Bu protokol, atık su bazlı epidemiyoloji çalışmaları için kullanılacak atık su ve hava örneklerinde SARS-CoV-2 RNA’sının miktarını belirlemeyi ve iç ve dış aerosollerde SARS-CoV-2’ye maruz kalma riskini değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Bu protokol aynı zamanda SARS-CoV-2 tüm genom karakterizasyonu için kiremitli amplikon uzun şablon dizileme yaklaşımını da açıklar.
Atık su bazlı epidemiyoloji, birçok ülkede SARS-CoV-2 ve diğer bulaşıcı hastalıklar için umut verici ve etkili bir sürveyans sistemi olarak ortaya çıkmıştır. Süreç tipik olarak atık su konsantrasyonunu, nükleik asit ekstraksiyonunu, seçilen genomik segmentlerin amplifikasyonunu ve amplifiye edilmiş genomik segmentin tespitini ve nicelleştirilmesini içerir. Bu metodoloji, hava örneklerinde SARS-CoV-2 gibi bulaşıcı ajanları tespit etmek ve ölçmek için benzer şekilde kullanılabilir. Başlangıçta, SARS-CoV-2’nin öncelikle enfekte bir kişi tarafından konuşurken, hapşırırken, öksürürken, şarkı söylerken veya nefes alırken üretilen damlacıklarla yakın kişisel temas yoluyla yayıldığı varsayılmıştır. Bununla birlikte, giderek artan sayıda çalışma, sağlık tesislerinin havasında SARS-CoV-2 RNA’nın varlığını bildirmiş ve hava yoluyla bulaşmayı virüs için uygun bir yol olarak belirlemiştir. Bu çalışma, hem atık su hem de hava örneklerinden virüslerin çevresel tespitini, miktarını belirlemesini ve dizilenmesini kolaylaştırmak için yerleşik protokollerin bir bileşimini sunmaktadır.
Aralık 2019’da, daha önce bilinmeyen bir koronavirüs olan SARS-CoV-21’in neden olduğu COVID-19 adlı yeni bir hastalık ortaya çıktı. Ortaya çıkan küresel salgın, dünya çapında klinik ve halk sağlığı laboratuvarları için önemli bir zorluk teşkil etti, çünkü çok sayıda kişi toplumda virüs bulaşmasını ve yaygınlığını doğru bir şekilde değerlendirmek için teste ihtiyaç duyuyor. Bununla birlikte, birçok bölgede, zamanında ve mekansal olarak kapsamlı bir şekilde gerekli test seviyesine ulaşmak ekonomik olarak mümkün değildir 2,3. Bireysel klinik tanıya dayalı mevcut sürveyans sistemleri, büyük ölçüde semptom şiddetine ve bireysel raporlamaya ve ayrıca bu semptomların popülasyonda dolaşan mevcut hastalıklarla ne ölçüde örtüştüğünedayanmaktadır 4,5,6,7,8,9,10. Sonuç olarak, çok sayıda asemptomatik vaka, hastalık yükünün önemli ölçüde hafife alınmasına katkıda bulunur 7,11.
Bu zorluklar nedeniyle, tamamlayıcı bir sürveyans stratejisi olarak COVID-19 sürveyansı için atık su bazlı epidemiyoloji (WBE) önerilmiştir. WBE ilk olarak 2001’detanımlanmıştır 12 ve başlangıçta kokain ve diğer yasadışı uyuşturucuların izini sürmek için kullanılmıştır13. Bu yaklaşım, atık suda stabil olan ve insanlar tarafından atılan herhangi bir maddenin başlangıç konsantrasyonunu hesaplamanın mümkün olduğu varsayımına dayanmaktadır 8,12. WBE, SARS-CoV-2 3,8,14,15,16 için tamamlayıcı ve etkili bir sürveyans sistemi olarak birçok ülkede başarıyla uygulanmıştır. Sucul ortamlarda insan virüslerini tespit etme yöntemlerinin çoğu şu adımları takip eder: konsantrasyon, nükleik asit ekstraksiyonu, seçilen genomik segmentin (veya segmentlerin) amplifikasyonu ve amplifiye edilmiş genomik segmentin tespiti/miktarının belirlenmesi3.
