西班牙巴伦西亚地区基于城市污水的多病毒病原体监测

在公共卫生领域，对病毒病原体的监测至关重要。西班牙的巴伦西亚地区，面临着多种病毒传播带来的健康挑战。传统的监测方法往往侧重于个体检测，而基于城市污水的流行病学监测则为多病毒病原体监测提供了一种创新的、整体性的视角。城市污水中包含着来自社区人群的各种排泄物，其中蕴含着丰富的病毒信息。

近日，在《Water Research》上发表题为 “Urban wastewater-based epidemiology for multi-viral pathogen surveillance in the Valencian region, Spain”的研究论文。这项研究旨在利用城市污水来监测巴伦西亚地区的多病毒病原体。通过分析污水中的病毒成分，可以在一定程度上了解该地区人群整体的病毒感染状况，而不仅仅是针对就医的个体。这样做有助于提前发现病毒的流行趋势，为公共卫生决策提供依据，更好地制定预防和控制策略。

研究方法

研究从2021年10月持续至2023年2月，分析了69个污水样本中严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）、呼吸道合胞病毒（RSV）和流感A病毒（IAV）的水平。同时，进行了为期一年的平行研究（2021年10月至2022年10月），评估了致病性人类肠道病毒的存在。

研究结果

（一）病毒种类与含量

研究发现，几乎所有样本中都存在轮状病毒（RV）、人类星状病毒（HAStV）和诺如病毒基因组I（GI）和GII的遗传物质，而甲型和戊型肝炎病毒（HAV和HEV）仅在3.77%和22.64%的样本中检测呈阳性。肠道病毒总体上没有发现季节性模式，尽管RV在冬季月份有高峰流行。所有样本均检测出SARS-CoV-2 RNA阳性，平均浓度为5.43 log基因组拷贝数/升（log GC/L）。

图1 2021年10月至2022年10月巴伦西亚地区一个污水处理厂废水样本中肠道病毒和粪便病毒指标（GC/L或PFU/L）的水平。< LoD：低于检测极限。

（二）病毒流行趋势的监测

通过对一段时间内污水样本的连续监测，发现了病毒的流行趋势。在某些季节，特定病毒的含量呈现明显的上升趋势，这与当地的疾病发病情况存在一定的关联。

采用双重RT-qPCR和下一代测序（NGS）技术追踪了流通的SARS-CoV-2关注变异株（VOCs），这两种技术都可靠地显示了2021年12月西班牙主要VOC从Delta转变为Omicron的过程。

图2 2021年10月至2023年1月，通过使用Freyja软件进行测序分析获得的进水废水样品中SARS-CoV-2 RNA水平的RT-qPCR结果（红线）和关注变异的百分比。

RSV和IAV病毒在冬季月份达到高峰，平均浓度分别为6.40和4.10 log GC/L。此外，当通过废水物理化学参数进行标准化时，这三种选定的呼吸道病毒与报告的临床数据强烈相关，而当用crAssphage或体细胞噬菌体滴度标准化污水浓度水平时，相关性较弱。

图3 A)表示报告的流感病毒（IAV）阳性临床病例（蓝色）和废水中IAV RNA定量数据（GC/L）（红色）；B) 2021年10月至2023年2月IAV阳性临床病例与IAV RNA定量数据的Spearman相关性分析。< LoD：低于检测极限。

研究意义

公共卫生决策支持

基于污水的多病毒病原体监测结果可以为当地卫生部门的决策提供有力支持。当发现某种病毒在污水中的含量开始上升时，可以提前采取预防措施，如加强疫苗接种宣传、改善环境卫生等。

对社区健康的整体评估

这种监测方式能够反映整个社区的病毒感染状况，弥补了个体检测的局限性。它可以发现那些没有就医或者症状轻微但仍然携带和传播病毒的人群情况，从而更全面地评估社区的健康风险。

面临的挑战与展望

挑战

污水样本成分复杂，可能存在干扰检测结果的物质，需要不断优化样本处理和检测方法。

不同地区的污水成分和病毒分布可能存在差异，如何建立统一有效的监测标准是一个难题。

展望

随着技术的不断进步，有望开发出更灵敏、更高效的检测方法。未来可能会将更多种类的病毒纳入监测范围，并且可以与其他监测数据，如临床病例数据等相结合，进一步提高公共卫生监测的准确性和有效性。

参考文献：

Girón-Guzmán I, Cuevas-Ferrando E, Barranquero R, et al. Urban wastewater-based epidemiology for multi-viral pathogen surveillance in the Valencian region, Spain[J]. Water research, 2024, 255: 121463.