污水监测:科学家如何跟踪和识别像Covid-19这样的疾病在传播之前
Covid-19 Pandemase在污水监测中令人兴趣,监测污水系统用于病毒,细菌和其他病原体的存在。在未处理的废水中发现了病毒遗传物质的非感染片段意大利,西班牙,法国,美国和加拿大。
一些城市现在正在使用这种方法来检测感染,包括渥太华。最后一个美国一所大学利用废水监测发现了COVID-19疫情,订购近300名学生居住在四个校园住宅的测试检疫 - 并停止其传播。
作为一名微生物学家监测食源性病原体,如沙门氏菌和大肠杆菌我一直对识别人群感染的更好方法感兴趣。
疾病鉴别目前依赖生病的人寻求医疗帮助但许多病人没有寻求帮助,官员可能会在几天或几周内不知道疾病或疫情爆发,导致更多的疾病和死亡。为了应对COVID-19等传染病的爆发,我们需要不依赖患者行动的积极监测系统。
用于疾病检测的废水监测
废水监测工作原因是许多传染病在活性感染之前和期间的身体流体排出。当这些流体进入污水系统时,它们被运输到中心废水可以检测到它们的处理设施。
废水监测的效用在20世纪60年代首次被认识到,当时耶鲁大学的研究人员进行了研究几个实验评估脊髓灰质炎疫苗接种运动的效果。他们在接种疫苗之前、期间和之后对康涅狄格州米德尔敦的污水进行了各种脊髓灰质炎病毒的测试。
三十五年后,在一个优雅的研究中确认了污水监测监测脊髓灰质炎病毒疫苗接种计划的敏感性赫尔辛基脊髓灰质炎病毒实验。
科学家们把一种小儿麻痹症疫苗冲进了离污水处理厂20公里远的厕所里。研究人员随后从该设施收集了4天的废水样本,并表明在8亿升废水通过该系统后,他们仍然可以检测到疫苗。他们得出的结论是,在一个有1万居民的社区中,可以发现一个传播脊髓灰质炎病毒的感染者。
其他研究表明,可以通过监测废水来预测爆发。例如,在20世纪70年代,在以色列中,传染性脊髓灰质炎病毒是在污水中检测到就在医生发现第一个病例的九天前。这种方法后来被采用在国际上监测脊髓灰质炎疫苗运动的成功情况。
监测污水作为预警系统
这些实验为使用废水来监测其他疾病的基础。
在2013年,瑞典的研究人员报告说,废水监测提供了诺瓦克病毒和甲型肝炎病毒爆发的早期预警,这是食源性病毒性疾病的两个原因。2013年1月至5月期间,每天从哥德堡的一家废水处理厂收集废水样本,每隔两周采集一次。使用一种叫做聚合酶链反应研究人员检测到了诺如病毒遗传物质两到三周后确定病人身份。
A型肝炎多株(基因型)病毒也使用PCR在废水样本中检测到,另外的分析显示,2013年春季在斯堪的纳维亚半岛和哥德堡发生的持续暴发涉及两种菌株。
研究人员在意大利使用类似的方法来表明,实际上感染了腹泻的医院患者患有未知原因的患者。
社交媒体监测
废水监测的一个限制是它无法识别受感染的实际人。“社交媒体综合征分析”,其中搜索了社交媒体帖子,以描述与给定疾病一致的症状的描述,已成为一个在包括Covid-19在内的传染病监测的有效工具。
把污水监测和社交媒体分析可以检测可能因素未被发现的社区爆发,因为该方法鉴定了没有显示症状(假设)或不显示症状(无症状)的感染者。(两组都可以传播病毒)。公共卫生官员可利用这一信息加强身体距离和其他隔离做法,如有针对性地对个人进行检测,以限制疾病的社区传播。
增加国际旅行和全球化导致传染病的快速传播。为了解决这一目标,必须在现实或接近实时进行全局监测,并且超越简单地监测感染者的数量,也包括快速识别新型疾病模式的能力。在流动之前,废水监测的低成本,速度和能力,以检测新兴病原体,增强了回应的能力疾病毫不迟延地爆发疫情,减少全球疾病和死亡。
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