Erik Jepsen
Pengambilan Utama
- Menguji air buangan untuk COVID-19 adalah kaedah yang berkesan untuk mengesan kemungkinan wabak.
- Berkat kaedah yang diperbaiki, pengawasan jenis ini dapat dilakukan dengan lebih cepat, lebih efisien, dan lebih murah.
- Peningkatan dalam proses ini membolehkan puluhan sampel dari pembetung dan loji rawatan kumbahan diuji setiap hari dan bukan hanya segelintir.
- Ujian air sisa yang cepat juga dapat digunakan untuk mengesan dan mengesan wabak virus lain di masa depan.
Pada awal wabak ini, para saintis beralih ke air buangan sebagai sistem peringatan untuk wabak COVID-19. Menguji sampel air sisa untuk kehadiran virus telah terbukti berguna dalam menentukan bangunan atau kawasan di mana COVID-19 sudah ada, bahkan jika pembawa tidak simptomatik. Kaedah ini telah dilaksanakan di mana sahaja dari kolej hingga masyarakat tempatan.
Tetapi kaedah ini mempunyai satu kelemahan yang ketara: kepantasannya. Kini, satu pasukan di University of California di San Diego (UCSD) School of Medicine telah menemui cara untuk mempercepat proses pengesanan dan memberikan data yang tepat dengan lebih pantas.
Proses asalnya lambat kerana sampel air sisa atau kumbahan dicairkan dan mesti dipusatkan, yang memerlukan banyak langkah dan menggunakan banyak sumber, Smruthi Karthikeyan, PhD, jurutera alam sekitar dan penyelidik pasca doktoral di UCSD School of Medicine, memberitahu Verywell. Karthikeyan adalah penulis utama laporan proses yang diterbitkan bulan ini dalam jurnalSistem m.
Mempercepat Proses
Tidak seperti sapuan hidung, yang mengambil sampel lendir kecil, sampel air sisa dari pembetung atau loji rawatan kumbahan dicairkan setelah tersekat dengan semua yang lain yang mengalir.
Sampel air sisa perlu dipusatkan supaya SARS-CoV-2, virus yang menyebabkan COVID-19, jika ada, lebih mudah dicari. Tetapi ada keperluan untuk kaedah yang lebih cepat untuk memusatkan sampel tersebut dan mencari RNA dari virus. Para penyelidik secara khusus berminat untuk mencari kaedah yang dapat dilakukan secara serentak pada banyak sampel dan dapat memberikan hasil yang tepat pada hari yang sama.
Untuk mempercepat prosesnya, Karthikeyan dan pasukannya menggunakan bantuan robotik yang sudah ada di makmalnya. Sebelum wabak itu bermula, penyelidikannya tertumpu pada mikrobioma usus, suatu bidang kajian yang juga melibatkan pemeriksaan sampel kumbahan. Dengan mengubah sistem itu, mereka dapat dengan cepat mengekstrak RNA dari sampel air sisa dan menjalankan reaksi berantai polimerase (PCR) untuk mencari gen tanda tangan COVID-19.
Dalam sistem yang sebelumnya digunakan untuk pengawasan air limbah, sampel air dipusatkan menggunakan metode penyaringan atau pemendakan, yang memerlukan waktu dan banyak sumber untuk menjalankan ujian.
Sebagai gantinya, sistem throughput tinggi ini menggunakan manik magnet yang lebih baik menghubungkannya dengan virus, Karthikeyan menjelaskan. Pemproses robot kemudian mengambil manik menggunakan kepala magnet, meninggalkan semua yang lain di belakang.
"Dengan cara ini anda memilih hanya virus dan tidak mengambil semua sampah," katanya. "Ini meningkatkan peluang anda untuk menemukan virus bahkan dalam sistem cair." Sampel pekat kemudian diuji untuk tiga sasaran gen yang berbeza pada genom COVID-19 menggunakan ujian PCR.
Apakah Penapisan Berputar Tinggi?
Pemeriksaan throughput tinggi menggunakan peralatan automatik untuk menguji ribuan hingga berjuta-juta sampel untuk aktiviti biologi dengan cepat di peringkat organisma, selular, jalur, atau molekul.
Sistem yang diperbaiki akan meningkatkan kelajuan ujian.
