Wastewater-Based Molecular Epidemiology of SARS-CoV-2 and Influenza Viruses in Southeastern Brazil
本研究表明，利用 RT-qPCR 和 dPCR 进行的基于废水的分子流行病学研究，通过追踪巴西圣若泽杜里奥普雷托市 SARS-CoV-2 以及甲型和乙型流感病毒的循环与季节性动态，有效地补充了临床监测，同时揭示了病毒载量与污水温度之间的显著相关性。
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那些让我们咳嗽、打喷嚏并发烧的病毒，往往在医生见到患者之前，就已经留下了隐秘的踪迹。虽然我们通常认为流感或导致新冠肺炎（COVID-19）的病毒这类呼吸道疾病仅通过空气传播，但这些病原体也会进入我们的消化系统，并通过排泄物排出体外。这意味着，流向我们家园并进入下水道系统的水，携带了一份关于社区内谁生病的微观记录。通过研究这些废水，科学家可以获得一种广泛的、全人口范围内的疾病传播视图，而无需依赖于人们寻求医疗护理或进行检测。这种被称为“基于废水的流行病学”的方法，将污水网络变成了一个庞大的、被动的监测系统，为那些可能在已经广泛传播后才被察觉的疫情提供了预警信号。
在巴西东南部，一个研究小组决定通过在圣若泽杜里奥普雷托（São José do Rio Preto）的原始污水中寻找两种主要的呼吸道病毒，来测试这一概念。在两年的时间里，他们从该市的主要污水处理厂每周采集样本，该处理厂负责处理近50万居民产生的所有废水。他们的目标是观察是否能发现甲型流感病毒和导致新冠肺炎（SARS-CoV-2）病毒的遗传痕迹，并了解这些病毒在水中存在的情况如何随时间及天气变化而变化。该团队使用了高灵敏度的实验室技术，从大量水中浓缩微小的病毒颗粒，然后寻找它们特定的遗传指纹。为了确保结果准确，他们还测量了样本中辣椒卷曲病毒（pepper mild mottle virus）的含量，这是一种常见于人类粪便中的植物病毒，可作为衡量污水中实际含有多少人类废物的可靠指标。
研究人员发现，这两种病毒确实在社区中循环，即使在临床病例较低时，也会在污水中留下痕迹。他们在近四分之一的样本中检测到了甲型流感病毒的遗传物质，并在约六分之一的样本中检测到了新冠病毒（SARS-CoV-2）。值得注意的是，他们没有发现任何乙型流感病毒的痕迹。当他们追踪随时间变化的数值时，出现了两种截然不同的模式。甲型流感病毒呈现出两个清晰的波峰，分别在2023年5月和12月达到高峰，最高浓度达到了每升水中数百万个病毒拷贝。相比之下，新冠病毒（SARS-CoV-2）在2023年1月出现了一个单一且剧烈的峰值。这些发现与该市官方的健康记录高度吻食，官方记录显示，在相同时期也出现了类似的报告病例激增，这证实了污水准确地反映了人群的健康状况。
除了仅仅计数病毒外，团队还调查了污水的物理环境如何影响他们的发现。他们发现污水温度与病毒的存在之间存在令人惊讶的联系。较高的污水温度与新冠病毒（SARS-CoV-2）检测呈阳性的样本数量增加，以及甲型流感病毒浓度升高相关联。这表明，下水道系统内部的环境条件可能在这些病毒存活多久或多容易被检测到方面发挥了作用。虽然该研究并未发现病毒水平与其他因素（如水流速度或酸碱度）之间存在强关联，但温度关系作为一个显著的线索脱颖而出。研究还证实了所用方法的稳健性，实验室成功回收了添加到测试样本中的高比例病毒，并且没有发现污水中的化学物质阻碍其检测工具的证据。
这项工作证明，监测城市排出的水是掌握呼吸道疾病动态的一种强大方式。研究表明，即使在全球大流行高峰过后，新冠病毒（SARS-CoV-2）仍在社区中静默循环，而流感病毒则遵循其自身的季节性节奏，在较冷的月份出现最为频繁。通过将这些环境信号与传统的健康数据相结合，公共卫生官员可以获得更完整的疾病动态图景。这项研究表明，废水监测不仅是针对过去的工具，更是一种至关重要的、持续性的未来策略，能够揭示病毒穿过城市的无形运动，并帮助社区在潜在疫情爆发前抢占先机。
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