Da undersøgelser viste sig, at en person, der tester positiv for COVID -19 -; om de var symptomatiske -eller ej; smider virussen i deres afføring, "kloakken virkede som det 'sker' sted at lede efter det, "sagde Smruthi Karthikeyan, Ph.d., en miljøingeniør og postdoktor ved University of California San Diego School of Medicine.
Fra juli til november 2020, Karthikeyan og team, ledet af Rob Knight, Ph.d., professor og direktør for Center for Microbiome Innovation ved UC San Diego, prøveudtagning af spildevand for at se, om de kunne detektere SARS-CoV-2, den virus, der forårsager COVID-19. De kunne. Men at koncentrere spildevandet viste sig at være en flaskehals -; det er en langsom og besværlig proces i flere trin.
Nu, i et papir, der blev offentliggjort den 2. marts, 2021 i mSystemer , forskerne beskriver, hvordan de har automatiseret spildevandskoncentration ved hjælp af væskehåndterende robotter. De demonstrerede deres systems robusthed ved at sammenligne det med eksisterende metoder og vise, at de kan forudsige COVID-19-tilfælde i San Diego med en uge med fremragende nøjagtighed, og tre uger med rimelig nøjagtighed, bruger bare byspildevand.
San Diego County har kun et primært rensningsanlæg til spildevand, beliggende på kysten i byens Point Loma -kvarter. Al ekskrementer skyllede væk af San Diego's cirka 2,3 millioner indbyggere, herunder dem på UC San Diego campus, ender der.
Syv dage om ugen, Karthikeyan eller en kollega kørte ned til rensningsanlægget for at afhente spildevandsprøver, der var blevet indsamlet og opbevaret af dem på stedet laboratorieteknikere. De bragte prøverne til Knights laboratorium på UC San Diego School of Medicine campus i La Jolla.
Desværre, vi kan ikke bare teste spildevandsprøver direkte, som vi ville tage prøver fra patientens næsepinde. Det er fordi de prøver, vi får, er stærkt fortyndede -; tænk bare på antallet af mennesker, der bidrager til affaldsstrømmen, plus alt det skrammel, der bliver skyllet og kommer til kloaksystemet. "
Smruthi Karthikeyan, Ph.d., Postdoktor, University of California San Diego School of Medicine
Tilbage i laboratoriet, forskerne behandler spildevandet ved hjælp af deres robotplatform. Systemet udtrækker RNA -; det genetiske materiale, der udgør genomer af vira som SARS-CoV-2-; fra prøverne, og kører polymerasekædereaktion (PCR) for at søge efter virusets signaturgener. Den automatiserede, system med høj kapacitet kan behandle 24 prøver hvert 40. minut. Senere samme dag, Karthikeyan tilføjer dataene til et digitalt dashboard, der sporer nye positive sager.
Ifølge Knight, teknikken er hurtigere, billigere og mere følsom end andre metoder til overvågning af spildevand. Teamet er i stand til at identificere en enkelt COVID-19-sag i en bygning på cirka 500 mennesker.
Forskerne og eleverne i Knights laboratorium er ikke fremmede for at håndtere afføringsprøver. Holdet har længe været kendt for deres undersøgelser af tarmmikrobiomet -; de unikke mikrosamfund, der lever i vores mave -tarmkanaler. Mennesker over hele verden deltager i deres forskningsprogram, Microsetta Initiative (passende forkortet "TMI"), ved at sende deres fækale vatpinde til Knights UC San Diego lab. Det crowdsourcerede projekt har givet teamet mulighed for at studere de mange faktorer, der kan påvirke sammensætningen af en persons tarmmikrobiom, og de mange måder det påvirker vores helbred på.
I foråret 2020, Knights team drejede hurtigt deres fokus om at lede efter en bestemt mikrobe:SARS-CoV-2. Snart udgjorde teamet en integreret del af UC San Diego's Return to Learn -program, en evidensbaseret tilgang, der har gjort det muligt for universitetet at fortsætte med at tilbyde on-campus boliger og personlige klasser og forskningsmuligheder. Med cirka 10, 000 studerende på campus, de mange komponenter i programmet har holdt sagerraterne for COVID-19 meget lavere end det omgivende samfund og de fleste universitetscampusser, opretholde en positivitet på mindre end 1 procent.
Return to Learn er baseret på tre søjler:risikoreducering, viral opdagelse og intervention. Knights team og deres samarbejdspartnere spiller en stor rolle i viral opdagelse på campus. De hjælper med at screene for den asymptomatiske tilstedeværelse af SARS-CoV-2 hos studerende og personale (ofte selvindsamlet ved hjælp af testsæt, der fås fra automater), på overflader og i spildevand.
Holdet fortsætter med at indsamle prøver dagligt fra mere end 100 spildevandsprøver på UC San Diego campus, som dækker mere end 300 bygninger. Cirka en måned efter, at campus -detektionssystemet kom online i sommeren 2020, en positiv sag blev opdaget i Revelle College -området en fredag eftermiddag. Campussamfundet blev underrettet inden for 14 timer, og der blev sendt målrettede meddelelser til personer, der er tilknyttet de berørte bygninger, anbefaler, at de testes for virussen hurtigst muligt. Mere end 650 mennesker blev testet for COVID-19 den weekend.
Som resultat, to asymptomatiske personer blev identificeret som positive for COVID-19. Efter at campusen straks havde underrettet dem, de isolerede sig selv, før der kunne opstå et udbrud. Nu, spildevandsscreeningsresultater er tilgængelige på et offentligt instrumentbræt, og positive prøver sekvenseres for at spore fremkomsten af nye SARS-CoV-2-varianter. Programmet Return to Learn, herunder test af spildevand, er blevet en model for andre universiteter, K-12 skoledistrikter og regioner.
"Da barrieren for adgang og drift fortsat falder, vi håber, at spildevandsbaseret epidemiologi vil blive bredere vedtaget, "Ridder sagde." Hurtig, storstilede systemer til tidlig varsling af infektionssygdomme kan være særligt nyttige til samfundsovervågning i sårbare befolkningsgrupper og lokalsamfund med mindre adgang til diagnostiske test og færre muligheder for at distancere og isolere -; under denne pandemi, og den næste. "
Sundeste tarmbakterier med plantebaseret eller middelhavskost
COVID-19-restriktioner har ført til 86 procent fald i norovirusinfektioner i USA,
Hydrogen Breath er ikke fra Bikini Atoll
Økologiske æbler har probiotiske egenskaber
Menneskelige coronavirus har brug for organiske materialer for effektivt at overføre mellem overflader
Biologisk terapi kan reducere risikoen for alvorlig COVID-19
Tilstedeværelse af visse tarmbakterier hos mødre kan beskytte babyer mod fødevareallergi
Forskere ved Deakin University i Australien har fundet ud af, at visse bakterier, der er til stede i en mors tarm under graviditeten, kan beskytte deres baby mod at udvikle fødevareallergi inden for d
Transplantation af vaginal væske kan hjælpe med at behandle tilbagevendende bakteriel vaginose
Bakteriel vaginose er et almindeligt og irriterende problem for mange kvinder. Nu har forskere fundet, at den transplanterende vaginale væske fra en sund kvinde til kvinder med generende bakteriel vag
Forskere bruger fagterapi til succesfuld behandling af alkoholisk leversygdom
For første gang, forskere har med succes brugt bakteriofag (fag) terapi til at eliminere alkoholrelateret leversygdom i en dyremodel. Billedkredit:Christoph Burgstedt / Shutterstock.com