Neuartiges coronavirus nachgewiesen, überwacht im Abwasser

Innerhalb von Wochen nach der Ankunft auf der Weltbühne, SARS-CoV-2 hat es geschafft, rund um den Globus, so dass Krankheit, Sterblichkeit und wirtschaftliche Verwüstung in seinem riesigen Gefolge. Eine der zentralen Herausforderungen der Gesundheitsbehörden und der medizinischen Gemeinschaft wurde die Prüfung für den schwer fassbaren virus auf einer ausreichend umfassenden Skala.

Ein neuer Ansatz für die überwachung der neuartigen Corona-Virus bestätigt, (wie auch andere gefährliche Krankheitserreger und Chemische Stoffe), entwickelt und verfeinert. Bekannt als Abwasser-basierte Epidemiologie (WBE), die Methode, die Minen Abwasser-Proben für wichtige Hinweise über die menschliche Gesundheit. Es können potenziell identifizieren Ebenen der coronavirus-Infektion im lokalen und globalen Maßstab.

Letztlich WBE hält das Versprechen des in der Nähe von Echtzeit-überwachung der Ausbrüche von Krankheiten, resistente Mikroben, Ebenen des Drogenkonsums oder Indikatoren für die Gesundheit von diabetes, Fettleibigkeit und andere Krankheiten.

In einer neuen Studie, die ASU-Forscher Rolf Halden und Olga Hart analysieren, was können und kann nicht gemessen werden, wenn die tracking-SARS-CoV-2 in der Abwasser-und Sie unterstreichen die wirtschaftlichen Vorteile des neuen Konzepts gegenüber herkömmlichen Borreliose-Tests und epidemiologische überwachung.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die ausschließliche Vertrauen auf die Prüfung des einzelnen ist zu langsam, zu kostspielig und in den meisten Orten, unpraktisch, angesichts unserer derzeitigen testing-Kapazitäten,“ Halden sagt. „Aber, wenn vorangestellt Bevölkerung-weites screening von Abwasser, wird die Aufgabe weniger einschüchternd und mehr überschaubar.“

Hart ist der führende Autor der neuen Studie und einen Forscher in der Biodesign-Center für Gesundheits-Engineering. Halden, wer leitet das center ist auch ein professor für Maschinenbau an der Fulton School of Sustainable Engineering and the Built Environment und Autor der 2020-book-Umgebung.

Ihre Forschung erscheint in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Science of the Total Environment.

Ein liter Wasser, ein Ozean von Informationen,

Abwasser-basierte Epidemiologie birgt das Potenzial, zu brechen den coronavirus testen logjam in vielen entwickelten Nationen wie den USA, könnte aber auch ein wertvolles Instrument für die Erfassung von Gesundheitsdaten in verarmten Regionen, die wahrscheinlich zu tragen die Hauptlast der Pandemie.

Derzeit ist die US verfügt über das größte nationale und internationale WBE Netzwerk-und sample-repository, bekannt als die Menschliche Gesundheit Observatory (HHO) an der ASU. Vor kurzem, SARS-CoV-2 wurde Hinzugefügt, um eine Reihe von Gesundheits-Indikatoren unterliegen der ständigen Verfolgung durch die HHO seit Mai 2008.

Tracking-eine tödliche Bedrohung

Halden die Technik überzeugt durch die hohe Empfindlichkeit, mit der das Potenzial zu erkennen, die Signatur einer einzelnen infizierten Person unter 100 um 2 Millionen Personen. Um dies zu erreichen, Abwasser-Proben untersucht, die Anwesenheit von Nukleinsäure-Fragmente der SARS-CoV-2-virus. Die RNA-Genome werden verstärkt durch einen Prozess bekannt als “ reverse-Transkriptase-quantitative PCR (RT-qPCR).

Der WBE-Strategie beinhaltet zunächst transkribieren von coronavirus-RNA in komplementäre DNA (cDNA) durch die reverse-Transkriptase-Enzym, dann verstärkt das resultierende DNA zu verbessern signal-Erkennung. Sequencing-Techniken verwendet werden, um zu bestätigen, virale Präsenz in Abwasserproben.

„Wir können in einem go-monitor eine ganze Gemeinschaft für die Anwesenheit des neuen coronavirus“, sagte Hart. „Jedoch Nachteile vorhanden. Die besten Ergebnisse erzielen und vermeiden Sie den Verlust von Informationen, die wir wollen, zu Messen in der Nähe virus-hotspots und berücksichtigen, Abwasser-Temperatur und der Verdünnung bei der Schätzung der Zahl der infizierten Fälle.“

In der aktuellen Studie, die Forscher modelliert Abwasserproben in Tempe, Ariz., für die Anwesenheit der SARS-CoV-2-virus. Ihre Arbeit stützt sich auf die computergestützte Analyse und Modellierung, und Projektionen von Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft-Epidemie hotspots.

Die Forschung zeigt, dass eine sorgfältige Kalibrierung muss durchgeführt werden, um die Genauigkeit der Daten, die akut empfindlich auf wichtige Variablen, einschließlich der saisonalen Temperatur -, Durchschnitt-und Kanalisations-Reisezeit, – Abbauraten von Biomarkern, Gemeinschaft Demografie und pro-person Wasser verwenden. (Ein Begleiter auf Papier von Halden und Hart untersucht die Effekte dieser Variablen auf die WBE Ergebnisse im detail.)

Die Schätzungen basieren auf europäischen und Nord-amerikanischen Daten deuten darauf hin, dass jede person infiziert mit SARS-CoV-2 Ausscheiden Millionen, wenn nicht Milliarden von viralen genomen in Abwasser pro Tag. Dieser übersetzt zwischen 0,15 und 141.5 Mio. viralen genomen pro liter Abwasser erzeugt.

Mit Hilfe der RT-qPCR, die Forscher sollten in der Lage sein zu erkennen das neuartige coronavirus mit hoher Empfindlichkeit, dass die überwachung etwa alle 1 in 114 Individuen, die in der worst-case-Szenario, und nur 1 positiver Fall unter 2 Millionen nicht-infizierten Personen unter optimalen Bedingungen.

Neben der Verringerung der Getriebe-und Todesfälle aufgrund von SARS-CoV-2-Infektion, der verbesserten Bevölkerung-weite Daten über andere Gesellschaftliche Vorteile. Durch die Lokalisierung von viralen hotspots, Forscher können besser in direkte Ressourcen zum Schutz der gefährdeten Bevölkerung durch die social-distancing-Massnahmen, während die Lockerung der Beschränkungen im virus-freien Regionen, die Minimierung der wirtschaftlichen und sozialen Verwerfungen führen.

Um dies zu erreichen, Halden und sein team erstellt haben OneWaterOneHealth, ein nonprofit-Projekt der ASU-Stiftung bringen möchte COVID-19 testen, um diejenigen, die derzeit nicht leisten kann.

Halden gesagt, dass-sollte dieser Ansatz angewendet werden, in der U. S, rund 70% der Bevölkerung konnte gezeigt werden für die SARS-CoV-2 durch überwachung des Landes 15,014 Kläranlagen geschätzte Kosten für Reagenzien, die von $225,000 USD.