Forskere leter etter alternative metoder for å forutsi spredning av COVID-19

Med de pågående utfordringene knyttet til omfattende tester for COVID-19-inkludert mangel på testsett, strenge testkriterier og de iboende begrensningene til dagens sporingssystemer for mildt symptomatiske og asymptomatiske populasjoner, forskere leter etter alternative metoder for å øke testing for å forutsi spredning av sykdommen.

Crystal Hepp, en assisterende professor ved NAU's School of Informatics, Databehandling, og Cyber ​​Systems (SICCS), tester avløpsvann i nordlige Arizona-samfunn for å bestemme spredningen av SARS-CoV-2, viruset som forårsaker COVID-19. Fordi viruset blir kastet i menneskelig avfall, hun mener kloakk er en levedyktig måte å oppdage det på.

Mens forskere spår andre eller til og med flere utbrudd av COVID-19, Hepp tror avløpstesting kan fungere som et tidlig og pågående varslingssystem, spesielt i bygdesamfunn som ikke er betjent av helsepersonell og medisinske fasiliteter, og kan varsle operatører av avløpsanlegg om forhøyede farer.

Det vil være kritisk å fortsette overvåkingsaktiviteter som kan hjelpe til med å utvikle dynamiske regionale intervensjonsstrategier. For å være bærekraftig under et utbrudd av denne størrelsen, en mer robust, må en gjennomførbar og menneskelig uavhengig metode for sampling av lokalsamfunn implementeres. "

Crystal Hepp, Assisterende professor, School of Informatics, Databehandling, og cybersystemer, NAU

For tiden, Hepp og teamet hennes tester flytende (ubehandlede) og avløps (behandlede) prøver ukentlig på seks steder i Flagstaff, Munds Park, Kachina Village og Kayenta, ligger i Navajo Nation. Samarbeidspartnere i prosjektet inkluderer Flagstaff City, Pinewood sanitærdistrikt, Kachina Village Improvement District, Navajo Tribal Utility Authority og TGen-North.

Doktorand Jill Cocking, senior forskningsspesialist i Hepp Lab ved SICCS, leder laboratoriekomponenten i arbeidet og behandler hver prøve som om den er smittsom.

"Jeg tar dette materialet og fjerner nukleinsyrene, "sa Cocking." COVID-19 er et RNA-virus (et virus som har ribonukleinsyre som arvestoff), så det neste trinnet er å gjøre RNA om til DNA slik at det kan detekteres ved en analyse designet av Centers for Disease Control and Prevention.

"Analysen lager kopier av det genetiske materialet til det er nok til å oppdage det med våre instrumenter. Hvis koronaviruset er tilstede i avløpsvannet, denne analysen vil gi oss beskjed. "

Prøver fra tre påvirkende avløpsanlegg testet positivt i begynnelsen av april. Hepp, en assisterende direktør ved NAU's Pathogen and Microbiome Institute (PMI), bemerker at teamet ikke har funnet noen positive tilfeller i avløp, som indikerer at avløpsanleggsprosessen er effektiv for behandling av viruset.

Forskerne vil gjennomføre genetisk sekvenseringsanalyse på positive prøver i influent for å se etter forskjellige stammer.

"Viruset utvikler seg alltid, "Hepp sa." Det kan alltid oppstå nye påkjenninger. Hvis vi finner flere forskjellige stammer med forskjellige mutasjoner, som indikerer at viruset har hatt større sjanse til å mutere over tid i befolkningen eller at det har skjedd nye introduksjoner. Et større antall stammer til enhver tid kan indikere flere infiserte individer. "

Hepp jobber med Jason Sahl, en assisterende direktør for PMI, hvem vil bruke sin etablerte genomiske rørledning, WG-FAST, å undersøke belastningsmangfold.

"Vår WG-FAST-tilnærming kan gi identifisering av belastningsnivå av virus, identifisere stamblandinger og matche kliniske prøver og avløpsvannsprøver, "sa Sahl." Denne tilnærmingen kan identifisere virus i sirkulasjon uten å måtte prøve mennesker direkte og vil uavhengig identifisere tilfeller.

"Det kan også fange COVID-19-tilfeller som kanskje ikke presenteres for sykehuset og kan varsle folkehelsebyråer om sirkulerende belastninger, som vil hjelpe med kontaktsporing og informere publikum om nye bølger av COVID-19 i lokalsamfunnene. "

"Denne sekvenseringsanalysen vil hjelpe oss å forstå sirkulasjonen i et samfunn, det generelle mangfoldet av viruset og hvordan det endres mellom forskjellige lokaliteter og til forskjellige tider av året, "sa Dave Engelthaler, førsteamanuensis og TGen-North-direktør.

Hepps studie forventes å fortsette utover sommeren. Hun håper å sikre finansiering gjennom National Institutes of Health (NIH) og utvide forskningen til slutten av utbruddet.

• Forskere etablerer sammenhengen mellom inflammatorisk tarmsykdom og cøliaki
• En multi-omics tilnærming til utvikling av medisiner mot COVID-19