Известно, что люди, инфицированные вирусом SARS-CoV-2, выделяют его со стулом, даже если не испытывают никаких симптомов.
Учитывая это, исследователи Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего с лета 2020 года проверяют сточные воды из зданий кампуса на наличие признаков вируса, полагая, что эта информация может помочь предотвратить вспышки заболевания.
Теперь у них есть данные, подтверждающие это: скрининг на SARS-CoV-2 в сточных водах показал, что специалисты могут обнаружить даже одного инфицированного, бессимптомного человека, живущего или работающего в большом здании. Уведомление жильцов каждого здания с положительными сточными водами увеличило показатели тестирования на COVID-19 в 13 раз. Как только у жильцов обнаруживался положительный результат, изоляция и отслеживание контактов помогали предотвратить дальнейшее распространение вируса. Этот подход позволил выявить на ранней стадии 85% случаев заболевания COVID-19 в университетском городке, сообщили исследователи в журнале mSystems. Другими словами, образцы сточных вод дали положительный результат до того, как было диагностировано большинство отдельных случаев.
"Университетские кампусы особенно полезны для наблюдения за сточными водами как средство предотвращения вспышек COVID-19, поскольку они полны в основном бессимптомного населения и являются потенциальными очагами передачи инфекции, что требует частого диагностического тестирования",
- рассказал в интервью Science Daily первый автор исследования Смрути Картикеян, исследователь из Медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Обследование сточных вод является неотъемлемой частью программы "Возвращение к учебе" - научно обоснованного подхода, который позволил университету предлагать жилье на территории кампуса, очные занятия и исследовательские возможности на протяжении большей части пандемии.
Программа "Возвращение к учебе" опирается на три столпа: снижение риска, выявление вируса и вмешательство. Поскольку в 2020-2021 учебном году в кампусе обучалось около 10 000 студентов, благодаря многочисленным компонентам программы уровень заболеваемости COVID-19 был значительно ниже, чем в окружающем сообществе и по сравнению с большинством студенческих городков, а уровень положительных результатов за это время составил менее 1%. Программа "Возвращение к учебе", включая тестирование сточных вод, стала моделью для других университетов, школьных округов и регионов.
Каждое утро, семь дней в неделю, отряд студентов и сотрудников в одинаковых футболках отправляется через кампус на тележках для гольфа, чтобы собрать образцы сточных вод из 126 собирающих роботов, установленных для наблюдения за 350 зданиями. К 10 часам утра они возвращаются в лабораторию.
Там Картикеян и его сотрудники обрабатывают сточные воды с помощью робота другого типа, который концентрирует вирус с помощью магнитных наночастиц, а затем извлекает из образцов РНК для дальнейшего исследования в ПЦР. При обнаружении вируса автоматические, но адресные сообщения рассылаются через систему всего кампуса лицам, связанным с соответствующими зданиями, таким как студенты, сотрудники и преподаватели, с рекомендацией как можно скорее пройти тестирование на вирус. Данные вносятся в общедоступную информационную систему.
С самого начала проекта группа постоянно работала над оптимизацией процесса, говорит Картикеян. Нынешний автоматизированный подход позволил в 20 раз сократить время обработки образцов до получения результатов; теперь оно составляет пять часов для 96 образцов. Благодаря миниатюризации образцов исследователи снизили стоимость обработки до 13 долларов за образец. По оценкам Найта, этот подход превосходит масштабы аналогичных программ наблюдения в 10-100 раз. Следующим шагом, по его словам, будет внедрение быстрых методов для тестирования на разновидности SARS-CoV-2, включая дельту, в режиме реального времени.
"Эта система демонстрирует, как множество различных подразделений Калифорнийского университета в Сан-Диего могут работать вместе как единая система для обеспечения безопасности кампуса", - сказал Найт. Эта работа потребовала не только достижений в области обработки вирусных образцов, но и участия различных команд, включая логистику, охрану здоровья и безопасность окружающей среды, информационные технологии кампуса и системы здравоохранения, управление объектами и многих других. Сейчас мы помогаем другим кампусам и организациям повторить этот успех, который имеет потенциал не только применительно к COVID-19, но и ко многим другим патогенам, передающимся через стул, включая грипп, в будущем".
