اعتبارسنجی Freyja نشان داد که Freyja به طور مداوم فراوانی دودمان برآورد شده را برای همه مخلوط‌های نمونه بازیابی می‌کند. این تیم همچنین خاطرنشان کرد که Freyja به طور قوی همان دودمان‌هایی را که در آزمایش واکنش زنجیره‌ای پلیمراز کمی (qPCR) شناسایی شد، شناسایی کرد و همچنین دودمان‌های اضافی دارای SNV را شناسایی کرد. در مجموع، این نشان داد که Freyja فراوانی دودمان‌های ویروسی را از نمونه‌های حاوی دودمان مختلط ارزیابی می‌کند.
مطالعه: توالی‌یابی فاضلاب انتقال نوع مرموز SARS-CoV-2 را نشان می‌دهد. اعتبار تصویر: w.tab / Shutterstock
در مورد مطالعه
در مطالعه حاضر، تیم یک رویکرد با وضوح بالا برای ارزیابی انتقال SARS-CoV-2 در جامعه با نظارت بر پروفایل‌های ژنومی فاضلاب و تخمین غلظت ویروس گزارش کرد.
این تیم توالی‌یابی ژنوم SARS-CoV-2 را از نمونه‌های فاضلاب که روزانه از تقریباً 131 نمونه‌بر فاضلاب در 360 ساختمان دانشگاه به‌دست می‌آمد، انجام دادند. پیوندهای انتقال اپیدمیولوژیک با توالی یابی تمام نمونه های فاضلاب و بالینی که برای SARS-CoV-2 مثبت بودند با استفاده از توالی آمپلیکون شناسایی شدند. این تیم همچنین 21383 نمونه فاضلاب را به دست آورد و آزمایش کرد که از میان آنها 19944 نمونه از پردیس دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو (UCSD) و 1475 نمونه از منطقه بزرگ سن دیگو بودند. توالی‌های به‌دست‌آمده از مجموع 600 نمونه فاضلاب پردیس با 759 ژنومی که از سواب‌های بالینی دانشگاه تهیه شده بودند، مقایسه شدند. این تیم از یک سیستم نظارت بر فاضلاب در سطح ساختمان استفاده کرد که توسط یک سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) فعال شده بود که 360 ساختمان موجود در محوطه دانشگاه UCSD را پوشش می داد.
این تیم خاطرنشان کرد که دودمان آلفا و دلتا در نمونه های فاضلاب تا 14 روز قبل از اولین بار در نمونه های بالینی ژنومی شناسایی شدند. علاوه بر این، فاضلاب و همچنین نظارت ژنومی بالینی می‌تواند به طور موثر تغییرات رخ‌داده در فراوانی دودمان را نظارت کند، در حالی که افزایش دفعات تشخیص اصل و نسب ابتدا در نمونه‌های فاضلاب مشاهده شد.
علاوه بر این، اثربخشی نظارت بر فاضلاب در تشخیص انواع ویروسی جدید با جمع‌آوری تمام داده‌های مربوط به توالی‌یابی فاضلاب مورد آزمایش قرار گرفت. این داده‌ها بیشتر برای پیش‌بینی نمایه زمانی مرتبط با شیوع جامعه دودمان استفاده شد.
نتایج
به طور کلی، یافته‌های مطالعه نشان داد که تشخیص ویروسی پیشرفته در نمونه‌های فاضلاب به همراه یک رویکرد جدید برای شناسایی انواع مختلف SARS-CoV-2 موجود در یک نمونه مختلط، به‌طور مؤثری تبار ویروسی رایج در جامعه را شناسایی کرد. علاوه بر این، این روش همچنین تشخیص به موقع دودمان های ویروسی جدید را امکان پذیر می کند که متعاقباً می تواند دقت و همچنین اثربخشی مداخلات را بهبود بخشد.
منبع
این تیم همچنین اثربخشی نظارت ژنومی فاضلاب را در ارزیابی انتشار ویروس در یک جامعه تجزیه و تحلیل کرد. این امر با جمع‌آوری ژنوم‌های ویروسی تقریباً کامل مربوط به نمونه‌های فاضلاب با سیکل بالا به دست آمد (Cq) ارزش های. علاوه بر این، این تیم با توسعه ابزاری به نام Freyja که فراوانی نسبی دودمان‌های ویروسی موجود در نمونه‌های مخلوط را ارزیابی می‌کند، تنوع ویروسی موجود در نمونه‌های زیستی جامعه را به دست آوردند. Freyja می‌تواند به طور موثر فراوانی نسبی دودمان را در نمونه‌های مخلوط بازیابی کند و وزن‌دهی ویژه سایت را برای توضیح واریانس غیر ثابت در فرکانس گونه تک نوکلئوتیدی (SNV) برآورد شده در سراسر سایت‌ها انجام دهد.
