如何在傳播之前跟踪和識別像 Covid-19 這樣的疾病

: By 勞倫斯·古德里奇

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污水測試可用於疾病的早期檢測。 （存在Shutterstock）

COVID-19大流行再次引起人們對廢水監測的興趣，在廢水監測中，對污水系統進行病毒，細菌和其他病原體監測。在未經處理的廢水中發現了病毒遺傳物質的非感染性片段在意大利，西班牙，法國，美國和加拿大。

現在有幾個城市正在使用這種方法來檢測感染，包括渥太華。最後一個美國大學已使用廢水監測來識別COVID-19爆發，下令對居住在四個校園住宅中的近300名學生進行測試和隔離-並阻止其傳播。

作為微生物學家，在食源性病原體（例如 沙門氏菌 和 E. 大腸桿菌，我一直對以更好的方式識別人群感染感興趣。

疾病鑑定目前依靠病人來尋求醫療幫助。但是許多病人並沒有尋求幫助，官員可能幾天或幾週都沒有意識到疾病或疾病爆發，從而導致更多的疾病和死亡。為了解決諸如COVID-19之類的傳染病的爆發，我們需要不依賴於患者行動的主動監視系統。

廢水監測以檢測疾病

廢水監測之所以行之有效，是因為在主動感染之前和之中，許多傳染因子會從體液中排出。當這些流體進入污水系統時，它們被輸送到中央廢水處理設施進行處理，在那裡可以將其檢測出來。

耶魯大學的研究人員於1960年代首次對廢水監測的效用進行了認識。幾次實驗評估脊髓灰質炎疫苗接種運動的有效性。他們在疫苗接種計劃之前，之中和之後對康涅狄格州米德爾敦的污水進行了脊髓灰質炎病毒各種菌株的檢測。

2年2020月XNUMX日，從猶他州立大學的宿舍採集污水樣品。 （美聯社照片/里克·鮑默）

XNUMX年後，一項優雅的研究證實了廢水監測對監測脊髓灰質炎疫苗接種計劃的敏感性。赫爾辛基脊髓灰質炎病毒實驗.

科學家在距廢水處理廠20公里的廁所內沖洗了脊髓灰質炎疫苗。研究人員隨後在四天內從該設施收集了廢水樣本，並表明在800億升廢水通過該系統後，他們仍然可以檢測出疫苗。他們得出的結論是，在一個由10,000名居民組成的社區中，可以發現一名感染脊髓灰質炎病毒的人。

其他研究表明，可以通過監測廢水來預測暴發。例如，在1970年代的以色列，傳染性脊髓灰質炎病毒在污水中檢測到在醫生確定第一例之前九天。這種方法後來被改編成監控國際脊髓灰質炎疫苗運動的成功.

監測污水作為預警系統

這些實驗為利用廢水監測其他疾病奠定了基礎。

在2013，瑞典的研究人員報告稱，廢水監測提供了諾如病毒和甲型肝炎病毒暴發的早期預警，這是食源性病毒性疾病的兩種原因。 2013年XNUMX月至XNUMX年XNUMX月之間，每隔第二週從哥德堡的污水處理廠收集一次每日廢水樣本。研究人員使用一種稱為聚合酶鍊式反應（PCR）的技術，在鑑定病人兩到三週之前檢測了諾如病毒的遺傳物質。

使用PCR在廢水樣本中還檢測到多種甲型肝炎病毒（基因型），另外的分析表明，在2013年春季，斯堪的納維亞半島和哥德堡正在進行的一次暴發中涉及到兩種菌株。

意大利的研究人員使用類似的方法表明，患有未知原因的腹瀉的住院患者實際上感染了諾如病毒。

社交媒體監控

廢水監測的一個局限性在於它無法識別出感染的實際人群。 “社交媒體綜合症分析”（Social Media Syndromic Analysis）是一種“社交媒體綜合症分析”，它在社交媒體帖子中搜索與給定疾病一致的症狀描述。監測包括COVID-19在內的傳染病的有效工具.

將廢水監測和社交媒體分析放在一起，可以發現原本無法發現的社區暴發，因為該方法可以識別尚未表現出症狀（有症狀）或沒有表現出症狀（無症狀）的感染者。（兩個組都可以傳播病毒。）公共衛生官員可以使用此信息來加強身體疏遠和其他隔離措施，例如對個體進行有針對性的測試以限制疾病在社區的傳播。

國際旅行和全球化的加劇導致傳染病的迅速傳播。為了解決這個問題，必須實時或近乎實時地對傳染病進行全球監視，其範圍不僅限於監視感染人數，還應包括快速識別新疾病模式的能力。廢水監測的低成本，快速和快速的能力，可以在新出現的病原體成為地方性流行之前對其進行檢測，從而提高了對疾病暴發做出及時響應的能力，從而減少了全球疾病和死亡人數。