今年1月21日，美國疾病控制與預防中心 (CDC)的一份報告引起了醫學界和污水界的同時關注。這份報告指出，新冠病毒的變種奧密克戎(Omicron)很有可能在美國首例確診病例官宣的一周前就已經存在于紐約市的污水中了。同時報告表示，污水監測是一個可行的早期預警系統，可以幫助跟蹤新冠病毒變種的傳播。

　　其實早在美國CDC發布這份報告的10天前，IWA就于1月12日組織了一場關于奧密克戎早期檢測的線上國際研討會。這次研討會由2016年斯德哥爾摩水獎得主、美國密歇根州立大學的Joan Rose教授作為主持，并請到了來自荷蘭、美國和澳洲的三個團隊的代表介紹他們的相關研究成果。今天我們將帶大家一起回顧這場研討會的關鍵信息。

　　微滴式數字聚合酶連鎖反應(DD-PCR)

　　來自荷蘭水循環研究所（KWR）的微生物學家Gertjan Medema教授是第一個發言嘉賓。

　　在污水的病毒監測方面，KWR以Medema教授為首的研究小組一直積極為同行分享技術經驗。早在2020年5月，他們是當時最早介紹RNA檢測流程的機構，當時使用的是RT-PCR方法。在這次報告里，他為我們介紹了另一種RNA監測技術，叫DD-PCR(微滴式數字聚合酶連鎖反應)。

　　DD-PCR被稱為第三代PCR技術，相比傳統PCR（第一代）及RT-PCR（第二代），它的數據有更高的準確度、精密度及靈敏度。

　　其原理是對樣品進行微滴化處理，均勻稀釋待測核酸片段，將含有核酸分子的反應體系分成很多個微滴，再分散至大量的微反應器或微油滴中，每個微滴可能會包含或不包含1個待檢的目標核酸。

　　由于污水中PCR抑制劑水平較高，而且病毒濃度水平較低，所以基于傳統核酸PCR的污水檢測十分復雜。DD-PCR檢測技術提供了超靈敏且對PCR抑制劑耐受的替代方法，因此快速受到世界各地的污水檢測團隊的關注。

　　Medema教授表示隨著新冠病毒變種的不斷演變，污水檢測也要相應調整檢測方法，以便為公共衛生部門提供更加具體和及時的信息。

　　荷蘭成立了一個叫Wastewater4Covid的項目，他們使用RT-dd-PCR技術來監測新冠病毒的N501Y變異(N501Y意指在501這個位置的N變成了Y)。使用該檢測方法，可以同時檢測含有突變 501Y和野生型501N的變體數量。

　　荷蘭阿姆斯特丹和烏德勒支兩個城市的污水樣品分析數據表明，這種方法可以測定污水樣本中含有N501Y變體的濃度和比例，而且污水中出現的N501Y變異和荷蘭人群出現的英國肯特變種株(B.1.1.7)相對應。這些結果表明RR-dd-PCR可以對現有變體或未來的變體提供靈敏和準確的監測。這對公共衛生部門的決策提供寶貴的信息支持。

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　　污泥中的病毒RNA

　　第二位嘉賓是來自美國斯坦福大學土木及環境工程教授Alexandria Boehm，她也是美國CDC那份報告的作者之一。Boehm教授主要分享了美國團隊對污水廠初沉污泥的新冠病毒的監測。

　　他們的研究結果顯示，初沉污泥檢出新冠病毒的頻率要高于進水樣品。

　　另外，在分析方法方面，相比兩步式RT-QPCR和兩步 RT-dd-PCR，一步式RT-dd-PCR更容易檢出新冠病毒。

　　檢測初沉污泥的病毒RNA的流程示意圖| 圖源：acs

　　總的來說，Boehm教授等人的工作再次表明污水廠的病毒變體檢測和臨床確診病例有正相關，而且能遠早于臨床檢測獲得病毒變異的信息。

　　但她也表示，樣品比臨床樣品更復雜。因為它是多個基因組的組合，而且這些基因組可能是受損、不完整的，大部分處于“未知”的狀態。

　　所以在污水廠檢出變異不等于馬上可以確認這個變異真的存在了。盡管如此，他們的工作也為世界各地的污水病毒監測提高了很好的借鑒參考。從事相關研究的讀者們可以通過以下鏈接查看他們團隊分享的污泥中的新冠病毒變種的量化分析流程：

　　https://www.protocols.io/view/quantification-of-sars-cov-2-variant-mutations-hv6-b2qmqdu6

