实现废水病原体现场监测是提升新发传染病预警能力和降低运行成本的关键环节,但传统方法受限于高成本与复杂操作,难以在基层推广。针对这一挑战,中国科学技术大学联合福建医科大学附属协和医院在《国家科学评论》(National Science Review)发表研究论文,提出集核酸提取、扩增、检测于一体的现场化废水监测系统(WATER NEWS),为解决当前公共卫生监测资源不均衡问题提供了可持续方案。
废水流行病学
自21世纪初以来,包括中东呼吸综合征冠状病毒、寨卡病毒、埃博拉病毒、新冠病毒和猴痘病毒在内的一系列传染性病原体频繁出现,导致广泛感染和高死亡率。在此背景下,基于废水的流行病学(Wastewater-Based Epidemiology, WBE)在疫情监测与控制中的价值日益凸显。与临床样本筛查相比,废水监测将关注点从个体感染转向社区感染趋势,为流行病学调查提供了一种更高效、更全面的途径。
后新冠时代下的废水监测模式
传统的废水监测模式表现为:废水点取样,转运至集中检测的实验室,进行水样中病原体的核酸分析。目前,已有数十个国家和地区实施了废水监测计划,但由于高昂的成本和复杂的实施要求,仅有约16个中低水平收入国家和地区采用了此类计划,这仅占所有实施此类计划国家和地区的大约23%。同时,随着世界进入“后新冠”时代,如何平衡该举措的投入和社会效益成为发展可持续的废水监测模式的关键。
可持续的现场检测方法
针对该问题,研究报道了一种基于CRISPR的一锅式废水预警系统—WATER NEWS(Wastewater Analysis and Epidemiology Recognition: Necessary On-site Early Warning System)——可在现场快速高效地检测废水中的病原体。研究系统解决了现场检测中所普遍面临的“核酸气溶胶污染”、“检测时间长”、“冷链运输和储存”以及“大型仪器依赖”等问题,在实际废水点进行了示范运行,综合成本相较于传统实验室检测下降了一半。该研究成果为后新冠时代发展可持续的废水监测范式提供了重要参考。
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WATER NEWS:a field approach for sustainable detection of pathogens in wastewater. National Science Review. doi 10.1093/nsr/nwaf275