Covid-19: использование сточных вод для отслеживания пандемии
                © 2020 EPFL Ален Херцог/Ксавье Фернандес Касси взял образцы с конца февраля

Ученые всего мира изучают новый коронавирус (SARS-CoV-2) с разных точек зрения, чтобы лучше понять, как он заражает организм и распространяется от человека к человеку. Цель состоит в том, чтобы найти способы нейтрализации и устранения этого. Один из подходов, используемых исследователями в EPFL и Eawag — до тех пор, пока не будут разработаны лекарственные препараты и вакцина, — это анализ проб сточных вод, чтобы чиновники здравоохранения могли обнаружить вирус до того, как болезнь будет диагностирована клинически. «Наше исследование посвящено тому, как мы можем обнаружить вирус в сточных водах и измерить его концентрацию до того, как у людей начнут развиваться клинические симптомы, и определить, сколько времени прошло», — говорит Тамар Кон, руководитель лаборатории экологической химии EPFL (LCE).
                                                                                       

В сотрудничестве с Кристофом Ортом из Департамента управления городскими водами Eawag и Тимом Джулианом из Департамента экологической микробиологии Eawag исследователи добились значительных успехов, продемонстрировав, что новый коронавирус можно обнаружить и измерить в сточных водах в течение нескольких недель. Исследователи проанализировали образцы из Лозанны, Цюриха и Лугано, включая образцы из Цюриха и Лугано, которые были собраны в конце февраля, когда были зарегистрированы первые случаи заболевания в Швейцарии. «Как специалист по вирусологии окружающей среды, я был готов работать над пандемией, когда она впервые появилась в Италии», — говорит Ксавье Фернандес Касси в LCE. «Мне было ясно, что вирус будет распространяться в Швейцарии. Учитывая то, как сегодня связаны страны, я был бы удивлен, если бы этого не произошло».

Исследователи обнаружили следы вируса во всех собранных ими пробах. Хотя концентрации в более поздних образцах были настолько высоки, что их было довольно легко измерить, это не относится к образцам февраля. «Мы были приятно удивлены, обнаружив сигнал в сточных водах из Лугано, где на тот момент был выявлен только один случай, и из Цюриха, где было выявлено только шесть», — говорит Кон. Работая с коллегами в Eawag, они собрали пробы с девяти очистных сооружений в Тичино, двух в Цюрихе и одного в Лозанне, что соответствует примерно 800 000 жителей города.

Потенциальные последствия этого исследования настолько важны, что Касси и Мари-Элен Корр, еще один биолог LCE, получили специальное разрешение на работу в своей лаборатории EPFL во время блокировки. Они были особенно эффективны в проведении своих экспериментов, поскольку почти никто больше не использовал испытательное оборудование, так как кампус был почти безлюден. Но исследователи должны были быть особенно осторожными, потому что новый коронавирус — хотя он и происходит из известного семейства вирусов — тем не менее является зоонозным вирусом. «Главная особенность этого вируса заключается в том, что он имеет оболочку — его вирусный капсид заключен в биологическую мембрану», — говорит Корре. «У вируса сезонного гриппа и ВИЧ также есть конверты».

Цель: система раннего предупреждения

Образцы, собранные после того, как первые случаи COVID-19 были зарегистрированы в Швейцарии, представляют собой ценный архив. Тем не менее, главная цель этого исследования — не проследить прошлое, а разработать систему раннего предупреждения. Орт говорит: «С помощью образцов из 20 крупных очистных сооружений, распределенных по всей Швейцарии, мы можем контролировать сточные воды примерно из 2,5 миллионов человек». Если образцы анализируются быстро, мы могли бы обнаружить повторное возникновение инфекций раньше, чем с помощью диагностических тестов — примерно на неделю раньше, особенно в период снятия блокировки. Орт долгое время интересовался эпидемиологией на основе сточных вод, прежде всего сосредоточившись на сравнении употребления наркотиков в Европе. «Сточные воды не лгут — они отражают то, что было выделено населением в течение нескольких часов», — говорит он. Исследовательская группа установила контакты с местными государственными органами и очистными сооружениями.


            Covid-19: использование сточных вод для отслеживания пандемии
                © 2020 Alain Herzog/Marie-Hélène Corre анализирует образцы швейцарских очистных сооружений

Отслеживание тенденций заражения, а не абсолютных номеров случаев

Поскольку исследователи смогли успешно обнаружить низкие вирусные концентрации на ранней стадии вспышки COVID-19 в Швейцарии, они должны иметь возможность восстановить кривую инфекции. Но потребуется еще несколько недель, чтобы проанализировать более 300 образцов, находящихся в настоящее время в замороженном хранилище в Eawag и EPFL. Они не смогут рассчитать точное количество инфекций, используя эти данные, поскольку существует слишком большая разница в том, сколько вируса выделяет каждый пациент. Однако важно отслеживать тенденцию. Например, используя образцы, собранные в Лозанне в марте и апреле, исследователи смогли приблизительно проследить увеличение концентрации сточных вод SARS-CoV-2. По оценкам Кона, концентрация выросла в 10–100 раз.

Covid-19: использование сточных вод для отслеживания пандемии
                © 2020 Eawag, Andri Bryne/Tamar Kohn EPFL и Carola Bänziger Eawag (справа). После тщательной подготовки образцов проводится поиск, чтобы найти информацию о РНК нового коронавируса.

Сложный метод

Несмотря на первоначальный успех исследователей, им все еще необходимо совершенствовать свой метод. Например, они еще не знают, какой процент вирусной нагрузки сточных вод захватывается, когда РНК извлекается после ряда других этапов (фильтрация и центрифугирование). Существует также большая неопределенность в последующем процессе селективной амплификации для целевой последовательности. Только когда степень неопределенности уменьшится, они смогут сделать надежные выводы о вирусных концентрациях в исходных образцах.

Коронавирус вряд ли будет распространяться через воду или сточные воды

Хотя генетический материал из нового коронавируса можно обнаружить в сточных водах, в настоящее время нет доказательств того, что патоген распространяется через воду или сточные воды. Питьевая вода в Швейцарии имеет превосходное микробиологическое качество и остается пригодной для употребления даже во время пандемии.




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *