Erik Jepsen
Βασικές επιλογές
- Ο έλεγχος των λυμάτων για το COVID-19 είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος παρακολούθησης πιθανών εστιών.
- Χάρη σε μια βελτιωμένη μέθοδο, αυτός ο τύπος παρακολούθησης μπορεί να γίνει πιο γρήγορα, πιο αποτελεσματικά και φθηνότερα.
- Η βελτίωση της διαδικασίας επιτρέπει τη δοκιμή δεκάδων δειγμάτων από υπονόμους και εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων κάθε μέρα και όχι μόνο μια χούφτα.
- Η ταχεία δοκιμή λυμάτων μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό και την παρακολούθηση άλλων ιογενών εστιών στο μέλλον.
Από την αρχή της πανδημίας, οι επιστήμονες στράφηκαν στα λύματα ως σύστημα προειδοποίησης για τα κρούσματα COVID-19. Η δοκιμή δειγμάτων λυμάτων για την παρουσία του ιού έχει αποδειχθεί χρήσιμη για τον προσδιορισμό ενός κτιρίου ή μιας περιοχής όπου υπάρχει ήδη το COVID-19, ακόμη και εάν οι φορείς είναι ασυμπτωματικοί. Η μέθοδος έχει εφαρμοστεί παντού από τα κολέγια έως τις τοπικές κοινότητες.
Αλλά αυτή η μέθοδος έχει ένα σημαντικό ελάττωμα: την ταχύτητά της. Τώρα, μια ομάδα στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο (UCSD) βρήκε έναν τρόπο να επιταχύνει τη διαδικασία ανίχνευσης και να παρέχει ακριβή δεδομένα πιο γρήγορα.
Η αρχική διαδικασία ήταν αργή επειδή τα δείγματα λυμάτων ή λυμάτων αραιώθηκαν και πρέπει να συγκεντρωθούν, κάτι που κάνει πολλά βήματα και χρησιμοποιεί πολλούς πόρους, λέει ο Smruthi Karthikeyan, PhD, περιβαλλοντικός μηχανικός και μεταδιδακτορικός ερευνητής στη Σχολή Ιατρικής του UCSD. Ο Karthikeyan είναι ο κύριος συγγραφέας σε μια έκθεση της διαδικασίας που δημοσιεύθηκε αυτό το μήνα στο περιοδικόmΣυστήματα.
Επιτάχυνση της διαδικασίας
Σε αντίθεση με ένα ρινικό στυλεό, το οποίο παίρνει ένα μικρό δείγμα βλέννας, ένα δείγμα λυμάτων από μια μονάδα αποχέτευσης ή αποχέτευσης αραιώνεται αφού έχει περάσει με όλα τα άλλα που έπεσαν στην αποχέτευση.
Τα δείγματα λυμάτων πρέπει να συγκεντρωθούν έτσι ώστε να είναι ευκολότερο να εντοπιστεί το SARS-CoV-2, ο ιός που προκαλεί το COVID-19. Αλλά υπήρχε η ανάγκη για μια ταχύτερη μέθοδο συγκέντρωσης αυτών των δειγμάτων και εύρεσης RNA από τον ιό. Οι ερευνητές ενδιαφέρθηκαν συγκεκριμένα να βρουν μια μέθοδο που θα μπορούσε να γίνει ταυτόχρονα σε πολλά δείγματα και θα μπορούσε να προσφέρει ακριβή, αποτελέσματα της ίδιας ημέρας.
Για να επιταχύνει τη διαδικασία, η Karthikeyan και η ομάδα της στράφηκαν σε κάποια ρομποτική βοήθεια που είχε ήδη στο εργαστήριό της. Πριν ξεκινήσει η πανδημία, η έρευνά της επικεντρώθηκε στο μικρόβιο του εντέρου, μια περιοχή μελέτης που περιλαμβάνει επίσης την εξέταση δειγμάτων λυμάτων. Με την τροποποίηση αυτού του συστήματος, μπόρεσαν να εξαγάγουν γρήγορα RNA από τα δείγματα λυμάτων και να εκτελέσουν αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR) για να αναζητήσουν γονίδια υπογραφής του COVID-19.
