今年1月21日，美國(guó)疾病控制与预防中心 (CDC)的一份报告引起了医學(xué)界和污水界的同时关注。这份报告指出，新(xīn)冠病毒的变种奥密克戎(Omicron)很(hěn)有(yǒu)可(kě)能(néng)在美國(guó)首例确诊病例官宣的一周前就已经存在于纽约市的污水中了。同时报告表示，污水监测是一个可(kě)行的早期预警系统，可(kě)以帮助跟踪新(xīn)冠病毒变种的传播。

其实早在美國(guó)CDC发布这份报告的10天前，IWA就于1月12日组织了一场关于奥密克戎早期检测的線(xiàn)上國(guó)际研讨会。这次研讨会由2016年斯德哥(gē)尔摩水奖得主、美國(guó)密歇根州立大學(xué)的Joan Rose教授作為(wèi)主持，并请到了来自荷兰、美國(guó)和澳洲的三个团队的代表介绍他(tā)们的相关研究成果。今天我们将带大家一起回顾这场研讨会的关键信息。

微滴式数字聚合酶连锁反应(DD-PCR)

来自荷兰水循环研究所（KWR）的微生物(wù)學(xué)家Gertjan Medema教授是第一个发言嘉宾。

在污水的病毒监测方面，KWR以Medema教授為(wèi)首的研究小(xiǎo)组一直积极為(wèi)同行分(fēn)享技术经验。早在2020年5月，他(tā)们是当时最早介绍RNA检测流程的机构，当时使用(yòng)的是RT-PCR方法。在这次报告里，他(tā)為(wèi)我们介绍了另一种RNA监测技术，叫DD-PCR(微滴式数字聚合酶连锁反应)。

DD-PCR被称為(wèi)第三代PCR技术，相比传统PCR（第一代）及RT-PCR（第二代），它的数据有(yǒu)更高的准确度、精密度及灵敏度。

其原理(lǐ)是对样品进行微滴化处理(lǐ)，均匀稀释待测核酸片段，将含有(yǒu)核酸分(fēn)子的反应體(tǐ)系分(fēn)成很(hěn)多(duō)个微滴，再分(fēn)散至大量的微反应器或微油滴中，每个微滴可(kě)能(néng)会包含或不包含1个待检的目标核酸。

由于污水中PCR抑制剂水平较高，而且病毒浓度水平较低，所以基于传统核酸PCR的污水检测十分(fēn)复杂。DD-PCR检测技术提供了超灵敏且对PCR抑制剂耐受的替代方法，因此快速受到世界各地的污水检测团队的关注。

Medema教授表示随着新(xīn)冠病毒变种的不断演变，污水检测也要相应调整检测方法，以便為(wèi)公共卫生部门提供更加具體(tǐ)和及时的信息。

荷兰成立了一个叫Wastewater4Covid的项目，他(tā)们使用(yòng)RT-dd-PCR技术来监测新(xīn)冠病毒的N501Y变异(N501Y意指在501这个位置的N变成了Y)。使用(yòng)该检测方法，可(kě)以同时检测含有(yǒu)突变 501Y和野生型501N的变體(tǐ)数量。

荷兰阿姆斯特丹和乌德勒支两个城市的污水样品分(fēn)析数据表明，这种方法可(kě)以测定污水样本中含有(yǒu)N501Y变體(tǐ)的浓度和比例，而且污水中出现的N501Y变异和荷兰人群出现的英國(guó)肯特变种株(B.1.1.7)相对应。这些结果表明RR-dd-PCR可(kě)以对现有(yǒu)变體(tǐ)或未来的变體(tǐ)提供灵敏和准确的监测。这对公共卫生部门的决策提供宝贵的信息支持。

01、污泥中的病毒RNA

第二位嘉宾是来自美國(guó)斯坦福大學(xué)土木(mù)及环境工程教授Alexandria Boehm，她也是美國(guó)CDC那份报告的作者之一。Boehm教授主要分(fēn)享了美國(guó)团队对污水厂初沉污泥的新(xīn)冠病毒的监测。

他(tā)们的研究结果显示，初沉污泥检出新(xīn)冠病毒的频率要高于进水样品。

另外，在分(fēn)析方法方面，相比两步式RT-QPCR和两步 RT-dd-PCR，一步式RT-dd-PCR更容易检出新(xīn)冠病毒。

检测初沉污泥的病毒RNA的流程示意图| 图源：acs

总的来说，Boehm教授等人的工作再次表明污水厂的病毒变體(tǐ)检测和临床确诊病例有(yǒu)正相关，而且能(néng)遠(yuǎn)早于临床检测获得病毒变异的信息。

