Home Career Сцёкавыя вады забяспечваюць ранняе выяўленне віруса SARS-CoV-2 — ScienceDaily

Сцёкавыя вады забяспечваюць ранняе выяўленне віруса SARS-CoV-2 — ScienceDaily

86
0

Напісанне ў інтэрнэт-выпуску ад 7 ліпеня 2022 г Прыроданавукоўцы і ўрачы Каліфарнійскага ўніверсітэта ў Сан-Дыега і Scripps Research разам з мясцовымі і федэральнымі чыноўнікамі аховы здароўя апісваюць, як секвеніраванне сцёкавых вод дало драматычныя новыя ўяўленні аб узроўнях і варыянтах SARS-CoV-2 у універсітэцкім гарадку і ў большай супольнасці – ключавы крок да ўмяшання ў сістэму аховы здароўя напярэдадні ўсплёску выпадкаў COVID-19.

Важна адзначыць, што аўтары заявілі, што гэты падыход, які выкарыстоўваецца Каліфарнійскім універсітэтам у Сан-Дыега ў рамках намаганняў “Вяртанне да навучання”, а затым і ў навакольным рэгіёне, з’яўляецца маштабуемым, больш танным і хуткім спосабам для суполак і рэгіёнаў выяўляць каранавірус і прымаць адпаведныя меры .

“Каронавірус будзе працягваць распаўсюджвацца і развівацца, таму для аховы здароўя вельмі важна, каб мы выяўлялі новыя варыянты дастаткова рана, каб змякчыць наступствы”, – сказаў сустаршы аўтар даследавання Роб Найт, доктар філасофіі, прафесар і дырэктар Цэнтра мікрабіёмных інавацый у UC San Diego.

«Да секвеніравання сцёкавых вод адзіным спосабам зрабіць гэта было праз клінічныя выпрабаванні, якія немагчымыя ў вялікіх маштабах, асабліва ў раёнах з абмежаванымі рэсурсамі, удзелам грамадскасці або магчымасцямі правесці дастатковыя аналізы і секвеніраванне. Мы паказалі, што секвеніраванне сцёкавых вод можа паспяхова адсочваць рэгіянальную дынаміку заражэння з меншымі абмежаваннямі і прадузятасцямі, чым клінічныя выпрабаванні, на карысць практычна любой супольнасці».

Асобы з COVID-19 выдзяляюць вірус з калам, незалежна ад таго, ці ёсць у іх сімптомы. Летам 2020 года Найт і яго калегі выкарысталі гэты факт, каб пачаць рабатызаваны адбор проб сцёкавых вод у кампусе Каліфарнійскага універсітэта ў Сан-Дыега.

“Універсітэцкая праграма “Вяртанне да навучання” была задумана і пабудавана на трох слупах: выяўленне вірусаў, зніжэнне рызыкі і ўмяшанне”, – сказаў канцлер Каліфарнійскага універсітэта ў Сан-Дыега і суаўтар даследавання Прадзіп К. Хосла. «Нічога падобнага раней не рабілася. Намаганні па адборы проб і выяўленні пачыналіся сціпла, але няўхільна раслі з павелічэннем даследчага патэнцыялу і вопыту. У цяперашні час мы кантралюем амаль 350 будынкаў на тэрыторыі кампуса».

Праграма мела поспех. Студэнты пачалі вяртацца ў універсітэцкі гарадок у сярэдзіне 2020 года, пры гэтым узровень выпадкаў COVID-19 значна ніжэйшы, чым у навакольных населеных пунктах. У сакавіку 2021 года назіранне за сцёкавымі водамі стала рэгіянальным: кожны тыдзень адбіралася некалькі проб з першасных ачышчальных збудаванняў акругі Сан-Дыега ў Пойнт-Лома з памерам вадазбору 2,3 мільёна чалавек.

“Праграма ачысткі сцёкавых вод была важным элементам рэакцыі Каліфарнійскага універсітэта ў Сан-Дыега на пандэмію COVID”, – сказаў Роберт Скулі, доктар медыцынскіх навук, прафесар кафедры медыцыны Медыцынскай школы Каліфарнійскага універсітэта ў Сан-Дыега, адзін з кіраўнікоў праграмы “Вяртанне да навучання” і сааўтар даследавання. «Гэта дало нам інфармацыю ў рэжыме рэальнага часу аб месцах на кампусе, дзе працягваецца вірусная актыўнасць.

«Адбор проб сцёкавых вод, па сутнасці, дазволіў нам кожны дзень «чысці насы» кожнага чалавека ўверх па плыні ад калектара і выкарыстоўваць гэтую інфармацыю для сканцэнтравання намаганняў па выяўленні вірусаў на індывідуальным узроўні».