"[Sebelumnya] saya tidak dapat melakukan lebih daripada 10 sampel dalam sehari. Saya mengambil masa berjam-jam untuk melakukan perkara yang sama, ”kata Karthikeyan. "Dengan ini, kita dapat melakukan 120 sampel dalam 4,5 jam dari penerimaan sampel hingga pengesanan PCR yang sebenarnya."
Proses ini mempunyai faedah tambahan menjadi lebih murah kerana memerlukan lebih sedikit sumber dan lebih sedikit orang untuk menjalankan ujian, tambahnya. Pengujian boleh dilakukan pada sampel air buangan sekecil 10 mililiter.
Ketepatan hasil dengan kaedah ini juga tinggi. Ujian pantas membolehkan para penyelidik meramalkan apa yang akan berlaku dengan penyebaran COVID-19 seminggu sebelumnya dengan ketepatan yang baik dan tiga minggu sebelumnya dengan ketepatan yang adil, menurut pernyataan dari UCSD School of Medicine.
Apa Ini Bermakna Untuk Anda
Pengawasan air limbah untuk COVID-19 adalah peringatan bahawa virus dapat menyebar walaupun individu tidak mengalami gejala. Penting untuk terus mengambil langkah keselamatan yang diperlukan seperti memakai topeng, jarak sosial, dan mencuci tangan untuk menjaga keselamatan diri dan komuniti anda.
Kisah Kejayaan
Pengujian air buangan dari asrama dan bangunan lain di UCSD telah berlangsung sejak Julai 2020. Satu pasukan yang diketuai oleh Rob Knight, PhD, profesor dan pengarah Pusat Inovasi Mikrobioma di UCSD, menemui tekniknya.
Sebulan setelah sekolah mula mengawasi air buangan, mereka mengesan kes asimtomatik positif dan universiti dapat mengirimkan amaran kepada orang-orang di bangunan yang terjejas. Ini memudahkan ujian individu yang disasarkan di kawasan tertentu daripada cuba menguji semua orang di kampus. Hasil penyaringan kini tersedia di papan pemuka umum.
Universiti lain, seperti University of Arizona menggunakan ujian air sisa untuk mengesan penyebaran COVID-19. New York City malah memantau COVID-19 dalam sampel dari 14 loji rawatan air sisa.
Sistem UCSD membolehkan lebih banyak sampel air diuji dengan cepat, memberi pegawai kesihatan awam melihat penyebaran virus sebelum orang mungkin sakit secara klinikal. "Saya tidak fikir ada yang melakukannya pada skala seperti ini," kata Karthikeyan.
Sistem yang digunakan di UCSD dapat mengesan hanya satu kes COVID-19 di sebuah bangunan dengan lebih daripada 400 penduduk. Dalam populasi muda, seperti badan pelajar di UCSD, orang yang dijangkiti sering tidak simptomatik, tetapi masih menumpahkan virus, kata Karthikeyan. Pada saat pembawa asimtomatik berubah menjadi simptomatik atau menyebarkan virus kepada seseorang yang menunjukkan gejala jangkitan, virus itu dapat menyebar secara eksponensial.
Karthikeyan dan rakannya kini sedang menguji sampel air buangan untuk San Diego County. Kemudahan rawatan air sisa di Point Loma memproses kumbahan untuk lebih daripada 2.2 juta orang, yang membolehkan sampel dikumpulkan di satu lokasi untuk seluruh kawasan perkhidmatan. Adalah sukar dan mahal untuk melakukan pengujian virus pada seluruh populasi, tetapi menggunakan ujian air sisa sebagai teknik pengawasan membolehkan pegawai kesihatan awam menyempitkan kawasan di mana pengujian sangat penting.
Daerah San Diego mahu pasukan UCSD tidak hanya mengesan virus tetapi juga mengurutkan genom virus untuk melihat varian virus yang mungkin beredar, kata Karthikeyan. "Sekarang kita akan melakukan penjujukan genom berskala besar," tambahnya.
Jenis pengawasan air buangan ini dapat disesuaikan untuk melakukan pengawasan terhadap virus yang ditumpahkan pada kotoran, kata Karthikeyan, sambil menambahkan bahawa ia dapat digunakan dalam banyak jenis wabak penyakit berjangkit dan dapat membantu mengesan wabak di masa depan lebih awal.
