Forskere leder efter alternative metoder til at forudsige spredningen af ​​COVID-19

Med de igangværende udfordringer forbundet med storstilet test for COVID-19-herunder mangel på testsæt, strenge testkriterier og de iboende begrænsninger for nuværende sporingssystemer for let symptomatiske og asymptomatiske populationer forskere leder efter alternative metoder til at øge testningen for at forudsige spredning af sygdommen.

Crystal Hepp, en adjunkt i NAU's School of Informatics, Computere, og Cyber ​​Systems (SICCS), tester spildevand i samfund i det nordlige Arizona for at hjælpe med at bestemme spredningen af ​​SARS-CoV-2, den virus, der forårsager COVID-19. Fordi virussen smides i menneskeligt affald, hun mener, at spildevand er en levedygtig måde at opdage det på.

Mens forskere forudsiger andet eller endda flere COVID-19-udbrud, Hepp mener, at spildevandstest kan fungere som et tidligt og løbende advarselssystem, især i landdistrikter, der er under service af sundhedspersonale og medicinske faciliteter, og kan advare spildevandsanlægsoperatører om forhøjede risici.

Det vil være afgørende at fortsætte overvågningsaktiviteter, der kan hjælpe med at udvikle dynamiske regionale interventionsstrategier. For at være bæredygtig under et udbrud af denne størrelse, en mere robust, gennemførlig og menneskelig uafhængig metode til sampling af lokalsamfund skal implementeres. "

Crystal Hepp, Assisterende professor, School of Informatics, Computere, og Cybersystemer, NAU

I øjeblikket, Hepp og hendes team tester hver uge influent (ubehandlet) og spildevand (behandlet) prøver seks steder i Flagstaff, Munds Park, Kachina Village og Kayenta, placeret i Navajo Nation. Samarbejdspartnere i projektet omfatter Flagstaff City, Pinewood Sanitetsdistrikt, Kachina Village Improvement District, Navajo Tribal Utility Authority og TGen-North.

Doktorand Jill Cocking, en senior forskningsspecialist i Hepp Lab på SICCS, leder laboratoriets komponent i arbejdet og behandler hver prøve som om den er infektiøs.

"Jeg tager dette materiale og fjerner nukleinsyrerne, "sagde Cocking." COVID-19 er et RNA-virus (en virus, der har ribonukleinsyre som sit genetiske materiale), så det næste trin er at gøre RNA til DNA, så det kan detekteres ved et assay designet af Centers for Disease Control and Prevention.

"Analysen laver kopier af det genetiske materiale, indtil der er nok til at opdage det med vores instrumenter. Hvis coronavirus er til stede i spildevandet, denne analyse giver os besked. "

Prøver fra tre indflydelsesrige spildevandssteder testede positivt i begyndelsen af ​​april. Hepp, en assisterende direktør ved NAU's Pathogen and Microbiome Institute (PMI), bemærker, at teamet ikke har fundet positive tilfælde i spildevand, angiver, at spildevandsanlægsprocessen er effektiv til behandling af virussen.

Forskerne vil foretage genetisk sekventeringsanalyse på positive prøver i influent for at lede efter forskellige stammer.

"Virussen udvikler sig altid, "Hepp sagde." Der kan altid opstå nye belastninger. Hvis vi finder flere forskellige stammer med forskellige mutationer, det ville indikere, at virussen har haft større chance for at mutere over tid i befolkningen, eller at der er sket nye introduktioner. Et større antal stammer til enhver tid kan indikere flere inficerede personer. "

Hepp arbejder med Jason Sahl, en assisterende direktør for PMI, hvem vil bruge sin etablerede genomiske pipeline, WG-HURTIG, at undersøge belastningsdiversitet.

"Vores WG-FAST-tilgang kan give stamniveauidentifikation af virus, identificere stamblandinger og matche kliniske prøver og spildevandsprøver "sagde Sahl." Denne fremgangsmåde kan identificere vira i omløb uden at skulle prøve mennesker direkte og vil uafhængigt identificere tilfælde.

"Det kan også fange COVID-19-tilfælde, der muligvis ikke præsenteres for hospitalet og kan advare offentlige sundhedsagenturer om cirkulerende belastninger, som vil hjælpe med kontaktsporing og informere offentligheden om nye bølger af COVID-19 i deres lokalsamfund. "

"Denne sekventeringsanalyse hjælper os med at forstå den cirkulerende belastning i et samfund, virusets overordnede mangfoldighed og hvordan det ændrer sig mellem forskellige lokaliteter og på forskellige tidspunkter af året, "sagde Dave Engelthaler, lektor og TGen-North-direktør.

Hepps undersøgelse forventes at fortsætte gennem sommeren. Hun håber at sikre finansiering gennem National Institutes of Health (NIH) og udvide forskningen til slutningen af ​​udbruddet.

• Forskere etablerer en forbindelse mellem inflammatorisk tarmsygdom og cøliaki
• En multi-omics tilgang til udvikling af lægemidler mod COVID-19