Σε συστήματα που προηγουμένως χρησιμοποιήθηκαν για την παρακολούθηση των λυμάτων, τα δείγματα νερού συμπυκνώθηκαν χρησιμοποιώντας μεθόδους διήθησης ή καθίζησης, οι οποίες χρειάστηκαν χρόνο και πολλούς πόρους για την εκτέλεση δοκιμών.
Αντ 'αυτού, αυτό το σύστημα υψηλής απόδοσης χρησιμοποιεί μαγνητικά σφαιρίδια που κατά προτίμηση συνδέονται με κομμάτια του ιού, εξηγεί ο Karthikeyan. Στη συνέχεια, ο ρομποτικός επεξεργαστής μαζεύει τις χάντρες χρησιμοποιώντας μια μαγνητική κεφαλή, αφήνοντας τα πάντα πίσω.
«Με αυτόν τον τρόπο επιλέγετε μόνο τον ιό και δεν παίρνετε όλα τα σκουπίδια», λέει. "Αυξάνει τις πιθανότητές σας να βρείτε τον ιό ακόμη και σε ένα αραιό σύστημα." Τα συμπυκνωμένα δείγματα στη συνέχεια ελέγχονται για τρεις διαφορετικούς γονιδιακούς στόχους στο γονιδίωμα COVID-19 χρησιμοποιώντας δοκιμή PCR.
Τι είναι ο έλεγχος υψηλής απόδοσης;
Ο έλεγχος υψηλής απόδοσης χρησιμοποιεί αυτοματοποιημένο εξοπλισμό για γρήγορη δοκιμή χιλιάδων έως εκατομμυρίων δειγμάτων για βιολογική δραστηριότητα σε οργανισμό, κυτταρικό, μονοπάτι ή μοριακό επίπεδο.
Το βελτιωμένο σύστημα αυξάνει σημαντικά την ταχύτητα των δοκιμών.
«[Προηγουμένως] Δεν μπορούσα να κάνω περισσότερα από 10 δείγματα την ημέρα. Μου πήρε ώρες για να κάνω το ίδιο πράγμα », λέει ο Karthikeyan. "Με αυτό, μπορούμε να κάνουμε 120 δείγματα σε 4,5 ώρες από την παραλαβή του δείγματος έως την πραγματική ανίχνευση PCR."
Αυτή η διαδικασία έχει το πρόσθετο πλεονέκτημα ότι είναι φθηνότερη, καθώς απαιτεί λιγότερους πόρους και λιγότερους ανθρώπους για τη διεξαγωγή της δοκιμής, προσθέτει. Ο έλεγχος μπορεί να γίνει σε δείγματα λυμάτων τόσο μικρού όγκου όσο 10 ml σε όγκο.
Η ακρίβεια των αποτελεσμάτων με αυτήν τη μέθοδο είναι επίσης υψηλή. Η ταχεία δοκιμή επιτρέπει στους ερευνητές να προβλέψουν τι θα συμβεί με την εξάπλωση του COVID-19 μια εβδομάδα νωρίτερα με καλή ακρίβεια και τρεις εβδομάδες νωρίτερα με δίκαιη ακρίβεια, σύμφωνα με δήλωση της Ιατρικής Σχολής UCSD.
Τι σημαίνει αυτό για εσάς
Η παρακολούθηση των λυμάτων για το COVID-19 είναι μια υπενθύμιση ότι ο ιός μπορεί να εξαπλωθεί ακόμα και όταν τα άτομα δεν αντιμετωπίζουν συμπτώματα. Είναι σημαντικό να συνεχίσετε να λαμβάνετε τις απαραίτητες προφυλάξεις ασφαλείας, όπως να φοράτε μάσκα, κοινωνικές αποστάσεις και να πλένετε τα χέρια σας για να διατηρείτε τον εαυτό σας και την κοινότητά σας ασφαλή.
Μια ιστορία επιτυχίας
Ο έλεγχος των λυμάτων από κοιτώνες και άλλα κτίρια στο UCSD βρίσκεται σε εξέλιξη από τον Ιούλιο του 2020. Μια ομάδα με επικεφαλής τον Rob Knight, PhD, καθηγητή και διευθυντή του Κέντρου Καινοτομίας Μικροβίων στο UCSD, ανακάλυψε την τεχνική.
