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锐讯数字PCR在废水新冠病毒检测中的应用

发布于:2022-05-26 11:32:26 来自:给排水工程/建筑给排水 [复制转发]



近几年,由新型冠状病毒SARS-CoV-2,即2019冠状病毒(COVID-19)引起的传染病,在全世界范围内扩散,对人类的健康和生活造成严重威胁。 根据世卫组织最近发布的新冠疫情周报,全球新增新冠确诊和死亡病例数近期持续下降,但新冠大流行仍是“国际关注的突发公共卫生事件”,并建议各国随时做好准备,若再次出现因病例数激增而威胁到医疗系统资源,应快速加强公共卫生应对措施。


以色列内盖夫本-古里安大学近日发布公报说,其研究人员对2021年12月至2022年1月期间以色列南部城市贝尔谢巴的废水进行了监测,结果发现,在奥密克戎毒株加速传播之际,德尔塔毒株并未就此消失,而是仍在隐秘传播。


研究团队开发的预测模型显示,未来几个月内,奥密克戎毒株的传播将“逐渐减弱甚至消失”,但德尔塔毒株仍将保持传播。 研究人员警告说,德尔塔毒株可能会“卷土重来” ,这可能会导致新一波德尔塔毒株感染潮或出现新的有威胁性的变异毒株。


但由于国内数字PCR技术尚未制定国家或行业统一标准,尤其在诊断领域缺乏国家标准或地方标准,难以在疫区和基层医疗单位推广应用,这也使得数字PCR有效避免低病毒载量样本漏检的能力没有得到广泛应用。


2021年12月,苏州锐讯协助江苏省疾控中心起草并发布了全国首个数字PCR检测新型冠状病毒技术规范地方标准 ,标志着数字PCR诊断流程与规范的工作取得了阶段性胜利,加速了数字PCR技术在一线的推广使用,结束了数字PCR技术没有标准的时代,对数字PCR在IVD领域的发展具有里程碑意义。



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废水流行病学


废水流行病学(Wastewater-based Epidemiology, WBE)是一门新兴学科,通过分析废水中的物质成分及浓度,根据人口、生活、疾病、健康等公众信息,从而预防和控制相关疾病。上世纪已经对废水中病毒的监测,作为脊髓灰质炎病毒、甲型肝炎病毒和诺如病毒爆发的预警信息。


而在本轮新冠疫情中, 检测废水中是否存在新冠病毒的遗传物质,能够在一定程度上弥补核酸和抗原检测的不足,为病毒传播及疫情爆发的预测判断提供了一种新的公共卫生工具 ,对疫情早期预警、疾病流行的预估及疾病突发的警报提供辅助信息。


世界多个国家陆续开展有关废水中监测新冠病毒的研究。4月6日,我国国家卫健委官网发布关于发布推荐性卫生行业标准《WS/T 799-2022废水中新型冠状病毒富集浓缩和核酸检测方法标准》的通告,规定了废水中新型冠状病毒富集浓缩和核酸检测方法。



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研究文献


Johannes Ho等在一年内(2020年6月至2021年7月)使用数字PCR技术测定德国西南部卡尔斯鲁厄市废水处理厂原废水中SARS-CoV-2浓度,比较区域内SARS-CoV-2浓度与报告的COVID-19病例,发现显著相关性(图1A)。将感染数曲线前移16天(图1B),发现趋势基本一致。将废水中SARS-CoV-2浓度与感染数进行比对,线性系数R2为0.91(图1右),表明以废水为基础的流行病学作为早期预警系统的潜力。


图1(来源:参考文献1)


Matthew T. Flood等对比荧光PCR和数字PCR检测废水处理厂的废水和废水管道上游的废水中SARS-CoV-2病毒3个遗传标记(N1、N2和E),发现废水中SARS-CoV-2病毒含量较低,而E基因拷贝数基本低于荧光PCR检测下限,而数字PCR用于不同废水基质中SARS-CoV-2基因标志物的绝对定量则具有更高的敏感性和准确性,且重复性远高于荧光PCR(图2,左为生活废水管道样本,右为废水处理厂样本)


图2(来源:参考文献2)


