Американские ученые из Научно-исследовательского института Скриппса и Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали метод, который позволяет определять вирусную нагрузку в сточных водах, а также дифференцировать штаммы коронавируса. Новый способ позволяет узнавать о распространении новых штаммов за несколько дней до их клинической идентификации. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Штаммы вируса SARS-CoV-2, такие как омикрон и дельта, могут отличаться друг от друга лишь малым количеством мутаций. Однако различия между штаммами способны влиять на то, как быстро вирус распространяется в популяции. Именно поэтому органам здравоохранения необходимо отслеживать их. Сейчас, чтобы это сделать, просто секвенируют геномы вирусов, выделенных из образцов от пациентов. Но процесс секвенирования не только дорогостоящий, но и медленный. Более того, его эффективность со временем начала падать, так как многие люди используют экспресс-тесты либо вовсе не обращаются к врачам из-за бессимптомных инфекций. Ученые предложили оценивать вирусную нагрузку по сточным водам, поскольку этот метод более дешевый, быстрый и точный. Тем не менее до сих пор по анализам сточных вод нельзя было понять, какие именно штаммы распространены больше всего.
Американские ученые разработали алгоритм Freyja, который позволяет идентифицировать разные штаммы коронавируса в сточных водах. Проект включал в себя тесное сотрудничество между больницами, государственными органами и лабораториями. Исследователи получали образцы сточных вод из кампуса Калифорнийского университета, нескольких общественных школ, а также других учреждений в Сан-Диего. Итого за год ученые проанализировали более 20 тысяч образцов воды. За это время они также улучшили методику, позволяющую концентрировать вирусную РНК в воде. Далее ученые занялись разработкой алгоритма, который позволил бы количественно оценивать вирусную нагрузку по штаммам. Чтобы решить этот вопрос, исследователи создали библиотеку «штрихкодов» — коротких фрагментов РНК, характерных для того или иного штамма. Далее они разработали программу, которая могла находить соответствия этим «штрихкодам» в общей массе генетической информации. При этом для обработки образца сточной воды требуется всего 20 секунд. Сейчас программа Freyja находится в общем доступе.
С помощью этого метода ученые могли определять распространение разных штаммов коронавируса: альфа, дельта, омикрон. Что интересно, они засекали новые штаммы до двух недель быстрее, чем они были идентифицированы в клинических условиях. Так, штамм мю (B.1.621) был обнаружен в сточной воде 27 июля 2021 года — за 4 недели до его первого клинического обнаружения в кампусе Калифорнийского университета. Аналогичным образом штамм омикрон мог быть замечен в сточных водах района Пойнт-Лома еще 27 ноября 2021 года, за 11 дней до его клинической идентификации.
Ученые планируют улучшать набор инструментов, которые они используют для анализа содержания вирусов в сточных водах. Они отметили, что подобный подход может быть использован также для оценки распространения других патогенов. Исследователи подчеркнули, что у предложенного ими подхода есть значимое преимущество. Для этого метода не характерны систематические ошибки, связанные с социо-экономическими или географическими факторами. Кроме того, метод позволяет избежать проблемы, связанной с людьми, переносящими инфекцию бессимптомно. Такие пациенты, как правило, не проходят никакие тесты и, соответственно, не учитываются в общей статистике заболеваний. При определении вирусной нагрузки по сточным водам их можно внести в нее.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
