废水真不“废”，QIAcuity带你寻宝挖矿

凯杰

2023/03/31 14:22

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后疫情时代，对生活污水中新型冠状病毒的定期检测，有助于持续追踪新冠病毒的后续变异。但是，废水中的信息量可不仅仅只局限新冠病毒的检测，还有更多宝藏功能等我们去挖掘。

案例一

CASE 1

在本案例中，来自因斯布鲁克大学的研究人员，基于QIAcuity dPCR系统，对11家废水处理厂2021/2022年冬季每周两次所采集的500多例废水RNA样本进行分析，以确定其中是否存在流感病毒及诺如病毒，并以NH4-N浓度为基准进行归一化。同时，这项回顾性研究将WBE数据与住院患者的发病率进行对比。

结果显示

使用NH4-N进行归一化在不同污水处理厂的比较中具有良好的适用性，废水中甲型流感病毒和诺如病毒GII载量与住院患者感染数量存在相关性。此外，与SARS-CoV-2相关的非药物干预措施影响了两种病原体病毒载量的后续变化。总之，扩大现有的WBE监测项目，能监测多种病原体，为获取公共卫生信息提供了有价值和经济高效的可能性^[1]。

图1. 2021年9月至2022年3月废水中病毒载量与感染住院患者数量的对比，包括非药物干预时间点，IAV (A) 和NoV GII (B)。(蓝点)病毒载量和(红点)住院患者数量以每周为单位汇总。从2021年9月到2022年3月，有6项活动增加或减少新冠肺炎疫情传播的影响：9月9日学校开学，(I) 11月15日对未接种疫苗的人实行封控，(II) 11月22日完全封控，(III) 12月12日部分放开，(IV) 1月11日Omicron措施，(V) 3月5日完全放开。

案例二

CASE 2

下水道生物膜作为病毒积聚的天然储存库，可通过微生物过程促进病毒的衰变或失活。本案例中，来自澳大利亚昆士兰环境健康科学联盟的科学家们，基于QIAcuity dPCR 系统，通过将一定浓度的SARS-CoV-2病毒接种到实验室规模的下水道反应器中，来研究SARS-CoV-2 RNA在下水道中的吸附系数、稳定性和生物膜在废水冲洗过程中RNA的持久性。

结果显示

尤其是在低浓度环境下，生物膜会影响RNA在下水道中的稳定性，RNA衰变可能会影响检测分析的可检出性和精度。同时，生物膜的第二个作用是在水力变化下成为积累、保留和传播SARS-CoV-2 RNA的蓄水池，这可能导致病毒长期存在并影响废水监测判读。这项研究不仅加深了对下水道系统中SARS-CoV-2 RNA的认知，更加推进了通过对废水中SARS-CoV-2 RNA监测来对COVID-19患病率进行定性和(半)定量评估。随着个体临床检测的减少，对废水中新冠病毒的监测依赖性将越来越强^[2]。

图2. 水力变化下SARS-CoV-2 RNA的持久性。

四次无毒废水冲洗过程中SARS-CoV-2 RNA GC的变化，包括反应器内废水(Nww，蓝色空心圈)和反应器排出物(Nww，蓝色实心圈)，反应器生物膜中的RNA GC (Nbio，橙色空心三角形)和反应器中的总RNA GC (Ntota，绿色空心菱形)。反应器内罗丹明信号(mV ×100) (黑色空心方格)和反应器出水(黑色实心方块)。

案例三

CASE 3

环孢子虫是一种重要的水源性传播寄生虫，食用受其污染的新鲜农产品会导致人类胃肠炎暴发。环孢子虫卵囊可通过受污染的地表水传播，因此可靠的检测手段对于公共卫生和生产安全至关重要。在本案例中，来自美国特拉华大学的研究人员，使用QIAcuity dPCR系统对废水中的环孢子虫进行检测及分析，这是dPCR技术首次用于环孢子虫的检测，结果显示dPCR比qPCR更有优势，值得考虑在复杂样品中进行应用^[3]。

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小编总结

废水真不“废”，关键是如何选择合适的技术手段来对废水中众多病原微生物进行检测分析，dPCR技术凭借其高抑制剂耐受度高、高灵敏度、不需要标准曲线等特点，被越来越多的科学家们所选择。

QIAGEN QIAcuity dPCR系统凭借其全自动无需值守、操作简单、多通道、高通量、具有多种规格和配置可供选择等特点，强有力地推动着大量废水样本的检测与分析，促进WBE项目的进展，为公共卫生获取有意义的和经济高效的信息。

参考文献：

1. Jiaying Li et al (2022) Impact of sewer biofilms on fate of SARSCoV-2 RNA and wastewater surveillance. nature water. https://doi.org/10.1038/s44221-023-00033-4

2. Rudolf Markt et al.(2022) Expanding the Pathogen Panel in Wastewater Epidemiology to Influenza and Norovirus. Viruses 2023, 15, 263. https://doi.org/10.3390/v15020263

3. Kali Kniel. (2022) Analysis of presence of Cyclospora in waters of the Mid-Atlantic States and evaluation of removal and inactivation by filtration. CPS 2019 RFP Final Project Report