研究:检测污水可以提供COVID-19暴发的早期预警

今年早些时候，耶鲁大学的一组研究人员表明，污水中COVID-19 RNA的浓度反映了该疾病在人群中的传播。在一项新的研究中，他们发现检测污水可以作为疫情爆发相对于住院的早期指标，并使用数据来评估康涅狄格州今年春天的居家令的有效性。

耶鲁大学化学与环境工程教授Jordan Peccia说，污水可能看起来或闻起来都不太好，但“污水确实是一座信息的金矿”。这种软泥可以告诉研究人员从发展中国家的非法药物使用到脊髓灰质炎爆发的一切信息。

因此，当2019冠状病毒病大流行今年春天开始在美国肆虐，该国在检测方面遇到困难时，耶鲁大学的一组研究人员，包括来自耶鲁大学全球卫生研究所的爱德华·h·卡普兰和萨阿德·奥马尔知道该怎么做:他们去厕所。如果他们能找到COVID-19的痕迹污水污泥他们推断，他们可能能够识别疫情，并更多地了解病毒是如何传播的。

到3月19日，该团队招募了佩西亚(佩西亚被他称为“可疑的区别”，他是校园废水中病原体的驻校专家)，并开始从纽黑文的废水处理设施收集每天的样本，该设施为康涅狄格州的纽黑文、东黑文、汉姆登和伍德布里奇镇提供服务。卡普兰说:“如果你在这些地方冲厕所，水就会流到那里。”

卡普兰希望，每毫升污水污泥中COVID-19 RNA的浓度不仅能表明疾病的存在或不存在，还能反映其传播，随着感染率的上升和下降。“你瞧，”他说，“这正是我们所看到的。”

在一篇新的论文中，研究人员揭示了污泥中病毒RNA的浓度也可以作为疾病爆发的早期指标——就像下水道管道中的金丝雀一样——在严重疾病患者需要住院治疗的3到5天前，揭示了危机的恶化。更重要的是，该团队能够通过超过六周的废水数据估算出病毒的基本繁殖数量(即一个典型的冠状病毒感染者能够感染多少人)。

“你可以只从RNA和住院数据中计算出重要的流行病学参数——你不需要病例(计数)，”Peccia说。“这是一个有价值的工具，”不仅对这种疾病，对未来的其他疾病也是如此。

这在美国是一项特别重要的贡献，在美国，早期在检测方面的斗争意味着全国各地的公共卫生官员没有(在某些情况下仍然没有)清楚地知道他们所在地区每天有多少人感染这种病毒。卡普兰说:“这并不像一个人感染了病毒，灯泡就会熄灭。”通常情况下，他们只是在大约10天后才知道问题的真正规模，那时重病患者开始被送往医院。到那时，官员们已经开始迎头赶上。

住院是感染率的一个下游指标。卡普兰怀疑污水中病毒RNA的浓度可能是另一个原因。事实上，当他将病毒RNA数据与住院数据进行比较时，他看到它们排列得多么整齐。有了这两条信息，研究人员能够清晰地描绘出纽黑文地区从3月到4月下旬的COVID-19疫情。

该模型讲述了一个故事:在第0天，患者被感染。到第三天，它们开始分泌病毒RNA。到第9天，这种RNA可以在污水中检测到。到了第12天，如果病人运气不好，他们就会被送到耶鲁纽黑文医院。从本质上说，测量废水提供了至少三天的关键前置时间。

从这些数据中，卡普兰还能逆向工程出一个基本的生育数字:2.38——与疾病控制中心估计的数字非常相似。但这一数字与纽黑文爆发的规模不符。如果每个感染者感染了大约两个人，那么大多数人都应该患病。

研究显示，康涅狄格州的居家令起到了作用，保护了约89%的人口免受感染，并让病毒只在无法或没有遵守命令的小得多的群体中相对不受约束地传播。让卡普兰惊喜的是，“作为这项研究的副产品，我们得到了对居家令有效性的估计。”

对污水进行检测并不是万灵药，但研究人员认为这是对其他疾病监测形式的重要和经济的补充。在许多国家，“没有能力进行高强度的个体水平测试，”卡普兰说。“我真的认为好处在于发展中国家．"

这对离家近的人也有帮助。Peccia说:“我们可以用一个样本监测纽黑文地区的20万人。”每天大约150美元，这是一种节约的购买时间的方式，可以用来为医护人员采购防护设备，并增加床和呼吸机的容量。“这不是我们所有问题的解决方案，但它确实能让你领先一步。”

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