Цэнтральнае месца ў гэтых намаганнях займаў SEARCH (Эпідэміялогія і даследаванне здароўя COVID-19 у Сан-Дыега), які аб’яднаў навукоўцаў з Каліфарнійскага універсітэта ў Сан-Дыега, Scripps Research і дзіцячай бальніцы Рэйдзі ў Сан-Дыега для распрацоўкі метадаў адсочвання вірусаў, уключаючы павышэнне канцэнтрацыі віруснай РНК у сцёкавых водах і алгарытм пад назвай “Freyja”, апісаны ў апублікаваным даследаванні.

Навукоўцы SEARCH, чые намаганні таксама ўключаюць розныя клінічныя праекты, цяпер могуць дакладна вызначаць генетычную сумесь варыянтаў SARS-CoV-2, якія прысутнічаюць усяго ў дзвюх чайных лыжках неачышчаных сцёкавых вод, і ідэнтыфікаваць новыя “выклікаючыя занепакоенасць варыянты” за 14 дзён да традыцыйнае клінічнае тэставанне. Група выявіла варыянт Омікрон у сцёкавых водах за 11 дзён да таго, як пра гэта ўпершыню паведамілі ў клінічных выпадках у Сан-Дыега.

«У многіх месцах стандартнае клінічнае назіранне за новымі варыянтамі, якія выклікаюць занепакоенасць, не толькі павольнае, але і надзвычай высокае, – сказаў Крысціян Андэрсан, доктар філасофіі, прафесар імуналогіі і мікрабіялогіі Scripps Research і сустаршы аўтар Найта. «Але з Freyja вы можаце ўзяць адну пробу сцёкавых вод і ў асноўным прафіляваць увесь горад».

У жніўні 2021 года доктар філасофіі Смруці Карцікеян, інжынер па ахове навакольнага асяроддзя і аспірант лабараторыі Найта, і яго калегі апублікавалі дадзеныя, якія паказваюць, што паслядоўнасць сцёкавых вод у універсітэцкім гарадку дазволіла ранняе выяўленне 85 працэнтаў выпадкаў COVID-19.

Пазней у тым жа годзе, супрацоўнічаючы з акруговымі, штатнымі і федэральнымі органамі аховы здароўя, даследчыкі Каліфарнійскага універсітэта ў Сан-Дыега пачалі выдаваць папярэджанні, калі вірусная нагрузка ў рэгіянальных сцёкавых водах дасягала пэўнага ўзроўню. Гэтыя павышэнні звычайна сігналізуюць аб адпаведным усплёску выпадкаў COVID-19 праз адзін-два тыдні.

“Ідэя складаецца ў тым, каб папярэдзіць усіх аб набліжэнні ўсплёску і дзейнічаць адпаведна: зрабіце прышчэпку, калі вы не прышчэплены. Атрымлівайце падмацаванне. Надзеньце маску. Двойчы падумайце аб наведванні вялікіх сходаў у памяшканні”, – сказаў Найт. “Гэта шанец пазбегнуць усплёску, які прывядзе да павелічэння колькасці пацыентаў у бальніцах і моргах”.

Як гэта працавала

У праекце секвеніравання сцёкавых вод удзельнічала шмат удзельнікаў і значны вопыт: ад распрацоўшчыкаў мадэляў захворванняў і эпідэміёлагаў да вірусолагаў і спецыялістаў па геноміцы і да чыноўнікаў аховы здароўя, выкладчыкаў і грамадскіх лідэраў. Сярод устаноў, якія ўдзельнічаюць, былі UC San Diego Health, Scripps Research, Scripps Health, Sharp Healthcare, Агенцтва аховы здароўя і сацыяльных службаў акругі Сан-Дыега, Дэпартамент грамадскага аховы здароўя Каліфорніі і федэральныя цэнтры па кантролі і прафілактыцы захворванняў.

Лабараторыя Найта разгарнула камерцыйныя робаты для аўтаматычнага адбору пробаў для збору проб сцёкавых вод, якія былі прааналізаваны на ўзровень РНК SARS-CoV-2 у яго лабараторыі, секвеніраваны лабараторыяй EXCITE (EXpedited COVID-19 IdenTification Environment) у Каліфарнійскім універсітэце ў Сан-Дыега з далейшым вылічэннем аналіз, праведзены ў лабараторыі Андэрсана ў Scripps Research.

Секвеніраванне РНК са сцёкавых вод мае дзве канкрэтныя перавагі: па-першае, яно дазваляе пазбегнуць патэнцыйных хібнасцей клінічных выпрабаванняў, такіх як абмежаваныя або нерэпрэзентатыўныя ўзоры, і, па-другое, яно можа адсочваць змены ў распаўсюджанасці варыянтаў SARS-CoV-2 з цягам часу.

