Прорыв в обнаружении разновидностей SARS-CoV-2 в сточных водахПрорыв в обнаружении разновидностей SARS-CoV-2 в сточных водах
Исследователи разработали инновационный метод обнаружения и количественного определения варианта B.1.1.7 (Альфа), на основе эпидемиологического исследования сточных вод.
Исследователи из Междисциплинарной исследовательской группы по резистентности к противомикробным препаратам (AMR) Альянса Сингапур-МИТ по исследованиям и технологиям (SMART), совместно с сотрудниками из Biobot Analytics, Наньянского технологического университета (NTU) и Массачусетского технологического института (MIT) успешно разработали инновационный молекулярный метод, который способен обнаружить и количественно определить вариант B.1.1.7 (Альфа) вируса SARS-CoV-2. Это открытие открывает путь к быстрому и недорогому мониторингу других вариантов SARS-CoV-2 в сточных водах.
В то время как мир продолжает бороться с COVID-19 и сдерживать его распространение, недавнее выявление вариантов SARS-CoV-2 с более высокой трансмиссивностью и повышенной тяжестью заболевания сделало необходимым разработку удобных методов отслеживания вариантов. Эпиднадзор за сточными водами стал важнейшим инструментом общественного здравоохранения для безопасного и эффективного отслеживания эпидемии SARS-CoV-2 неинтрузивным способом, предоставляя дополнительную информацию, которая позволяет органам здравоохранения получать действенную информацию на уровне отдельных сообществ. Совсем недавно фрагменты вируса SARS-CoV-2 были обнаружены в жилых кварталах Сингапура в рамках проактивной программы наблюдения за сточными водами. Эта информация, а также результаты контрольного тестирования позволили Министерству здравоохранения Сингапура оперативно отреагировать, изолировать население и провести анализы мазков в рамках профилактических мер.
Тем не менее выявление вариантов с помощью мониторинга сточных вод менее распространено из-за проблем, связанных с существующими технологиями. Секвенирование нового поколения (NGS) для мониторинга сточных вод требует много времени и больших затрат. Кроме того, эти методы не обладают достаточной чувствительностью для выявления низкого количества вируса в разбавленных и перемешанных образцах сточных вод из-за непоследовательного и/или низкого охвата секвенированием.
Метод, разработанный исследователями, является уникальным для решения этих проблем и расширяет возможности эпиднадзора за сточными водами, не ограничиваясь тестированием на SARS-CoV-2, но также отслеживая распространение вызывающих опасения вариантов SARS-CoV-2. Вей Лин Ли, научный сотрудник SMART AMR и первый автор статьи, заявил в интервью Science Daily: "Это особенно важно для стран, где идет борьба с вариантами SARS-CoV-2. Наблюдение за сточными водами поможет выяснить истинную долю и распространение вариантов в местных сообществах. Наш метод достаточно чувствителен для выявления вариантов при сильно разбавленных концентрациях SARS-CoV-2, которые обычно наблюдаются в образцах сточных вод, и дает надежные результаты даже для образцов, содержащих несколько вариантов SARS-CoV-2".
Исследование было опубликовано в журнале Environmental Science & Technology Letters. В статье описывается инновационный метод молекулярной детекции на основе аллель-специфической RT-qPCR, который позволяет обнаружить и количественно определить вариант B.1.1.7 (Альфа). Разработанный метод, протестированный и проверенный на образцах сточных вод в 19 населенных пунктах США, способен надежно обнаруживать и количественно определять низкие уровни варианта B.1.1.7 с низкой перекрестной реактивностью и при доли варианта до 1% в смеси вариантов SARS-CoV-2.
Метод, направленный на мутации белка шипа, которые являются высокопрогнозируемыми для варианта B.1.1.7 (Альфа), может быть реализован с использованием коммерчески доступных протоколов RT-qPCR. В отличие от других коммерческих продуктов, использующих запатентованные праймеры и зонды для эпиднадзора за сточными водами, в статье подробно описывается метод и его разработка, который может свободно использоваться другими организациями и исследовательскими институтами для работы по эпиднадзору за сточными водами на предмет SARS-CoV-2 и его вариантов.
Исследователи SMART AMR также в настоящее время разрабатывает специальные тесты, которые смогут обнаруживать и количественно определять вариант B.1.617.2 (Delta), который недавно был определен Всемирной организацией здравоохранения как вариант, вызывающий беспокойство.
"Этот метод может быть быстро адаптирован для обнаружения новых проблемных вариантов, отличных от B.1.1.7",
- сказал соавтор исследования профессор Эрик Альм из Массачусетского технологического института и главный исследователь SMART AMR. "Это позволит перевести наши исследования в реальный мир за пределы Сингапура и помочь в обнаружении COVID-19 и его вариантов, в качестве системы раннего предупреждения и руководством для политиков при отслеживании вспышек инфекции и принятия соответствующих мер в области общественного здравоохранения".
Wei Lin Lee et al. Количественное отслеживание альфа-варианта B.1.1.7 SARS-CoV-2 в сточных водах с помощью аллель-специфичной RT-qPCR (аннотация).
Критическая потребность в наблюдении за вызывающими беспокойство вариантами SARS-CoV-2 побудила разработать методы, позволяющие отслеживать варианты в сточных водах. В данном исследовании мы разработали и представили метод на основе аллель-специфической RT-qPCR (AS RT-qPCR), который обнаруживает и количественно определяет вариант B.1.1.7, нацеливаясь на мутации белка шипа в трех независимых геномных локусах, которые высоко прогнозируют B.1.1.7 (HV69/70del, Y144del и A570D). Наши методы анализа позволяют надежно обнаруживать и количественно определять низкие уровни B.1.1.7 с низкой перекрестной реактивностью и при доле варианта до 1% на фоне смешанного SARS-CoV-2.
Применив наш метод к образцам сточных вод из США, мы проследили появление B.1.1.7 с течением времени в 19 населенных пунктах. Результаты AS RT-qPCR совпадают с клиническими тенденциями, а суммарное количество последовательностей B.1.1.7 и дикого типа, определенных с помощью нашего анализа, соответствует уровням SARS-CoV-2, указанным в анализах N1 и N2 CDC США. Данная работа прокладывает путь для AS RT-qPCR как метода быстрого и недорогого наблюдения за вариантами SARS-CoV-2 в сточных водах.
