废水监测在COVID-19大流行期间开始流行:它如何帮助阻止未来的疫情爆发
一个社区的污水为其COVID-19负担提供了线索。在大流行的过程中，废水监测已成为试图了解当地感染趋势的一种越来越受欢迎的方式。
微生物学家苏珊·德朗而且卡罗尔Wilusz相遇并成为废水2020年4月，一个基层污水处理厂运营商组织要求他们开发和部署一种检测科罗拉多州下水道样本中的SARS-CoV-2的测试。De Long是一位研究有益细菌的环境工程师。Wilusz的专长是RNA生物学。在这里，他们描述了废水监测的工作原理以及在大流行后的未来可以做些什么。
如何对废水进行SARS-CoV-2监测?
废水监测利用了许多人类病原体和人类药物代谢产物最终进入尿液、粪便或两者兼而有之的事实。导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒出人意料地出现被感染者的粪便中有大量，尽管这不是疾病传播的主要途径。
为了弄清楚是否存在病原体，我们首先需要收集具有代表性的废水样本，要么直接从下水道中收集，要么在工程师所说的“进水”进入处理厂的地方收集。我们也可以使用从废水中沉淀出来的固体。
然后，技术人员需要去除粪便中的大颗粒，并浓缩任何微生物或病毒。下一步是提取它们的核酸-携带病原体遗传信息的DNA或RNA。
DNA或RNA中包含的序列就像存在的病原体的唯一条形码。例如，如果我们检测到SARS-CoV-2特有的基因，我们就知道冠状病毒在我们的样本中。我们使用基于pcr的方法，类似于临床诊断测试中使用的方法，来检测和量化SARS-CoV-2序列。
更详细地描述核酸序列可以提供关于病毒株的信息，例如，它可以识别变异比如omicron BA.2。
目前，绝大多数废水监测工作都集中在SARS-CoV-2上，但同样的技术也适用于其他病原体，包括脊髓灰质炎病毒，流感而且诺瓦克病毒．
在大流行之前，一项应用是在正在进行脊髓灰质炎疫苗接种的地区监测罕见的脊髓灰质炎病毒暴发。废水也可以监测各种药物的迹象，以深入了解人群中的药物使用水平和类型．
数据到哪里去了?
在大流行期间，美国疾病控制和预防中心开发了国家污水监测系统特别是在全国范围内跟踪SARS-CoV-2。超过800个网站报告数据但目前并不是所有的州和县都有代表。
许多国家机构，比如科罗拉多州公共卫生和环境部，和城市，像亚利桑那州坦佩，他们都有自己的仪表盘来报告数据。一些公司执行废水分析报告数据在他们自己的仪表盘上,太。
我们认为，NWSS是监测工作中令人兴奋的第一步人口健康通过废水。其他国家也在建立类似的系统，包括澳大利亚而且新西兰．
废水数据真正说明了什么?
来自大量人群的废水中的SARS-CoV-2水平是衡量社区感染水平的一个很好的指标。系统会自动监控住在下水道里的每个人，所以它是匿名的，公正的。重要的是，如果不采集额外的样本，也不可能将感染追踪到特定的人、家庭或社区。
废水监测不依赖于临床测试的可用性或人们报告他们的测试结果。它还收集COVID-19无症状和症状前病例;这很重要，因为人们被感染但没有感觉不舒服仍然可以传播COVID-19．
我们认为，随着更多的COVID-19检测在家里进行，废水检测越来越重要。因为接种疫苗也导致了轻症和无症状病例增多在美国，人们可能根本不做检测就被感染。这些因素意味着临床病例数据的信息量不如大流行早期，而废水数据仍然是社区感染水平的一致指标。
到目前为止，你还不能根据废水中的病毒水平准确预测一个社区中受感染的人数。一个人感染的阶段，他们的身体对病毒的反应，病毒的变体，一个人离废水样本的采集地有多远，甚至天气都可以影响污水中检测到的SARS-CoV-2的数量．
但科学家可以推断出感染率的相对变化。观察污水中病毒水平的上升和下降，可以一窥整个社区的病例是上升还是下降。
由于SARS-CoV-2可以在疫情发生前几天甚至几周在废水中检测到，废水监测可以提供一个早期预警那公共卫生措施可能是有道理的。信号的趋势很重要如果你知道水平在上升在美国，现在可能是重新制定口罩禁令或建议在家工作的好时机。目前，公共卫生官员使用废水监测数据和其他信息一起比如检测阳性率、临床病例数量和社区住院人数来做出这些决定。
来自测序的数据还可以帮助检测新的变异并监测其水平，使卫生反应能够考虑到现有变异的特征。
在较小的人群中，如大学宿舍和养老院，废水监测可以检测到少量受感染的人。这可能会敲响警钟，有针对性的临床测试是为了识别受感染的人进行隔离。早期发现，有针对性的检测和隔离有效防止病毒爆发．管理人员不需要将临床测试用于常规监测，而是可以在废水中检测到SARS-CoV-2时保留破坏性临床测试。
未来的监控会是什么样子?
废水监测的广泛和常规使用将使公共卫生官员能够获得有关美国社区一系列潜在感染水平的信息。这些数据可以指导决定向哪里的社区提供额外的资源，比如在感染呈上升趋势的地方举行检测或疫苗接种诊所。它还可以帮助确定何时需要采取口罩或关闭学校等干预措施。
在最好的情况下，废水监测可能会在新病毒首次到达一个新区域时捕捉到它;在非常局部的地区提前关闭可能会防止未来的大流行。有趣的是，研究人员发现SARS-CoV-2以前收集的废水样本存档任何人都被诊断患有COVID-19。如果废水监测早在2019年底就已成为现有公共卫生基础设施的一部分，它本可以更早地发出SARS-CoV-2正在成为全球威胁的警告。
不过，就目前而言，建立和运行一个国家废水监测系统，特别是包括在关键地点进行建筑物级监测的系统，仍然过于昂贵和劳动密集型。
正在进行的研究和开发工作正在试图简化和自动化废水采样。在分析方面，采用PCR和测序技术来检测其他病原体，包括新病原体，对于充分利用这样一个系统至关重要。最终，废水监测可以帮助支持未来流行病的致死率大大降低，社会和经济影响也会减少。
