Das Abwasserüberwachungssystem der UC San Diego ermöglicht die Früherkennung der meisten COVID-19-Fälle

Menschen, die mit SARS-CoV-2 infiziert sind, das Virus, das COVID-19 verursacht, bekannt dafür, dass sie es mit ihrem Stuhl ausscheiden, auch wenn sie keine Symptome haben. In diesem Sinne, Forscher der University of California San Diego School of Medicine untersuchen seit Sommer 2020 Abwässer von Campusgebäuden auf Anzeichen des Virus. denken, dass die Informationen helfen könnten, Ausbrüche zu verhindern.

Smruthi Karthikeyan, PhD (links) und Rob Knight, PhD (rechts) nehmen Abwasserproben von Sammelrobotern auf dem Campus der UC San Diego auf. Bildnachweis:Erik Jepsen/UC San Diego.

Jetzt haben sie Daten zur Untermauerung:Screening auf SARS-CoV-2 im Abwasser, Das Team zeigte, dass es sogar einen einzelnen Infizierten erkennen kann, asymptomatische Person, die in einem großen Gebäude lebt oder arbeitet. Die Benachrichtigung der Bewohner jedes Gebäudes mit positivem Abwasser erhöhte die COVID-19-Testraten um das 13-fache. Sobald ein Insasse positiv getestet wurde, Isolation und Kontaktverfolgung trugen dazu bei, eine weitere Ausbreitung des Virus zu verhindern.

Der Ansatz ermöglichte die Früherkennung von 85 Prozent der COVID-19-Fälle auf dem Campus. Forscher berichteten am 10. August, Ausgabe 2021 von mSystems . Mit anderen Worten, Abwasserproben wurden vor den meisten Einzelfalldiagnosen positiv getestet.

Universitätscampus profitieren besonders von der Abwasserüberwachung, um COVID-19-Ausbrüche abzuwenden. da sie voll von weitgehend asymptomatischen Populationen sind, und sind potenzielle Hotspots für die Übertragung, die häufige diagnostische Tests erfordern."

Smruthi Karthikeyan, Doktortitel, erster Autor, Umweltingenieur und Postdoktorand an der UC San Diego School of Medicine

Karthikeyan leitete die Studie mit dem leitenden Autor Rob Knight, Doktortitel, Professor und Direktor des Center for Microbiome Innovation an der UC San Diego.

Ungefähr 10, 000 Studenten lebten im akademischen Jahr 2020-2021 auf dem Campus der UC San Diego, mit niedrigen COVID-19-Fallraten dank der vielen Risikominderungen, Viruserkennungs- und Interventionselemente, die das Programm „Return to Learn“ ausmachen. Bildnachweis:Erik Jepsen/UC San Diego.

Abwasser-Screening ist ein wesentlicher Bestandteil des Return to Learn-Programms der UC San Diego. ein evidenzbasierter Ansatz, der es der Universität ermöglicht hat, während des größten Teils der Pandemie Unterkünfte auf dem Campus sowie persönliche Kurse und Forschungsmöglichkeiten anzubieten.

Return to Learn basiert auf drei Säulen:Risikominderung, Viruserkennung und Intervention. Mit etwa 10, 000 Studenten auf dem Campus im Studienjahr 2020-2021, die vielen Komponenten des Programms hielten die COVID-19-Fallraten viel niedriger als in der umliegenden Gemeinde und im Vergleich zu den meisten Universitäten. Aufrechterhaltung einer Positivitätsrate von weniger als 1 Prozent während dieser Zeit. Das Return to Learn-Programm, einschließlich Abwassertests, ist zum Vorbild für andere Hochschulen geworden, K-12 Schulbezirke und Regionen.

Jeden Morgen, sieben Tage die Woche, Ein Team von Studenten und Mitarbeitern in passenden T-Shirts ist auf Golfwagen auf dem Campus unterwegs, um Abwasserproben von 126 Sammelrobotern zu sammeln, die zur Überwachung von 350 Gebäuden aufgestellt sind. Bis 10 Uhr, sie kehren zu Knights Labor an der School of Medicine zurück.

Dort, Karthikeyan und Team verarbeiten das Abwasser mit einem anderen Roboter, die das Virus mithilfe magnetischer Nanopartikel konzentriert, extrahiert dann RNA – das genetische Material, aus dem die Genome von Viren wie SARS-CoV-2 bestehen – aus den Proben. Polymerase-Kettenreaktion (PCR)-Tests werden verwendet, um nach den Signaturgenen des Virus zu suchen.

Wenn das Virus erkannt wird, automatisierte, aber zielgerichtete Nachrichten werden über ein campusweites System an Personen gesendet, die mit betroffenen Gebäuden in Verbindung stehen, wie Studenten, Mitarbeiter und Dozenten, Sie empfehlen, sich so schnell wie möglich auf das Virus testen zu lassen. Die Daten werden einem öffentlichen Dashboard hinzugefügt.

Ein Online-Dashboard verfolgt die COVID-positive Abwassererkennung auf dem Campus der UC San Diego und stellt sie der Öffentlichkeit zur Verfügung. Bildnachweis:UC San Diego.

Seit seiner Gründung, das Team hat ständig daran gearbeitet, den Prozess zu optimieren, sagte Karthikeyan. Der aktuelle automatisierte Ansatz hat die Bearbeitungszeit von der Probe bis zum Ergebnis um das 20-fache reduziert; jetzt fünf Stunden für 96 Proben. Durch Miniaturisierung der Proben, Die Forscher haben die Verarbeitungskosten auf 13 US-Dollar pro Probe gesenkt. Knight schätzt, dass der Ansatz den Umfang ähnlicher Überwachungsprogramme um das 10- bis 100-fache übersteigt. Der nächste Schritt, er sagte, wird es sein, schnelle Methoden zum Testen auf SARS-CoV-2-Varianten einzusetzen, einschließlich Delta, in Echtzeit.

„Dieses System zeigt, wie die vielen verschiedenen Teile der UC San Diego als System zusammenarbeiten können, um den Campus sicher zu halten. ", sagte Knight. "Diese Arbeit erforderte nicht nur Fortschritte bei der Verarbeitung von Virenproben, aber Teams einschließlich Logistik, Umweltgesundheit und -sicherheit, Campus- und Gesundheitssystem-IT, Gebäudemanagement, und viele andere, sowie die Leitung des Return to Learn-Programms, um dies zu ermöglichen. Wir helfen jetzt anderen Universitäten und Organisationen, diesen Erfolg zu wiederholen, das Potenzial hat, nicht nur für COVID-19, aber für viele andere stuhlübertragene Krankheitserreger, einschließlich Grippe, in der Zukunft."

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