Але ідэнтыфікацыя пэўных прысутных вірусных ліній, у тым ліку новых варыянтаў, патрабуе секвеніравання геномаў вірусаў – іх поўнага набору генетычных інструкцый.

За перыяд даследавання даследчыкі сабралі і прааналізавалі 21 383 пробы сцёкавых вод: 19 944 пробы з універсітэцкага гарадка Каліфарнійскага універсітэта ў Сан-Дыега і, для параўнання, 1475 узораў з большага раёна Сан-Дыега, уключаючы завод у Пойнт-Лома, і 17 дзяржаўных школ у чатырох школах Сан-Дыега раёны.

Геномнае секвеніраванне 600 узораў сцёкавых вод універсітэцкага гарадка параўноўвалася з 759 геномамі, атрыманымі з клінічных мазкоў універсітэцкага гарадка, усе апрацаваныя Цэнтрам перадавой лабараторнай медыцыны (CALM) пры Каліфарнійскім універсітэце ў Сан-Дыега аховы здароўя або лабараторыі EXCITE пры Каліфарнійскім універсітэцкім універсітэце ў Сан-Дыега.

Акрамя таго, даследчыкі параўналі 31 149 геномаў з клінічнага геномнага назірання за большай супольнасцю Сан-Дыега з секвенированием 837 узораў сцёкавых вод, сабраных з акругі Сан-Дыега (у тым ліку з кампуса Каліфарнійскага універсітэта ў Сан-Дыега).

«Праект ранняга папярэджання «Бяспечней у школе» (SASEA) выкарыстоўваў назіранне за сцёкавымі водамі для падтрымкі больш чым 40 сацыяльна ўразлівых пачатковых школ і дзіцячых садкоў на працягу ўсёй пандэміі», — сказала суаўтар даследавання Рэбека Філдынг-Мілер, доктар філасофіі, дацэнт і эпідэміёлаг па інфекцыйных захворваннях Школа грамадскага аховы здароўя і навукі аб даўгалецці Герберта Вертхайма пры Каліфарнійскім універсітэце ў Сан-Дыега.

«Ужываючы хуткія і даступныя метады, распрацаваныя ў Каліфарнійскім універсітэце ў Сан-Дыега ў рамках комплекснага ўмяшання ў галіне грамадскага аховы здароўя, SASEA змякчыла трывогу бацькоў і дзяцей, «робячы нябачнае бачным». І паколькі раённыя школы абслугоўваюць пэўныя супольнасці, маніторынг сцёкавых вод з генетычным назіраннем можа даць даследчыкам і чыноўнікам аховы здароўя інструменты для хуткага выяўлення новых выбліскаў, прыстасоўваючы іх рэакцыю да супольнасці, дзе яны знаходзяцца, геаграфічна і культурна».

Мутацыйныя адрозненні паміж варыянтамі SARS-CoV-2, напрыклад, паміж Delta і Omicron, часта вельмі невялікія і нязначныя, хоць яны могуць прывесці да прыкметных біялагічных змен, такіх як трансмісіўнасць або выяўленасць сімптомаў. Больш позні варыянт Омікрон апынуўся больш перадаюцца, чым варыянт Дэльта, і яму было лепш ухіляцца ад імуннай сістэмы чалавека і вакцын. Аднак сярэдняя працягласць хваробы была карацейшай, а сімптомы менш сур’ёзнымі пры Omicron.

Джошуа Леві, доктар філасофіі, дактарант Scripps Research і адзін з аўтараў разам з Карцікеянам, распрацаваў бібліятэку «штрых-кодаў» для ідэнтыфікацыі варыянтаў SARS-CoV-2 на аснове кароткіх фрагментаў РНК, унікальных для кожнага варыянту. Ён стварыў новы вылічальны інструмент, які прасейвае масу генетычнай інфармацыі ў сцёкавых водах, каб знайсці гэтыя штрых-коды. Атрыманая праграма – Freyja – бясплатная і ўжо шырока выкарыстоўваецца органамі аховы здароўя для назірання за сцёкавымі водамі.

“Калі вы знаходзіцеся ў лабараторыі, якая ўжо можа вызначыць паслядоўнасць пробы сцёкавых вод, усё гатова”, – сказаў ён. «Вы проста запускаеце гэты код і праз 20 секунд усё гатова».

Па меры таго, як пандэмія працягваецца, праект SEARCH і секвеніраванне сцёкавых вод таксама развіваюцца, як вірус, каб палепшыць існуючыя інструменты і, магчыма, прымяніць атрыманыя ўрокі да іншых патагенных мікраарганізмаў чалавека, якія пагражаюць грамадскаму здароўю, і да іншых будучых пандэмій.

