UC San Diego övervakningssystem för avloppsvatten möjliggör tidig upptäckt av de flesta fall av COVID-19

Människor infekterade med SARS-CoV-2, viruset som orsakar COVID-19, är kända för att kasta det i sin avföring, även om de inte upplever några symptom. Med det i åtanke, University of California San Diego School of Medicine forskare har screenat avloppsvatten från campusbyggnader för tecken på viruset sedan sommaren 2020, tror att informationen kan hjälpa till att förhindra utbrott.

Smruthi Karthikeyan, PhD (vänster) och Rob Knight, Doktor (till höger) hämtar avloppsvattenprover från insamlingsrobotar på UC San Diego campus. Upphovsman:Erik Jepsen/UC San Diego.

Nu har de data för att säkerhetskopiera:Screening för SARS-CoV-2 i avloppsvatten, laget visade att de kan upptäcka även en enda smittad, asymptomatisk person som bor eller arbetar i en stor byggnad. Meddelande till de boende i varje byggnad med positivt avloppsvatten ökade COVID-19-testhastigheterna med hela 13 gånger. När en passagerare testat positivt, isolering och kontaktspårning hjälpte till att förhindra ytterligare spridning av viruset.

Tillvägagångssättet möjliggjorde tidig upptäckt av 85 procent av covid-19-fallen på campus, forskare rapporterade den 10 augusti, 2021 utgåva av mSystems . Med andra ord, avloppsvattenprover testade positivt innan de flesta enskilda falldiagnoser.

Universitetsområden drar särskilt nytta av övervakning av avloppsvatten som ett sätt att avvärja utbrott av COVID-19, eftersom de är fulla av i stort sett asymptomatiska populationer, och är potentiella hot spots för överföring som kräver frekvent diagnostisk testning. "

Smruthi Karthikeyan, Doktorsexamen, första författaren, miljöingenjör och postdoktor vid UC San Diego School of Medicine

Karthikeyan ledde studien med seniorförfattaren Rob Knight, Doktorsexamen, professor och chef för Center for Microbiome Innovation vid UC San Diego.

Ungefär 10, 000 studenter bodde på UC San Diego campus under läsåret 2020-2021, med låga fall av covid-19 tack vare de många riskreduceringarna, virusdetekterings- och interventionselement som utgör programmet Return to Learn. Upphovsman:Erik Jepsen/UC San Diego.

Avloppsscreening är en integrerad del av UC San Diego's Return to Learn -program, ett bevisbaserat tillvägagångssätt som har gjort det möjligt för universitetet att erbjuda bostäder på campus och personliga klasser och forskningsmöjligheter under större delen av pandemin.

Return to Learn bygger på tre pelare:riskreducering, viral upptäckt och intervention. Med cirka 10, 000 studenter på campus under läsåret 2020-2021, de många komponenterna i programmet höll fallet av covid-19 fall mycket lägre än det omgivande samhället och jämfört med de flesta högskolor, bibehålla en positivitetsgrad på mindre än 1 procent under den tiden. Programmet Return to Learn, inklusive testning av avloppsvatten, har blivit en modell för andra universitet, K-12 skoldistrikt och regioner.

Varje morgon, sju dagar i veckan, ett team av studenter och personal i matchande t-shirts distribuerar över campus på golfbilar för att samla avloppsprover från 126 insamlingsrobotar som är inrättade för att övervaka 350 byggnader. Vid 10 -tiden, de återvänder till Knights lab på School of Medicine.

Där, Karthikeyan och team bearbetar avloppet med en annan sorts robot, som koncentrerar viruset med magnetiska nanopartiklar, extraherar sedan RNA-det genetiska materialet som utgör genomer för virus som SARS-CoV-2-från proverna. Polymeras kedjereaktion (PCR) testning används för att söka efter virusets signaturgener.

När viruset upptäcks, automatiserade men riktade meddelanden skickas via ett campusövergripande system till personer som är associerade med berörda byggnader, som studenter, personal och lärare, rekommenderar att de testas för viruset så snart som möjligt. Data läggs till i en offentlig instrumentpanel.

En online-instrumentpanel spårar COVID-positiv avloppsdetektering på UC San Diego campus och gör den tillgänglig för allmänheten. Upphovsman:UC San Diego.

Sedan starten, teamet har ständigt arbetat för att optimera processen, Sa Karthikeyan. Det nuvarande automatiska tillvägagångssättet har dramatiskt minskat prov-till-resultat handläggningstiden 20-faldigt; nu fem timmar för 96 prover. Genom att miniatyrisera proverna, forskarna har reducerat behandlingskostnaderna till $ 13 per prov. Knight uppskattar att tillvägagångssättet överskrider omfattningen av liknande övervakningsprogram med 10 till 100 gånger. Nästa steg, han sa, blir att använda snabba metoder för att testa för SARS-CoV-2-varianter, inklusive delta, i realtid.

"Detta system visar hur de många olika delarna av UC San Diego kan arbeta tillsammans som ett system för att hålla campus säkert, "Knight sa." Detta arbete krävde inte bara framsteg inom behandling av virala prover, men team inklusive logistik, Miljöhälsa och säkerhet, campus och hälso -system IT, Fastighetsförvaltning, och många andra, samt ledarskap från Return to Learn -programmet för att få det att hända. Vi hjälper nu andra campus och organisationer att kopiera denna framgång, som har potential inte bara för COVID-19, men för många andra avföringsburna patogener, inklusive influensa, i framtiden."

• Förstå hypoxia-inducerade genuttrycksvariationer i aggressiv typ av bukspottskörtelcancer
• Enzymförbehandling ger en mycket exakt bild av hudbakterier