В недавнем исследовании, опубликованном в Science of the Total Environment , сообщается, что случаи коронавирусной болезни 2019 года (COVID-19) можно предсказать с помощью наблюдения за окружающей средой.

Лица, инфицированные коронавирусом тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2), выделяют вирусные частицы. Следовательно, вирусные геномные следы остаются в окружающей среде. В зависимости от метеорологических условий и типа поверхности вирусный геном может сохраняться от нескольких часов до нескольких дней. Экологический надзор за патогенами является доступным и неинвазивным и может проводиться в общественных местах.

Таким образом, надзор за окружающей средой может обеспечить раннее предупреждение о заражении населения и вспышках болезней. Многочисленные исследования оценивали образцы сточных вод, воздуха и поверхности на наличие SARS-CoV-2. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что уровни SARS-CoV-2 в сточных водах коррелируют с заболеваемостью COVID-19. Тем не менее, данные для прогнозирования случаев COVID-19 на основе обнаружения SARS-CoV-2 в окружающей среде ограничены.

Об исследовании

В настоящем исследовании оценивалось обнаружение SARS-CoV-2 в пробах воздуха, сточных вод и поверхностей студенческого общежития. Было выбрано Y-образное студенческое общежитие Лейксайд-Виллидж (YLV) Университета Майами. Сточные воды из L стекают в специальное отверстие для обслуживания (K). Исследователи брали пробы поверхностей общежитий, воздуха и сточных вод (из К) со 2 марта 2021 года по 28 мая 2021 года.

В течение первых двух недель исследования были взяты только пробы; после этого были отобраны как грабительские, так и составные пробы. В двух вестибюлях общежития установлены насосы для мониторинга загрязнения воздуха с расходомерами для отбора проб воздуха. Образцы мазков с поверхностей, к которым часто прикасаются (дверные ручки, нажимные ручки и кнопки лифта), собирали стерильными тампонами из полиэстера.  

РНК SARS-CoV-2 была извлечена из образцов сточных вод, воздуха и мазков с поверхности с помощью набора QuickRNA-viral 96 с последующим анализом количественной полимеразной цепной реакции (КПЦР). Кроме того, каждую неделю студентов случайным образом проверяли на наличие COVID-19. Данные проб воздуха и поверхности были объединены и сопоставлены с данными проб сточных вод.

Уровни SARS-CoV-2 с задержкой во времени были рассчитаны, чтобы оценить, предшествовало ли обнаружение вируса в образцах сточных вод диагностике случая COVID-19. То есть, если выявлялся случай COVID-19, то отдельно оценивались концентрации SARS-CoV-2 в пробах за прошедшую неделю.

Результаты

Было отобрано 445 проб окружающей среды; 165 из воздуха, 166 с поверхностей и 114 из сточных вод. Гравийные и составные пробы отбирали в течение 24 сут. Концентрация SARS-CoV-2 была ниже предела обнаружения в взятых пробах, когда он обнаруживался в смешанных пробах в течение четырех дней. Точно так же, когда SARS-CoV-2 был обнаружен в пробах, он был ниже предела обнаружения в составных пробах в течение трех дней.

Средняя концентрация SARS-CoV-2 в составных образцах была немного выше, чем в выборочных образцах, хотя и статистически незначима. Не было отмечено существенных различий в частоте обнаружения и концентрации SARS-CoV-2 в пробах поверхности и воздуха из двух вестибюлей YLV. SARS-CoV-2 был обнаружен в 50 (30%) пробах воздуха при средней концентрации 14,8 геномных копий (гк)/м 3 . Вирус был обнаружен в 20% образцов мазков с поверхности при средней концентрации 16,5 гк/м 2 .

Половина проб сточных вод содержала SARS-CoV-2 со средней концентрацией 1390 гк/л. Обнаружение SARS-CoV-2 было согласованным во всех трех типах образцов в течение 36 дней на протяжении всего исследования. Однако SARS-CoV-2 часто не обнаруживался в пробах воздуха/поверхности, когда он обнаруживался в сточных водах, и наоборот. В среднем в общежитии ежедневно тестировали на COVID-19 двух студентов.

Студентов тестировали на COVID-19 в течение 44 дней во время расследования. Случаи COVID-19 выявлялись в течение 11 дней; один случай/день выявляли в течение девяти дней и два случая/день в течение двух дней. За эти 11 дней SARS-CoV-2 был обнаружен в пробах сточных вод, поверхности и воздуха на семь, шесть и шесть дней соответственно. Эффективность обнаружения SARS-CoV-2 с задержкой в ​​один день в образцах сточных вод, поверхности и воздуха для прогнозирования случаев COVID-19 составила 63,6%, 72,7% и 90,9% соответственно.

Это увеличилось до 100% для проб воздуха, 81,8% для проб поверхности и 90,1% для проб сточных вод за три дня до постановки диагноза COVID-19. Прогнозирование случаев COVID-19 было лучше при использовании совокупных проб из окружающей среды. Например, была отмечена 100-процентная эффективность прогнозирования при обнаружении SARS-CoV-2 с задержкой в ​​один день в совокупных пробах сточных вод и воздуха.

Выводы

Таким образом, исследование подтверждает, что SARS-CoV-2, выделяемый инфицированными людьми, может быть обнаружен в окружающей среде. Он предположил, что обнаружение вируса в образцах может предсказать клинические случаи COVID-19 в общежитии на основе соответствующего временного лага. Действительно, обнаружение SARS-CoV-2 в сточных водах с трехдневной задержкой тесно коррелирует с диагнозом случая COVID-19.

Более того, пробы воздуха показали наибольшую эффективность в прогнозировании случаев заболевания COVID-19. Обнаружение SARS-CoV-2 с задержкой в ​​один день в воздухе и сточных водах или образцах воздуха и поверхности предсказывало все случаи. Таким образом, экологический надзор за SARS-CoV-2 является эффективным инструментом мониторинга COVID-19 в обществе.