«Мы ведаем, што ў сцёкавых водах можна выявіць іншыя ўзбуджальнікі, пачынаючы ад грыпу і заканчваючы воспай малпаў», — сказаў Найт. «Праца з акруговымі, дзяржаўнымі і нацыянальнымі арганізацыямі аховы здароўя для пашырэння гэтай сістэмы за межы SARS-CoV-2 рэвалюцыянізуе нашу здольнасць рэагаваць не толькі на гэтую пандэмію, але і на будучыя».

Сярод сааўтараў: Пітэр Дэ Хоф, Грэг Хамфры, Аманда Бірмінгем, Крыстэн Джэпсэн, Соер Фармер, Хелена М. Таб, Томі Валес, Кейтлін Э. Трыбелхорн, Рэбека Цай, Стэфан Айгнер, Шашанк Сат, Ніема Мошыры, Бенджамін Хенсан, Адам М. Марк, Абас Хакім, Натан А. Бэр, Том Барбер, Пэдра БелдаФерэ, Марысоль Чакон, Вілі Чэнг, Эвелін С. Крэзіні, Эмілі Р. Эйснер, Альма Л. Ластрэла, Элайджа С. Лоўрэнс, Кларыса А. Мароц, Тоан Т. НДА. Тайлер Острандэр, Эшлі Пласэнсія, Радольфа А. Саліда, Фібі Сівер, Элізабэт У. Смут, Дэніэл Макдональд, Роберт М. Нойхард, Анжэла Л. Шыёша, Алісан М. Сатэрлунд, Элізабэт Х. Сіманс, Дысмас Б. Абельман, Дэвід А. Брэнер , Джудзіт С. Брунер, Эн Баклі, Майкл Элісан, Джэфры Гатас, Стывен Л. Гоніас, Мэт Хейл, Фэйт Хокінс, Лідзія Ікеда, Хемлата Джаверы, Тэд Джонсан, Вінс Келен, Брэндан Крэмер, Гэры Мэцьюз, Рональд У. Маклаўон, П’ер Уйе, Дэніэл Парк, Алора Прадэнас, Шэрон Рыд, Ліндсэй Рыггс, Элісан Сандэрс, Брэдлі Соленбергер, Анжэла Сонг, Тэры Уінбуш, Лора Нікалсан, Ян Х. Мчардзі, Рычард С. Гарфейн, Томі Гейнс, Шэрыл Андэрсан, Наташа К. Марцін, Крыстафер Лонгхерст, Пэці Мэйсент, Дэвід Прайд, Прадзіп К. Хосла, Луіза С. Ларан, Джын У. Ё і Кэтлін М. Фіш, усе з Каліфарнійскага універсітэта ў Сан-Дыега; Бенджамін Уайт, UC San Diego і Sharp Healthcare.

Крысцін М. Эйвес, Эмары Хафбаўэр, Эзра Курзбан, Джасцін Лі, Натаніэль Л. Мэтэсан, Эдыт Паркер, Сара А. Перкінс, Шырлі Вол, Кэтлін Андэрсан, Картык Гангаварапу, Картык С. Рамеш, Рэфугіа Роблс-Сікісака, Мэдысан А. Шваб, Эмілі Спенсер, Марк Зелер, усе ў Scripps Research.

Дэвід П. Дыммак, Шарлота А. Хобс і Стывен Ф. Кінгсмар, Дзіцячы інстытут геномнай медыцыны Рэйдзі; Амід Бахтар, Sharp Healthcare і UC San Diego; Аарон Хардынг, Арт Мендоза і Брэт Осцін, Sharp Healthcare; Аляксандр Больц, Дэвід Бекер, Магнус Ісакссан, Кэлі М. Шыябор Барэт, Ніколь Л. Вашынгтон і Уільям Лі, Helix; Элізабэт Т. Цирулли, Дэпартамент аховы здароўя Helix і Каліфорніі; Джон Д. Мэлоун, Агенцтва аховы здароўя і сацыяльных службаў акругі Сан-Дыега і Дэпартамент аховы здароўя Каліфорніі; Эшлі Мэрфі Шафер, Нікас Герфілд, Сара Стоўс і Эрык Макдональд, Агенцтва аховы здароўя і сацыяльных службаў акругі Сан-Дыега; Дункан Р. Макканэл, Цэнтр па кантролі і прафілактыцы захворванняў; Сіма Шах, Агенцтва аховы здароўя і сацыяльных службаў акругі Сан-Дыега і Каліфарнійскі ўніверсітэт у Сан-Дыега; і Аляксандр Т. Ю, Дэпартамент грамадскага аховы здароўя Каліфорніі.

Source link

Previous articleGreg Clark appointed as new promotion secretary – FE News
Next articleA woman in football – FE News