科学家开发检测废水中SARS-CoV-2 Alpha变体的创新方法

2021年08月09日 08:43 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,新加坡-麻省理工学院研究与技术联盟(SMART)中心的研究人员开发了一种创新方法,通过废水流行病学检测和量化令人担忧的B.1.1.7(Alpha)变体。SMART的AMR跨学科研究小组的研究人员与来自Biobot Analytics、南洋理工大学(NTU)和麻省理工学院的合作者一起,成功开发了一种创新的、开源的分子检测方法,能够检测和量化SARS-CoV-2的B.1.1.7(Alpha)变体。这一突破为快速、低成本地监测废水中的其他SARS-CoV-2变体铺平了道路。

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随着世界继续与COVID-19大流行作斗争,最近发现的SARS-CoV-2变体具有更高的传播性和更大的严重性,这使得开发方便的变体追踪方法变得至关重要。目前,确定的变体包括在英国首次发现的B.1.17(Alpha)变体和在印度首次发现的B.1.617.2(Delta)变体。

废水监测已经成为一种重要的公共卫生工具,以非侵入性的方式安全有效地跟踪SARS-CoV-2大流行,提供补充信息,使卫生当局获得可操作的社区级信息。最近,研究人员通过主动的废水监测计划,在新加坡的住宅区检测到了SARS-CoV-2的病毒片段。这一信息,加上监测测试,使新加坡卫生部能够迅速做出反应,进行隔离,并作为预防措施的一部分进行拭子测试。

然而,由于现有技术的挑战,通过废水监测检测变异体并不常见。用于废水监测的下一代测序技术既费时又昂贵。由于测序覆盖率不一致,测试也缺乏检测稀释和混合废水样本中低变异体丰度所需的灵敏度。

研究人员开发的方法是为解决这些挑战而独特定制的,它扩大了废水监测的效用,不仅仅是测试SARS-CoV-2,而是追踪令人担忧的SARS-CoV-2变体的传播。

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SMART AMR的研究科学家和该论文的第一作者Wei Lin Lee补充说:“这在与SARS-CoV-2变体作斗争的国家尤其重要。污水监测将有助于找出变体在当地社区的真实比例和传播。我们的方法足够敏感,可以检测到通常在废水样本中看到的高度稀释的SARS-CoV-2浓度的变体,甚至对包含多个SARS-CoV-2系的样本也能产生可靠的结果。”

在南洋理工大学副教授Janelle Thompson和麻省理工学院教授兼SMART AMR首席研究员Eric Alm的领导下,该团队的研究"Quantitative SARS-CoV-2 Alpha variant B.1.1.7 Tracking in Wastewater by Allele-Specific RT-qPCR"已发表在《环境科学与技术通讯》上。该研究解释了基于等位基因特异性RT-qPCR的创新、开源的分子检测方法,该方法可检测和量化B.1.1.7(Alpha)变体。所开发的检测方法在美国19个社区的废水样本中进行了测试和验证,能够可靠地检测和量化低水平的B.1.1.7(Alpha)变体,而且交叉反应性低,在混合SARS-CoV-2病毒的背景下,变体比例低至1%。

针对对B.1.1.7(Alpha)变体具有高度预测性的刺突糖蛋白突变,该方法可以使用市面上的RT-qPCR协议实施。与使用专利引物和探针进行废水监测的市售产品不同,该论文详细介绍了开源方法及其发展,其他组织和研究机构可以免费使用该方法进行SARS-CoV-2及其变种的废水监测工作。

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新加坡研究团队的突破目前被Biobot Analytics使用,这是一家麻省理工学院的初创公司,也是废水流行病学的全球领导者,总部设在马萨诸塞州的剑桥,为全美各州和地方提供服务。使用该方法,Biobot Analytics能够接受和分析废水样品的B.1.1.7(Alpha)变体,并计划随着方法的发展在其分析中加入更多变体。例如,SMART AMR团队目前正在开发能够检测和量化B.1.617.2(Delta)变体的特定检测方法,该变体最近被世界卫生组织确定为一个值得关注的变体。

“利用团队的创新方法,我们已经能够监测美国当地人口中的B.1.1.7(Alpha)变体--使领导者获得有关其社区内COVID-19趋势的信息,并使他们能够对控制措施做出深思熟虑的建议和改变,”Biobot Analytics首席执行官兼联合创始人Mariana Matus博士说。

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“这种方法可以迅速适应检测B.1.1.7以外的新的关注变体,”麻省理工学院的Alm补充说。“我们与Biobot Analytics的合作将我们的研究转化为新加坡海岸以外的现实世界的影响,并协助检测COVID-19及其变体,在决策者追踪感染集群和考虑合适的公共卫生措施时,作为一个早期预警系统和指导。”

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