Впервые ученые смогли обнаружить конкретные варианты вируса SARS-CoV-2 в сточных водах за несколько недель до того, как они стали появляться в диагностических лабораториях.
Данные по сточным водам отслеживали "волну за волной различных вирусов", - говорит Роб Найт, микробиолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD) и соавтор исследования, которое было опубликовано в журнале Nature 7 июля. Найт говорит, что в конечном итоге этот метод может быть использован для отслеживания появляющихся вариантов и ускорения реагирования общественного здравоохранения. "Когда появится следующий штамм, мы будем к нему готовы".
Исследовательские группы по всему миру использовали наблюдение за сточными водами для отслеживания SARS-CoV-2, но эти методы обычно определяли только наличие и количество вируса. Это затем использовалось для оценки степени передачи вируса в обществе. Однако попытки определить, какие варианты циркулируют и насколько они распространены, были сопряжены с некачественными данными.
Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали метод, использующий нанобусинки для увеличения количества вирусной РНК, которую можно секвенировать из образцов сточных вод. Предыдущие методы позволяли ученым секвенировать не более 40% вирусной РНК в образце, тогда как новый метод позволил исследователям секвенировать почти 95%. Калифорнийская группа также разработала метод под названием Freyja для определения вариантов, присутствующих в каждом образце, и их относительной распространенности.
Чтобы проверить свои методики ученые почти год собирали образцы на очистных сооружениях в Сан-Диего, которые очищают сточные воды популяции примерно 2,3 миллиона человек. Сбор данных начался в феврале 2021 года. Кроме того, в течение 10 месяцев они собирали сточные воды из ремонтных колодцев и канализационных труб в более чем 130 местах на территории кампуса UCSD.
Исследователи обнаружили варианты Альфа и Дельта коронавируса в сточных водах за две недели до того, как эти штаммы были обнаружены при взятии мазков и тестировании людей в клиниках. Они также обнаружили Омикрон примерно за десять дней до того, как у первого человека в Сан-Диего был выявлен положительный результат, и проследили всплеск распространения варианта Омикрон BA.1 среди населения.
В университетском городке UCSD исследователи постоянно обнаруживали Альфа, Дельта и менее известный вариант Эпсилон, который встречается в основном в США. Это было удивительно, потому что были недели, в течение которых эти варианты почти исчезали из клинического наблюдения, говорит соавтор Джошуа Леви, прикладной математик из Исследовательского института Скриппса в Ла-Джолле, Калифорния.
Но пока неясно, будет ли этот метод работать для отслеживания быстро распространяющихся вариантов Омикрона BA.4 и BA.5, которые трудно отличить друг от друга, а перспектива создания системы раннего предупреждения о конкретных вариантах может появиться еще нескоро, учитывая, что на обработку результатов после сбора образца уходит около двух недель. "Если вы хотите сделать инструмент действительно полезным для общественного здравоохранения, он должен выдавать результат в течение нескольких дней", - говорит Леви. Тем не менее, он утверждает, что команде удалось сократить время, необходимое для определения сиквенсов образцов, с нескольких недель до нескольких дней, что является "переломным моментом".
