Kvantifisering og helgenomkarakterisering av SARS-CoV-2 RNA i avløpsvann og luftprøver

I desember 2019 dukket det opp en ny sykdom kalt COVID-19, forårsaket av et tidligere ukjent koronavirus, SARS-CoV-2¹. Den resulterende globale pandemien har presentert en betydelig utfordring for kliniske og folkehelselaboratorier over hele verden, ettersom et stort antall individer krever testing for nøyaktig å vurdere virusoverføring og utbredelse i samfunnet. I mange regioner er det imidlertid økonomisk umulig å oppnå det nødvendige testnivået på en rettidig og romlig omfattende måte ^2,3. Dagens overvåkingssystemer basert på individuell klinisk diagnostikk er avhengig av symptombelastning og individuell rapportering, samt i hvilken grad disse symptomene overlapper med eksisterende sykdommer som sirkulerer i befolkningen 4,5,6,7,8,9,10. Følgelig bidrar et høyt antall asymptomatiske tilfeller til en betydelig underestimering av sykdomsbyrde ^7,11.

På grunn av disse utfordringene ble avløpsvannbasert epidemiologi (WBE) for COVID-19-overvåking foreslått som en komplementær overvåkingsstrategi. WBE ble første gang beskrevet i 2001¹², og ble opprinnelig brukt til å spore kokain og andre ulovlige rusmidler¹³. Denne tilnærmingen er avhengig av antagelsen om at det er mulig å beregne den opprinnelige konsentrasjonen av ethvert stoff som er stabilt i avløpsvann og utskilt av mennesker ^8,12. WBE har blitt implementert med suksess i mange land som et komplementært og effektivt overvåkingssystem for SARS-CoV-2 3,8,14,15,16. De fleste metoder for å oppdage humane virus i vannmiljøer følger disse trinnene: konsentrasjon, nukleinsyreekstraksjon, amplifisering av det valgte genomiske segmentet (eller segmentene) og deteksjon / kvantifisering av det forsterkede genomiske segmentet³.

Et annet viktig miljø for påvisning og kvantifisering av SARS-CoV-2 er i luftprøver. I utgangspunktet ble SARS-CoV-2 antatt å overføres hovedsakelig gjennom nær personlig kontakt med luftveisdråper fra aerosoler generert av en infisert person mens du snakker, nyser, hoster, synger eller puster¹⁷. Imidlertid begynte flere studier å rapportere tilstedeværelsen av SARS-CoV-2 RNA i luften, spesielt i helseinstitusjoner og andre lukkede rom 18,19,20,21. Det er funnet bevis for SARS-CoV-2-levedyktighet i luftprøver tatt innendørs på sykehus og andre lukkede rom når viruskonsentrasjonen var tilstrekkelig høy^{22,23,2 4}. Utendørsstudier har generelt ikke funnet holdepunkter for SARS-CoV-2, bortsett fra i overfylte uteområder 21,25,26,27,28,29. Per nå har luftbåren overføring av SARS-CoV-2 blitt anerkjent som en overføringsmåte^30,31. En nylig gjennomgangsstudie viser forskjellene mellom utendørs, hvor risikoen for luftbåren overføring er minimal utenfor overfylte områder, og innendørs, hvor større risiko kan være tilstede i dårlig ventilerte miljøer der sterke kilder (dvs. antall smittede personer) kan være til stede. En nylig omfattende gjennomgangsstudie har fremhevet de betydelige forskjellene mellom risikoen for luftbåren overføring i utendørs versus innendørs miljøer, spesielt i overfylte områder med dårlig ventilasjon. Studien indikerer at risikoen for luftbåren overføring er minimal i utendørsmiljøer, hvor det er et større volum luft tilgjengelig for fortynning og spredning av viruspartikler³². Disse funnene har viktige implikasjoner for folkehelsepolitikk og retningslinjer knyttet til COVID-19. Ved å anerkjenne de betydelige forskjellene i overføringsrisiko mellom innendørs og utendørs miljøer, kan beslutningstakere utvikle mer effektive strategier for å redusere spredningen av viruset og beskytte folkehelsen.

Det finnes en rekke metoder og protokoller for påvisning, kvantifisering og sekvensering av SARS-CoV-2 fra forskjellige miljøprøver. Denne metodeartikkelen tar sikte på å presentere en kombinasjon av veletablerte protokoller som tillater laboratorier med ulike kapasitetsnivåer å utføre miljødeteksjon, kvantifisering og sekvensering av virus fra avløpsvann og luftprøver.