廃水および大気サンプル中のSARS-CoV-2 RNAの定量と全ゲノム特性評価

2019年12月、これまで知られていなかったコロナウイルスであるSARS-CoV-2によって引き起こされるCOVID-19と呼ばれる新しい病気が出現^{しました1。}その結果、世界的なパンデミックは、世界中の臨床および公衆衛生研究所に大きな課題をもたらしており、多くの個人がコミュニティでのウイルス感染と有病率を正確に評価するための検査を必要としています。しかし、多くの地域では、必要なレベルのテストをタイムリーかつ空間的に包括的な方法で達成することは、経済的に実現不可能です^2,3。個々の臨床診断に基づく現在のサーベイランスシステムは、症状の重症度と個々の報告、およびこれらの症状が集団で循環している既存の疾患とどの程度重複しているかに大きく依存しています4,5,6,7,8,9,10。その結果、無症候性の症例数が多いことは、疾病負荷の著しい過小評価に寄与している^7,11。

これらの課題により、COVID-19サーベイランスのための廃水ベースの疫学(WBE)が補完的なサーベイランス戦略として提案されました。WBEは2001年に初めて記述され¹²、当初はコカインやその他の違法薬物を追跡するために使用されていた¹³。このアプローチは、廃水中で安定し^{、人間によって}排泄される物質の初期濃度を計算できるという仮定に依存しています^8,12。WBEは、SARS-CoV-2 3,8,14,15,16の補完的かつ効率的なサーベイランスシステムとして、多くの国で導入に成功しています。水生環境でヒトウイルスを検出する方法の大部分は、濃縮、核酸抽出、選択したゲノムセグメントの増幅、および増幅された^{ゲノムセグメントの}検出/定量3のステップに従います。

SARS-CoV-2の検出と定量のためのもう一つの重要な環境は、空気サンプル中です。当初、SARS-CoV-2は、主に感染者が発話、くしゃみ、咳、歌、呼吸中に発生するエアロゾルからの呼吸器飛沫との密接な個人的接触によって感染すると考えられていました¹⁷。しかし、いくつかの研究により、空気中、特に医療施設やその他の閉鎖された空間でのSARS-CoV-2 RNAの存在が報告され始めました18,19,20,21。SARS-CoV-2の生存率の証拠は、ウイルス濃度が十分に高かったときに、病院やその他の閉鎖空間の屋内で採取された空気サンプルで発見されました^{22,23,2 4}。屋外での研究では、混雑した屋外スペースを除いて、一般的にSARS-CoV-2の証拠は見つかりませんでした²¹、25^、26、27、^28、29。現在のところ、SARS-CoV-2の空気感染は感染経路として認識されています^30,31。最近のレビュー研究では、混雑した場所以外では空気感染のリスクが最小限に抑えられる屋外と、強い感染源(感染者数)が存在する可能性のある換気の悪い環境でより大きなリスクが存在する可能性のある屋内との違いが示されています。最近の包括的なレビュー研究では、屋外環境と屋内環境、特に換気の悪い混雑した場所での空気感染のリスクの大きな違いが強調されています。この研究は、ウイルス粒子の希釈と分散に利用できる空気の量が多い屋外環境では、空気感染のリスクが最小限に抑えられることを示している³²。これらの知見は、COVID-19に関連する公衆衛生政策やガイドラインにとって重要な意味を持つ。屋内と屋外の感染リスクの大きな違いを認識することで、政策立案者はウイルスの蔓延を緩和し、公衆衛生を保護するためのより効果的な戦略を策定することができます。

さまざまな環境サンプルからのSARS-CoV-2の検出、定量、およびシーケンシングには、さまざまな方法とプロトコルがあります。この分析法の記事は、さまざまな能力レベルのラボが廃水および空気サンプルからのウイルスの環境検出、定量、およびシーケンシングを実行できるようにする、確立されたプロトコルの組み合わせを提示することを目的としています。