Diana M. Toledo等监测2020年9月底至2021年2月初美国新罕布什尔州和佛蒙特州的9个城市废水设施收集的样本中的SARS-CoV-2病毒浓度。部分城市数据显示,废水中的SARS-CoV-2阳性峰值比COVID-19活跃病例数提前7天。对比废水中SARS-CoV-2遗传标记N1和N2检测结果,表明在稀释样本中数字PCR的阳性检出率明显高于荧光PCR,且线性相关系数(图3A)也优于荧光PCR(图3B)。


图3(来源:参考文献3)



3

总 结


利用废水流行病学研究病毒传播预警、指示疫情变化趋势时,检测方法更注重废水中低浓度病毒RNA的检出敏感性;而用于确定感染者数量或比例时,则更注重废水中病毒RNA的定量数据。


利用数字PCR技术检测废水中SARS-CoV-2主要应用于:疾病预防控制中心,公共卫生机构,环境监测/环保部门,城市废水处理系统等,无论是检测敏感性及定量准确性,数字PCR技术的优势都能得到完整的体现。


图4:数字PCR在COVID-19流行中的应用

(来源:参考文献8)



关于锐讯生物


苏州锐讯生物是一家创新型生物科技公司,专注于生命科学领域的技术创新。秉承创新、智造、助力健康的宗旨,依托前沿的微流控技术、先进的光学平台、领先的软件系统打造国际领先的分子诊断平台。


锐讯生物创始团队成员均为来自美国常春藤盟校和国际顶尖大学的博士,拥有扎实的学术背景和丰富的工业界经验。核心团队曾供职于业内享有盛誉的老牌生物科技公司,多次参与和主导多款业内知名产品的开发。锐讯生物自成立以来已经获得国内知名投资机构真格基金、火山石资本、明势资本、元生创投等数近亿元投资。


锐讯生物坚持以创新为核心竞争力,目前锐讯已经成功推出多款产品,包括:DropDx-2044数字PCR系统、100余种RUO检测试剂盒、纳米颗粒合成系统等。锐讯数字PCR系统产品已获得NMPA,FDA-EUA,CE-IVD三大医疗认证,为唯一获此殊荣的数字PCR系统。凭借高度自动化、一体化设计,极大节省人力成本,降低主观操作失误。同时开发平台,兼容第三方qPCR试剂,检测后的稀有样本可以储存,存疑结果可回溯。在国内多家医院,药物企业和科研用户中获得广泛好评。锐讯生物在产品开发的每一个环节都实行高标准的质量控制,致力于为每一位客户提供高品质、高性能的产品。




参考文献:

1、Johannes Ho, Claudia Stange. SARS-CoV-2 wastewater surveillance in Germany: Long-term RT-digital droplet PCR monitoring, suitability of primer/probe combinations and biomarker stability. Water Research,210 (2022): 117977.

2、Matthew T. Flood, Nishita D’Souza. Methods Evaluation for Rapid Concentration and Quantifcation of SARS-CoV-2 in Raw Wastewater Using Droplet Digital and Quantitative RT-PCR. Food and Environmental Virology, 13(2021) :303-315.

3、Diana M. Toledo, Ashlee A. Robbins. Wastewater-Based SARS-CoV-2 Surveillance in Northern New England. Microbiol Spectr, 2022:e0220721. 

4、Laura A. E. Van Poelvoorde. Strategy to Develop and Evaluate a Multiplex RT-ddPCR in Response to SARS-CoV-2 Genomic Evolution. Curr. Issues Mol. Biol. 2021, 43:1937–1949.

5、Katherine E. Graham. SARS-CoV-2 RNA in Wastewater Settled Solids Is Associated with COVID-19 Cases in a Large Urban Sewershed. Environmental Science & Technology. 

6、EUROPEAN COMMISSION. COMMISSION RECOMMENDATION of 17.3.2021: on a common approach to establish a systematic surveillance of SARS-CoV-2 and its variants in wastewaters in the EU.

7、刘然彬,等. 废水流行病学(WBE)用于新冠肺炎预警研究进展. 中国给水排水. 2021, 37(14):37-45.

8、Chianru Tan. Applications of digital PCR in COVID-19 pandemic. View, 2021, 2:20200082. DOI: 10.1002/VIW.20200082. 


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只看楼主 我来说两句抢沙发
这个家伙什么也没有留下。。。

建筑给排水

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