במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת מכתבי מדעי הסביבה וטכנולוגיה, חוקרים ערכו מעקב סביבתי כדי לזהות תסמונת נשימתית חריפה נגיף קורונה 2 (SARS-CoV-2) בשני ערוצי בקרת שיטפונות בארצות הברית (ארה"ב), בהשפעת אנשים חסרי בית. הם זיהו SARS-CoV-2 RNA (קיצור של חומצה ריבונוקלאית) ומוטציות חדשות בגנים של ספייק בערוצים במהלך התפרצויות COVID-19 (קיצור של מחלת נגיף הקורונה 2019), תוך שימת דגש על היעילות של מעקב סביבתי להערכת בריאות הציבור באוכלוסיית חסרי הבית.
מחקר: מעקב סביבתי של תשתית בקרת שיטפונות המושפעת מאנשים לא מוגנים מוביל לזיהוי של SARS-CoV-2 ומוטציות חדשות בגן הספייק. קרדיט תמונה: CROCOTHERY / Shutterstock
רקע כללי
במהלך מגיפת ה-COVID-19, מעבדות לבריאות הציבור המוממות בארה"ב הביאו את התחלת מערכת המעקב הלאומית לשפכים (NWSS) כדי לתמוך במאמצי המעקב המסורתיים במרץ 2020. התוכנית תוכל לזהות ביעילות SARS-CoV-2 RNA, סמני עמידות לאנטי-מיקרוביאלית. וגרסאות מתפתחות, המציעות גילוי מוקדם עבור סדרי עדיפויות לבריאות הציבור. מספר מחקרים דיווחו על נוכחות של וירוסים וחומרי צואה אנושיים בערוצי בקרת שיטפונות עקב גורמים שונים כמו ביוב סניטרי שוצף על גדותיו ותשומות אנושיות ישירות. בערים שבהן חוסר בית נפוץ, מעקב סביבתי של ערוצי בקרת שיטפונות יכול לסייע בהבנת העברת מחלות בקרב אנשים החווים חוסר בית, שלעתים קרובות מתעלמים ממנו בנתוני המעקב הקליניים.
RNA של SARS-CoV-2 יכול להחזיק במקווי מים לתקופות ממושכות, בעוד שאנשים נגועים יכולים להמשיך להשיל כמויות משמעותיות של RNA ויראלי בחומר צואה למשך עד שבעה חודשים. למרות מחקרים קודמים שהדגימו נוכחות של SARS-CoV-2 RNA במים עיליים, ביצוע ריצוף גנום שלם (WGS) מערוצי בקרת שיטפונות לזיהוי וריאנטים הוא פחות שכיח, בעיקר בשל קשיים באיסוף וניתוח דגימות. חוקרים במחקר הנוכחי שאפו לזהות SARS-CoV-2 RNA בדגימות מים סביבתיות מתשתית בקרת שיטפונות שהושפעה מאנשים חסרי בית, לבצע WGS, להשוות גרסאות לאלו שנמצאו בקהילה המקומית, ולגלות אולי מוטציות חדשות.
לגבי המחקר
במחקר הנוכחי, עיבוד דגימות מים בוצע על ידי ריכוז שפכים ראשוניים ממפעלי טיהור שפכים (WWTPs) באמצעות סינון אולטרה סיבים חלולים, ולאחר מכן מיצוי וסינתזה של cDNA (קיצור של חומצה דאוקסיריבונוקלאית משלימה). דגימות מים סביבתיים משני מקורות (Flamingo Wash ו-Tropicana Wash) עובדו באופן דומה. בסך הכל נאספו ונותחו 57 דגימות.
כימות RNA SARS-CoV-2 בוצע באמצעות תגובת שרשרת פולימראז כמותית (qPCR). יתרה מכך, הכנת הספרייה ל-WGS מבוסס אמפליקון עשתה שימוש בפאנל SARS-CoV-2 וב-Illumina NextSeq 500. ניתוח הנתונים כלל חיתוך מתאם, יישור קריאה, מיסוך פריימר, קריאת וריאנטים וקביעת הרכב הווריאציות. מוטציות בתדירות נמוכה וחדישות זוהו ואומתו באמצעות מסדי נתונים שונים.
תוצאות ודיון
SARS-CoV-2 RNA זוהה ב-15 דגימות (33% במים מטופלים ו-20% במים מתוקים), עם ריכוזים בין 2.8 ל-4.8 log10 gc/L. תדרי זיהוי גבוהים יותר התרחשו בחודשיים הראשונים של 2022, התואמים לשיא של גל האומיקרון הראשון. זה מתיישב עם הריכוזים המקסימליים שנצפו במי המים. PMMoV (קיצור של pepper mild mottle virus), וירוס אינדיקטור צואה, זוהה כמעט בכל הדגימות, עם ריכוזים בין 4.0 ל-6.3 log10 gc/L, בהתאם למחקרים קודמים. תדירויות הזיהוי של PMMoV היו מעט גבוהות יותר במחקר זה מאשר במחקרים מוקדמים יותר, אולי בשל הרגישות המוגברת של שיטות עיבוד דגימות או מחקר של אזורים עם צפיפות גבוהה יותר של פרטים לא מוגנים.
הגרסאות שזוהו סווגו בעיקר כאומיקרון, דלתא ואלפא, במיוחד בדגימות מים סביבתיים. יש לציין כי זיהוי אלפא במים מתוקים הצביע על פוטנציאל נשירה מתמשכת או רמות נמוכות של זרימת דם. נצפו אותות וריאנטים של דלתא, המתואמים עם השלכת לוחות זמנים, מה שמצביע על כך שהטעינות משתנות יכולות להשפיע על הרכב הווריאציות בדגימות סביבתיות.
מוטציות שלא דווחו בעבר של חלבון הספייק SARS-CoV-2, כולל Tyr636Phe, Ser943Thr ו-Phe1103Val, זוהו בדגימות. מוטציות אלו, שאינן שוכנות בתחום הקולטנים (RBD), נצפו יותר מפעם אחת, כאשר Tyr636Phe זוהה בתדירות הגבוהה ביותר. בעוד שמקורן ומשמעותן של המוטציות הללו עדיין לא ברורות, נוכחותן מעידה על זרימה פוטנציאלית בתוך הקהילה המקומית במקום להיות ייחודית לערוצי בקרת שיטפונות או שפכים עירוניים.
הממצאים מצביעים על כך שהעברת COVID-19 בתוך אוכלוסיות לא מוגנת עשויה לשקף מגמות בקהילה הכללית. עם זאת, השוואה ישירה של שכיחות וריאנטים לא הייתה יכולה להתבצע עקב נתוני מעקב קליני מוגבלים עבור אנשים לא מוגנים.
סיכום
לסיכום, המחקר מצא כי גרסאות ה-SARS-CoV-2 שזוהו בדגימות מים סביבתיות שהושפעו מפסולת אנושית מאנשים חסרי בית היו כמו אלה שמסתובבות בקהילה הרחבה יותר, כפי שנצפו באמצעות שפכים ומעקב קליני. הריכוזים הגבוהים ביותר של SARS-CoV-2 RNA עלו בקנה אחד עם שיא הזינוק הראשוני של Omicron, ואחריו ירידה המתואמת עם ירידה בריכוזי שפכים וספירת מקרים מאושרת. המחקר מדגיש את התועלת של מעקב סביבתי להבנת מצבי בריאות הציבור והעברת מחלות זיהומיות, במיוחד בקרב אוכלוסיות חסרות בית פגיעות.
