研究人员扩大了废水中的疾病追踪

公共卫生专家通常通过哨点实验室的每周报告来追踪人群中流行的流感、呼吸道合胞病毒 (RSV) 和鼻病毒的峰值。这些实验室只处理来自重病患者的样本，结果进入数据库可能需要数周时间。现在，斯坦福大学的研究人员与埃默里大学和 Verily Life Sciences 合作，首次在他们当地的 Santa Clara 下水道系统中快速准确地收集了一整套呼吸道病毒的读数。

Boehm 实验室研究生 Winnie Zambrana 展示了如何处理废水样本以检测病毒的证据。

目前，废水是有关社区 COVID-19 感染率准确信息的唯一来源。PCR 检测不再广泛使用，大多数人在家中用棉签擦拭自己，结果永远不会到达公共卫生机构。

在 COVID-19 之前，尚未通过废水追踪呼吸道病毒。科学家们在这项研究中测试的大多数病毒以前从未在废水中测量过。

“我们正在收集证据，证明废水对 COVID-19 以外的许多传染病目标都有用，而且它是了解社区健康的真正宝贵资源，”斯坦福工程学院土木与环境工程教授亚历山大·博姆说。可持续发展学院。“我们发现废水中来自甲型和乙型流感病毒、RSV、鼻病毒、副流感病毒、偏肺病毒和季节性冠状病毒的 RNA（病毒基因组的组成部分）的浓度遵循哨点实验室临床数据中观察到的趋势。可能性似乎在这一点上非常无穷无尽。”

Boehm 设想了一个未来，社区可以不断地测试废水中的各种病毒。有了最新的病毒报告，计算我们当天患流感的风险就像查看当地天气预报是否有雨一样简单。

超越 COVID-19

每次我们在家里或办公室使用排水管时，痰液、粘液、粪便和尿液都会进入废水，并携带病毒和细菌。当研究人员采集废水样本时，他们从整个冲厕所、吐牙膏、淋浴的人群中获得了一个巨大的生物样本。该样本包含来自所有人的贡献，即使是那些可能患有轻度疾病甚至无症状的人。

如果当地的处理厂处理来自一个拥有百万人口的城市的废水，那么一个样本就可以为科学家提供有关所有这些人的信息。研究人员可以看到人群中流行的传染病，并观察社区中感染随时间的变化情况。

鉴于废水是研究 COVID-19 病例的理想来源，Boehm 和她的同事决定看看他们是否也可以使用废水来了解其他呼吸道病毒的循环。“这促使我们进行这项研究并开发针对所有这些不同呼吸道病毒的检测方法，看看他们是否追踪了加利福尼亚州可获得的关于这些病毒在临床样本中传播的数据，”Boehm 说。

Boehm 的团队发现，他们在当地废水中测得的病毒浓度与加利福尼亚州的病毒相对感染率临床数据相符。换句话说，当州数据表明有很多人患有季节性冠状病毒感染时，这些峰值也会出现在废水中。

“这表明废水可用于在更局部的范围内了解这些呼吸道病毒的循环，而不是通过临床信息在州一级，”Boehm 说。“此外，病毒传播的结果可以是实时的。”

快速且易于实施

Boehm 的团队与埃默里大学和 Verily Life Sciences 的团队一起定期开展废水病毒监测计划。在程序中设置新病毒测试非常简单，采样和测试基础设施已经到位。研究人员只需采集相同的样本并对它们应用不同的检测方法，即可获得有关更多呼吸道病毒（例如流感病毒）的信息。

废水数据可在收集样本后 24 小时内获得——比公共卫生官员获得任何临床数据的速度还要快。以这种速度，公共卫生部门可以促进及时接种疫苗，设计教育活动，并向弱势群体发出警告，告知他们可以采取哪些预防措施来避免感染特定疾病。

实时数据还可以帮助医生做出有关测试和治疗的决定。如果医生知道没有流行性感冒，他们就不需要在流感检测上浪费患者的时间和金钱。如果医院负责人预计会爆发，他们可以使用更准确的病毒信息来帮助医院储备治疗药物。

“我们设想类似于天气预报的东西，每个人都可以根据自己愿意承担的风险水平以及自己的健康状况做出自己的决定，”Boehm 说。“正在接受化疗的人可以根据他们对社区中流行的疾病的了解，自行决定是否戴口罩或去杂货店。”

Boehm 希望这项研究能够激励更多的研究人员在全国范围内寻找废水中的这些传染病目标。“我认为证明它在不止一个地方有效非常重要，我完全希望它能做到这一点，”Boehm 说。

一旦 Boehm 和她的同事确信他们测量的病毒是有用且有意义的，他们就可以将其纳入更大的 WastewaterSCAN 项目。“废水监测最令人兴奋的事情之一是我们可以多快地将我们的创新付诸实践，”该研究的合著者、埃默里大学环境健康助理教授、文学学士 '11 的 Marlene Wolfe 说，“因为我们已经与全国各地的公用事业和公共卫生部门合作，一旦我们有证据表明废水数据反映了社区的疾病水平，我们就可以很快推出新的测试。”

研究团队已经在研究监测废水中更多传染病目标的可行性，包括诺如病毒、腺病毒和肠道病毒等其他呼吸道和胃肠道病毒。Boehm 说，他们还与公共卫生官员密切合作，以确定更多的病毒、真菌和细菌进行研究。“我们只需要继续研究并探索我们可以在多大程度上对传染病目标 进行废水监测。”