«نمونه‌برداری از فاضلاب اساساً به ما این امکان را می‌دهد که روزانه بینی هر فرد را در بالادست جمع‌کننده سواب بکشیم و از آن اطلاعات برای متمرکز کردن تلاش‌های تشخیص ویروس در سطح فردی استفاده کنیم.»
جالب توجه است، این تیم دریافت که برآورد فراوانی دودمان ویروسی در نمونه‌های فاضلاب، تشخیص زودهنگام انواع و دودمان‌های نوظهور، از جمله دودمان‌هایی که به ندرت توسط نظارت بالینی شناسایی می‌شوند، تسهیل می‌کند. این به ویژه زمانی مورد توجه قرار گرفت که نوع SARS-CoV-2 Mu با استفاده از نظارت بر فاضلاب در 27 جولای شناسایی شد، در حالی که اولین تشخیص آن در نمونه های بالینی در 23 اوت گزارش شد. با این حال، علیرغم تشخیص مداوم واریانت Mu در جولای و آگوست در نمونه‌های فاضلاب، تیم این نوع را در نمونه‌های بالینی یا فاضلاب در سپتامبر شناسایی نکرد، که نشان می‌دهد انتقال نوع Mu در جامعه محلی ادامه پیدا نکرده است.
تشخیص به موقع انواع SARS-CoV-2 در حال ظهور برای مداخلات بهداشت عمومی ضروری است. شناسایی ریبونوکلئیک اسید (RNA) SARS-CoV-2 در فاضلاب می‌تواند نشانگر مؤثری از پویایی ویروسی منطقه‌ای باشد، حتی اگر آزمایش بالینی برای استنباط دودمان ویروسی رایج در مقیاس غیرممکن باشد.
Freyja با توالی‌یابی مخلوط‌های مصنوعی spike-in به‌دست‌آمده با پنج دودمان اولیه SARS-CoV-2، یعنی دودمان A، بتا، دلتا، اپسیلون و گاما در غلظت‌های مختلف بین 5 تا 100 درصد در هر نمونه تأیید شد. علاوه بر این، تیم ارزیابی کرد که آیا فاضلاب می‌تواند تشخیص زودهنگام دودمان ویروسی جدید را با استفاده از Freyja در داده‌های توالی‌یابی فاضلاب تسهیل کند. تیم متعاقباً تاریخ های جمع آوری مربوط به نمونه های مثبت را با تاریخ هایی که نمونه های بالینی جمع آوری شده بودند مقایسه کردند.
قبل از تعیین توالی فاضلاب، تنها راه انجام این کار از طریق آزمایش بالینی بود که در مقیاس بزرگ امکان پذیر نیست، به خصوص در مناطقی که منابع محدود، مشارکت عمومی یا ظرفیت انجام آزمایش و توالی کافی وجود دارد. ما نشان داده‌ایم که توالی‌یابی فاضلاب می‌تواند با موفقیت دینامیک عفونت منطقه‌ای را با محدودیت‌ها و سوگیری‌های کمتر نسبت به آزمایش‌های بالینی به نفع تقریباً هر جامعه ردیابی کند.
نتایج مطالعه نشان داد که مثبت بودن SARS-CoV-2 نمونه‌های فاضلاب به شدت با تعداد نمونه‌های مثبت بالینی مرتبط است. این نشان داد که نمونه‌های فاضلاب می‌توانند به طور موثر دینامیک عفونت جامعه را بر اساس بار کل ویروسی نشان دهند. علاوه بر این، تیم دریافت که تنوع ژنتیکی SARS-CoV-2 در بین نمونه‌های فاضلاب در مقایسه با نمونه‌های بالینی به‌طور قابل‌توجهی بیشتر است. این نشان داد که چندین دودمان ویروسی، که از افراد مختلف ریخته شده‌اند، در نمونه‌های فاضلاب وجود دارند در حالی که نمونه‌های بالینی تنها یک دودمان ویروسی را تشکیل می‌دهند.
در مطالعه اخیر منتشر شده در طبیعت ژورنال، محققان انتقال سندرم حاد تنفسی کرونا 2 (SARS-CoV-2) را با استفاده از توالی یابی فاضلاب ارزیابی کردند.