但她也表示，样品比临床样品更复杂。因為(wèi)它是多(duō)个基因组的组合，而且这些基因组可(kě)能(néng)是受损、不完整的，大部分(fēn)处于“未知”的状态。

所以在污水厂检出变异不等于马上可(kě)以确认这个变异真的存在了。尽管如此，他(tā)们的工作也為(wèi)世界各地的污水病毒监测提高了很(hěn)好的借鉴参考。从事相关研究的读者们可(kě)以通过以下链接查看他(tā)们团队分(fēn)享的污泥中的新(xīn)冠病毒变种的量化分(fēn)析流程：

https://www.protocols.io/view/quantification-of-sars-cov-2-variant-mutations-hv6-b2qmqdu6

02、客机的新(xīn)冠病毒检测

第三个发言嘉宾来自澳大利亚联邦科(kē)學(xué)与工业研究组织(CSIRO)的Warish Ahmed博士。國(guó)际航空是新(xīn)冠病毒在不同國(guó)家之间传播的重要途经之一。為(wèi)了检测新(xīn)冠病毒，CSIRO的研究人员对在2020年 12 月至2021年 3 月期间返澳的37架航班的样本进行分(fēn)析。

结果显示，尽管所有(yǒu)乘客（5岁以下儿童除外）需要在登机前出示48小(xiǎo)时病毒阴性证明，但这37个航班中的 24个的污水样本检出新(xīn)冠病毒RNA，检出率高达65%。感染者在出现症状前大约两到五天会在粪便中排出病毒。而在抵澳后的14 天隔离期间，临床测试在6570 名乘客中仅发现112 例COVID-19 病例（1.7%）。

Warish Ahmed 博士表示，随着全球旅行的回归，航班的污水测试可(kě)能(néng)是在入境点对入境旅客进行新(xīn)冠病毒筛查的有(yǒu)效方法，因為(wèi)咽喉样本中的病毒检测可(kě)能(néng)存在滞后，航班废水检测可(kě)以提供额外的数据信息。他(tā)说：“在入境点对污水进行快速现场监测可(kě)能(néng)有(yǒu)助于检测和监测在全球范围内流通的其他(tā)传染性病原體(tǐ)，并為(wèi)未来的流行病提供警报。”

CSIRO的采样工具| 图源：EnvironmentInternational

03、IWA COVID-19工作组

IWA专门為(wèi)COVID-19成立了特别工作组，它向全球各地的水務(wù)部门提供有(yǒu)关新(xīn)冠病毒的最新(xīn)信息，包括介绍病毒属性、病毒在污水中的监测手段、水厂工人和公众健康所需的保护措施等最新(xīn)信息。特别工作组将关注（但不仅限于）：

• 供水安全（例如水源中病毒的存在情况/水处理(lǐ)过程中病毒的去向和灭活）

• 污水监测（评估病毒经由水系统在社區(qū)传播的风险）

• 公共卫生安全（例如水回用(yòng)、污泥回用(yòng)、环境中悬浮颗粒、气溶胶等造成的传播风险）

• 水行业从业人员的健康和安全

• 与保障水務(wù)服務(wù)相关的风险分(fēn)析

• 积极的用(yòng)户参与交流机制（例如提醒公众勤洗手并保持卫生习惯、解决特殊时期供水、水费支付等方面的困难） 

感兴趣的读者可(kě)以通过以下网址关注这个工作小(xiǎo)组的动态。

https://iwa-network.org/groups/covid-19-task-force/

04、小(xiǎo) 结

新(xīn)冠疫情何时能(néng)真正过去仍是未知数，但有(yǒu)一点愈发清晰的是——水務(wù)部门的角色更加关键，特别是针对未来可(kě)能(néng)出现的新(xīn)变种，水務(wù)部门能(néng)给公共卫生部门提供重要的信息支持。

IWA已将本次网络研讨会的全程录像发布在官网，大家可(kě)回看：

https://iwa-network.org/learn/early-detection-of-omicron-variant-with-wastewater-surveillance/

另外，感兴趣的读者，也可(kě)以访问以下两个网址了解更多(duō)关于全球污水COVID-19监测的信息：

W-SPHERE （https://sphere.waterpathogens.org/）

 COVIDPoops19

（https://ucmerced.maps.arcgis.com/apps/dashboards/c778145ea5bb4daeb58d31afee389082）

参考资料