SARS-CoV-2’nin tespiti ve miktarının belirlenmesi için bir diğer önemli ortam da hava örnekleridir. Başlangıçta, SARS-CoV-2’nin esas olarak enfekte bir kişi tarafından konuşurken, hapşırırken, öksürürken, şarkı söylerken veya nefes alırken üretilen aerosollerden solunum damlacıkları ile yakın kişisel temas yoluyla bulaştığı düşünülüyordu17. Bununla birlikte, birkaç çalışma, özellikle sağlık tesislerinde ve diğer kapalı alanlarda havada SARS-CoV-2 RNA’nın varlığını bildirmeye başladı 18,19,20,21. Hastanelerde ve diğer kapalı alanlarda iç mekanlarda alınan hava örneklerinde SARS-CoV-2 canlılığına dair kanıt, virüs konsantrasyonu yeterince yüksek olduğundabulunmuştur 22,23,2 4. Açık hava çalışmaları, kalabalık dış mekanlar dışındagenellikle SARS-CoV-2 kanıtı bulamamıştır 21,25,26,27,28,29. Şu an itibariyle, SARS-CoV-2’nin hava yoluyla bulaşması bir bulaşma şekli olarak kabul edilmiştir30,31. Yakın tarihli bir gözden geçirme çalışması, kalabalık alanların dışında hava yoluyla bulaşma risklerinin minimum olduğu dış mekanlar ile güçlü kaynakların (yani enfekte insan sayısının) bulunabileceği yetersiz havalandırılan ortamlarda daha büyük risklerin bulunabileceği iç mekanlar arasındaki farkları göstermektedir. Yakın zamanda yapılan kapsamlı bir gözden geçirme çalışması, özellikle havalandırmanın yetersiz olduğu kalabalık alanlarda, dış ve kapalı ortamlarda hava yoluyla bulaşma riskleri arasındaki önemli farklılıkları vurgulamıştır. Çalışma, virüs partiküllerinin seyreltilmesi ve dağılması için daha büyük bir hava hacminin bulunduğu dış ortamlarda hava yoluyla bulaşma riskinin minimum olduğunu göstermektedir32. Bu bulguların COVID-19 ile ilgili halk sağlığı politikaları ve kılavuzları için önemli etkileri vardır. Politika yapıcılar, iç ve dış ortamlar arasındaki bulaşma risklerindeki önemli farklılıkları kabul ederek, virüsün yayılmasını azaltmak ve halk sağlığını korumak için daha etkili stratejiler geliştirebilirler.
Farklı çevresel örneklerden SARS-CoV-2’nin tespiti, miktarı ve dizilimi için çeşitli yöntemler ve protokoller vardır. Bu yöntem makalesi, farklı kapasite seviyelerine sahip laboratuvarların atık su ve hava örneklerinden virüslerin çevresel tespitini, miktarını belirlemesini ve dizilenmesini gerçekleştirmesine olanak tanıyan köklü protokollerin bir kombinasyonunu sunmayı amaçlamaktadır.
(RT-)qPCR yöntemleri kullanılarak mikrobiyal ve viral tespit ve miktar tayini, dikkate değer duyarlılıkları nedeniyle yaygın olarak kabul görmüştür. Bununla birlikte, bu teknikler çevresel örnekleri analiz ederken çok sayıda zorlukla karşı karşıyadır. Atık su numuneleri, ölçümleri çarpıtabilecek ve yanıltıcı sonuçlar üretebilecek çok sayıda inhibitör madde içerir. Bu sınırlamaların üstesinden gelmek ve hassasiyeti artırmak için karmaşık bir protokol tasarlandı, tasarlandı ve u…
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma, Castilla y Leon Bölgesel Hükümeti ve FEDER programının mali desteğiyle gerçekleştirilmiştir (CLU 2017-09, UIC315 ve VA266P20 projeleri).
Adapter+A25+A2:D19+A2:D20+A2+A2:D19 | Oxford Nanopore | EXP-AMII001 | Sequencing |
AllPrep PowerViral DNA/RNA Kit | Qiagen | 28000-50 | RNA extraction kit |
AMPure XP | Beckman Coulter | A63880 | PCR Purification, NGS Clean-up, PCR clean-up |
ARTIC SARS-CoV-2 Amplicon Panel | IDT | 10011442 | SARS-CoV-2 genome amplification |
Blunt/TA Ligase Master Mix | NEB | M0367S | Library preparation |
CENTRICON PLUS70 10KDA. | Fisher Scientific | 10296062 | Concentration filters |
CORIOLIS COMPACT AIR SAMPLER | Bertin Technologies | 083-DU001 | Air sampler |
Duran laboratory bottles | Merck | Z305200-10EA | Sampling Bottles |
Flow Cell (R9.4.1) | Oxford Nanopore | FLO-MIN106D | Sequencing |
General labarotory consumables (tubes, qPCR plates, etc) | |||
Ligation Sequencing Kit | Oxford Nanopore | SQK-LSK109 | Sequencing |
LunaScript RT SuperMix Kit | NEB | E3010 | cDNA synthesis |
Mengovirus extraction control Kit | Biomérieux | KMG | Concentration control |
Nalgene General Long-Term Storage Cryogenic Tubes | Thermofisher | 5011-0012 | Sample storage |
Native Barcoding Expansion 1-12 (PCR-free | Oxford Nanopore | EXP-NBD104 | Barcoding |
NEBNext Ultra II End Repair/dA-Tailing Module | NEB | E7595 | DNA repair |
NEBNext VarSkip Short SARS-CoV-2 Primer Mixes | NEB | E7658 | SARS-CoV-2 genome amplification |
NEBNext Quick Ligation Reaction Buffer | NEB | B6058S | Sequencing |
Phosphate buffered saline | Merck | P4474 | Collection buffer |
Phosphate-buffered saline (PBS, 1X), sterile-filtered | Thermofisher | J61196.AP | Elution of air samples |
Q5 Hot Start High-Fidelity 2X Master Mix | NEB | M0494S | hot start DNA polymerase |
Qubit RNA HS Assay Kit | Thermofisher | Q32852 | RNA quantitation |
SARS-CoV-2 RUO qPCR Primer & Probe Kit | IDT | 10006713 | Primer-Probe mix and qPCR positive control |
TaqPath 1-Step RT-qPCR Master Mix | Thermofisher | A15299 | RT-qPCR kit |