия свирепствует, а страна продолжает ждать вакцины?

Следующий шаг-сделать это в большем масштабе и довести нашу программу секвенирования до дополнительных состояний. Мы работаем с коллаборационистами так близко, как Нью-Мексико, и так далеко, как Израиль.

В настоящее время мы подаем заявку на грант NIH (National institutions of Health), чтобы согласовать лучшие практики с другими американскими учреждениями, чтобы показать, что наша методика может быть воспроизведена. Мы использовали финансирование стартапов, чтобы запустить этот проект, и мы надеемся, что наши предстоящие исследовательские публикации покажут миру, как это можно сделать очень стандартизированным способом.

Мы сейчас находимся в третьей волне пандемии. С каждой новой волной вы видите, что количество инфекций в два-три раза больше, чем было раньше. Вот почему эта работа сейчас так важна.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Коронавирус-2