废水中SARS-CoV-2变体检测的SMART突破

来自麻省理工学院在新加坡的研究企业新加坡-麻省理工学院研究与技术联盟(SMART)抗菌素耐药性(AMR)跨学科研究小组(IRG)的研究人员，与Biobot Analytics、南洋理工大学(NTU)和麻省理工学院(MIT)的合作者一起，成功开发了一种创新的开源分子检测方法，能够检测和量化SARS-CoV-2的B.1.1.7 (Alpha)变种。这一突破为快速、廉价地监测废水中的其他SARS-CoV-2变体铺平了道路。

在全球继续抗击和遏制COVID-19之际，最近发现了传染性更高、严重程度更高的SARS-CoV-2变异，这使得开发便捷的变异跟踪方法变得至关重要。目前，已鉴定的变种包括在英国首次发现的B.1.17 (Alpha)变种和在印度首次发现的B.1.617.2 (Delta)变种。

废水监测已成为以非侵入性方式安全有效跟踪SARS-CoV-2疫情的重要公共卫生工具，提供补充信息，使卫生当局能够获得可采取行动的社区一级信息。最近，通过积极的废水监测计划，在新加坡的住宅区检测到SARS-CoV-2的病毒片段。这一信息加上监测检测，使新加坡卫生部能够迅速作出反应，隔离和进行拭子检测，作为预防措施的一部分。

然而，由于现有技术的挑战，通过废水监测检测变异并不常见。用于废水监测的下一代测序(NGS)既费时又昂贵。由于不一致和/或低测序覆盖率，它们也缺乏检测稀释和混合废水样品中低变异丰度所需的灵敏度。

研究人员开发的方法是专门为应对这些挑战而量身定制的，并将废水监测的用途扩展到SARS-CoV-2检测之外，以跟踪令人担忧的SARS-CoV-2变体的传播。这篇论文的第一作者、SMART AMR的研究科学家李玮林博士补充说:“这在抗击SARS-CoV-2变种的国家尤为重要。废水监测将有助于了解变异在当地社区的真实比例和传播情况。我们的方法足够灵敏，可以检测出废水样品中通常出现的高稀释SARS-CoV-2浓度的变体，即使对含有多种SARS-CoV-2谱系的样品也能产生可靠的结果。”

由南大副教授Janelle Thompson和麻省理工学院教授兼SMART AMR首席研究员Eric Alm领导的团队的研究“用等位基因特异性RT-qPCR跟踪废水中的SARS-CoV-2 Alpha变体B.1.1.7”已发表在《纽约时报》上环境科技通讯．该研究解释了基于等位基因特异性RT-qPCR的创新开源分子检测方法，该方法可以检测和量化B.1.1.7 (Alpha)变体。开发的检测方法在美国19个社区的废水样本中进行了测试和验证，能够可靠地检测和量化低交叉反应性的B.1.1.7 (Alpha)变体，并且在混合SARS-CoV-2病毒背景下的变体比例可降至1%。

针对高度预测B.1.1.7 (Alpha)变体的刺突蛋白突变，该方法可以使用市售RT-qPCR协议实现。与使用专有引物和探针进行废水监测的市售产品不同，本文详细介绍了开源方法及其开发，其他组织和研究机构可以免费使用该方法进行SARS-CoV-2及其变体的废水监测工作。

新加坡研究团队的这一突破目前被Biobot Analytics公司使用，该公司是废水流行病学领域的全球领导者，总部位于美国马萨诸塞州剑桥市，为全国各州和地方提供服务。使用该方法，Biobot Analytics能够接受和分析废水B.1.1.7 (Alpha)变体的样本，并计划随着方法的发展向其分析中添加其他变体。

Biobot Analytics首席执行官兼联合创始人Mariana Matus博士说:“使用团队的创新方法，我们已经能够在美国当地人群中监测B.1.1.7 (Alpha)变体，使领导人能够获得有关其社区COVID-19趋势的信息，并使他们能够对控制措施提出经过考虑的建议和改变。”

SMART AMR团队目前还在开发能够检测和量化B.1.617.2 (Delta)变种的特定测定方法，该变种最近被世界卫生组织确定为关注的变种。

“这种方法可以迅速适用于检测B.1.1.7之外的新变体，”麻省理工学院的共同通讯作者、SMART AMR的首席研究员Eric Alm教授说。“我们与Biobot Analytics的合作伙伴关系将我们的研究转化为新加坡之外的现实世界的影响，并帮助检测COVID-19及其变体，作为早期预警系统，并指导政策制定者追踪感染集群并考虑适当的公共卫生措施。”

该研究由SMART进行，并由新加坡国家研究基金会(NRF)在其卓越研究和技术企业校园(CREATE)计划下提供支持。