Ένα μήνα αφότου το σχολείο άρχισε να παρακολουθεί τα λύματα, εντόπισαν ένα θετικό ασυμπτωματικό περιστατικό και το πανεπιστήμιο μπόρεσε να στείλει ειδοποιήσεις σε άτομα στα πληγείσα κτίρια. Αυτό διευκόλυνε τη στοχοθετημένη δοκιμή ατόμων σε μια δεδομένη περιοχή αντί να προσπαθήσει να δοκιμάσει όλους στην πανεπιστημιούπολη. Τα αποτελέσματα ελέγχου είναι πλέον διαθέσιμα σε δημόσιο πίνακα ελέγχου.
Άλλα πανεπιστήμια, όπως το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα χρησιμοποιούν δοκιμές λυμάτων για την παρακολούθηση της εξάπλωσης του COVID-19. Η Νέα Υόρκη παρακολουθεί ακόμη και το COVID-19 σε δείγματα από τις 14 μονάδες επεξεργασίας λυμάτων.
Το σύστημα UCSD επιτρέπει την ταχύτερη δοκιμή περισσότερων δειγμάτων νερού, δίνοντας στους υπαλλήλους της δημόσιας υγείας μια ματιά στην εξάπλωση του ιού πριν οι άνθρωποι μπορεί να είναι κλινικά άρρωστοι. «Δεν νομίζω ότι κάποιος το κάνει σε τέτοια κλίμακα», λέει ο Karthikeyan.
Το σύστημα που χρησιμοποιείται στο UCSD μπορεί να ανιχνεύσει ακόμη και μία μόνο περίπτωση COVID-19 σε ένα κτίριο με περισσότερους από 400 κατοίκους. Σε έναν νεαρό πληθυσμό, όπως το φοιτητικό σώμα στο UCSD, τα μολυσμένα άτομα είναι συχνά ασυμπτωματικά, αλλά εξακολουθούν να αποβάλλουν τον ιό, λέει ο Karthikeyan. Μέχρι τη στιγμή που ένας ασυμπτωματικός φορέας μετατρέπεται σε συμπτώματα ή διαδίδει τον ιό σε κάποιον που εμφανίζει συμπτώματα λοίμωξης, ο ιός θα μπορούσε να έχει εξαπλωθεί εκθετικά.
Η Karthikeyan και οι συνεργάτες της δοκιμάζουν επί του παρόντος δείγματα λυμάτων για την κομητεία του Σαν Ντιέγκο. Η εγκατάσταση επεξεργασίας λυμάτων στο Point Loma επεξεργάζεται λύματα για περισσότερα από 2,2 εκατομμύρια άτομα, επιτρέποντας τη συλλογή δειγμάτων σε μία τοποθεσία για ολόκληρη την περιοχή εξυπηρέτησης. Είναι δύσκολη και δαπανηρή η διεξαγωγή δοκιμών για τον ιό σε ολόκληρο τον πληθυσμό, αλλά η χρήση δοκιμών λυμάτων ως τεχνική παρακολούθησης επιτρέπει στους υπαλλήλους της δημόσιας υγείας να περιορίσουν τις περιοχές όπου η δοκιμή είναι κρίσιμη.
Η κομητεία του Σαν Ντιέγκο θέλει η ομάδα UCSD όχι μόνο να ανιχνεύσει τον ιό αλλά και να ακολουθήσει το γονιδίωμα του ιού για να δει ποιες παραλλαγές του ιού μπορεί να κυκλοφορούν, λέει ο Karthikeyan. «Τώρα πρόκειται να κάνουμε αλληλουχία γονιδιώματος μεγάλης κλίμακας», προσθέτει.
Αυτός ο τύπος παρακολούθησης των λυμάτων μπορεί να προσαρμοστεί για τη διεξαγωγή παρακολούθησης για κάθε ιό που ρίχνεται στα κόπρανα, λέει ο Karthikeyan, προσθέτοντας ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε πολλούς τύπους επιδημιών μολυσματικών ασθενειών και μπορεί να βοηθήσει στην ανίχνευση μελλοντικών πανδημιών νωρίτερα.
-is-diagnosed.jpg)
-is-treated.jpg)