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　　客機的新冠病毒檢測

　　第三個發言嘉賓來自澳大利亞聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)的Warish Ahmed博士。國際航空是新冠病毒在不同國家之間傳播的重要途經之一。為了檢測新冠病毒，CSIRO的研究人員對在2020年 12 月至2021年 3 月期間返澳的37架航班的樣本進行分析。

　　結果顯示，盡管所有乘客（5歲以下兒童除外）需要在登機前出示48小時病毒陰性證明，但這37個航班中的 24個的污水樣本檢出新冠病毒RNA，檢出率高達65%。感染者在出現癥狀前大約兩到五天會在糞便中排出病毒。而在抵澳后的14 天隔離期間，臨床測試在6570 名乘客中僅發現112 例COVID-19 病例（1.7%）。

　　Warish Ahmed 博士表示，隨著全球旅行的回歸，航班的污水測試可能是在入境點對入境旅客進行新冠病毒篩查的有效方法，因為咽喉樣本中的病毒檢測可能存在滯后，航班廢水檢測可以提供額外的數據信息。他說：“在入境點對污水進行快速現場監測可能有助于檢測和監測在全球范圍內流通的其他傳染性病原體，并為未來的流行病提供警報。”

　　CSIRO的采樣工具| 圖源：EnvironmentInternational

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　　IWA COVID-19工作組

　　IWA專門為COVID-19成立了特別工作組，它向全球各地的水務部門提供有關新冠病毒的最新信息，包括介紹病毒屬性、病毒在污水中的監測手段、水廠工人和公眾健康所需的保護措施等最新信息。特別工作組將關注（但不僅限于）：

　　供水安全（例如水源中病毒的存在情況/水處理過程中病毒的去向和滅活）

　　污水監測（評估病毒經由水系統在社區傳播的風險）

　　公共衛生安全（例如水回用、污泥回用、環境中懸浮顆粒、氣溶膠等造成的傳播風險）

　　水行業從業人員的健康和安全

　　與保障水務服務相關的風險分析

　　積極的用戶參與交流機制（例如提醒公眾勤洗手并保持衛生習慣、解決特殊時期供水、水費支付等方面的困難）

　　感興趣的讀者可以通過以下網址關注這個工作小組的動態。

　　https://iwa-network.org/groups/covid-19-task-force/

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　　小 結

　　新冠疫情何時能真正過去仍是未知數，但有一點愈發清晰的是——水務部門的角色更加關鍵，特別是針對未來可能出現的新變種，水務部門能給公共衛生部門提供重要的信息支持。

　　IWA已將本次網絡研討會的全程錄像發布在官網，大家可回看：

　　https://iwa-network.org/learn/early-detection-of-omicron-variant-with-wastewater-surveillance/

　　另外，感興趣的讀者，也可以訪問以下兩個網址了解更多關于全球污水COVID-19監測的信息：

　　W-SPHERE （https://sphere.waterpathogens.org/）

　　COVIDPoops19

　　（https://ucmerced.maps.arcgis.com/apps/dashboards/c778145ea5bb4daeb58d31afee389082）

　　參考資料

　　Variants, Wastewater-based epidemiology and data sharing

　　https://iwa-network.org/variants-wastewater-based-epidemiology-and-data-sharing/

　　Early detection of Omicron variant with wastewatersurveillance

　　https://iwa-network.org/learn/early-detection-of-omicron-variant-with-wastewater-surveillance/

　　A global repository for SARS-CoV-2 wastewater data

　　https://www.thesourcemagazine.org/a-global-repository-for-sars-cov-2-wastewater-data/

　　微滴式數字聚合酶連鎖反應(DDPCR)的技術及應用 https://case.ntu.edu.tw/blog/?p=35490

　　Wastewater testing takes flight in the fight against COVID-19

　　https://www.uq.edu.au/news/article/2021/10/wastewater-testing-takes-flight-fight-against-covid-19

　　Wastewater surveillance demonstrates high predictive valuefor COVID-19 infection on board repatriation flights to Australiahttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412021005638

　　https://www.themandarin.com.au/172347-csiro-study-finds-way-to-detect-covid-19-early-from-flights/