研究人员开发出一种在废水中检测新冠阿尔法变异株的新方法。
据悉，该方法有望实现对废水中其他严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）变异株的快速、低成本监测。
废水监测已成为一种安全、高效地追踪新冠疫情的手段。
来自抗微生物药物耐药性（AMR）跨学科研究小组的研究人员，与新加坡—麻省理工学院研究与技术联盟（SMART，麻省理工学院在新加坡的研究机构）及Biobot Analytics、南洋理工大学（NTU）和麻省理工学院的合作者一道，成功开发出一种创新的开源分子检测方法，能够检测并定量分析严重急性呼吸综合征冠状病毒2型的B.1.1.7（阿尔法）变异株。这一突破为在废水中快速、低成本地监测其他严重急性呼吸综合征冠状病毒2型变异株铺平了道路。
随着全球继续抗击并控制新冠疫情，近期发现的传播性更强、严重程度更高的严重急性呼吸综合征冠状病毒2型变异株，使得开发便捷的变异株追踪方法变得至关重要。目前已确定的变异株包括最早在英国发现的B.1.17（阿尔法）变异株，以及最早在印度检测到的B.1.617.2（德尔塔）变异株。
废水监测已成为一种重要的公共卫生工具，能够以非侵入性方式安全、高效地追踪严重急性呼吸综合征冠状病毒2型疫情，并提供补充信息，使卫生部门能够获取可采取行动的社区层面信息。最近，新加坡通过一项主动的废水监测计划，在多个组屋区检测到严重急性呼吸综合征冠状病毒2型的病毒片段。这些信息与检测工作相结合，使新加坡卫生部能够迅速作出反应，隔离并开展拭子检测，作为预防措施的一部分。
然而，由于现有技术存在挑战，通过废水监测检测变异株的做法尚不普遍。用于废水监测的新一代测序耗时且成本高昂。由于测序覆盖度不一致和/或较低，现有检测在稀释和混合废水样本中检测低丰度变异株方面灵敏度也不足。
研究人员开发的这一方法经过专门设计，能够应对上述挑战，并将废水监测的用途从检测严重急性呼吸综合征冠状病毒2型扩展到追踪严重急性呼吸综合征冠状病毒2型值得关注的变异株的传播。
该论文第一作者、SMART AMR研究科学家Wei Lin Lee补充道：“这对于正在应对严重急性呼吸综合征冠状病毒2型变异株的国家尤为重要。废水监测将有助于查明当地社区中变异株的真实比例和传播情况。我们的方法灵敏度足以检测废水样本中通常所见的高度稀释的严重急性呼吸综合征冠状病毒2型浓度中的变异株，即使对于包含多种严重急性呼吸综合征冠状病毒2型谱系的样本，也能得出可靠结果。”
该研究由南洋理工大学副教授Janelle Thompson和麻省理工学院教授、SMART AMR首席研究员Eric Alm共同领导，团队的研究论文《基于等位基因特异性RT-qPCR的废水中严重急性呼吸综合征冠状病毒2型阿尔法变异株B.1.1.7的定量追踪》已发表于《Environmental Science & Technology Letters》。该研究阐述了这一基于等位基因特异性RT-qPCR的创新开源分子检测方法，可检测并定量分析B.1.1.7（阿尔法）变异株。该方法在美国19个社区的废水样本中经过测试和验证，能够可靠地检测并定量低水平的B.1.1.7（阿尔法）变异株，交叉反应性低，并且在混合的严重急性呼吸综合征冠状病毒2型病毒背景中，可检测到低至1%的变异株比例。
该方法以与B.1.1.7（阿尔法）变异株高度相关的刺突蛋白突变为靶点，可使用市售RT-qPCR方案实施。与使用专有引物和探针进行废水监测的市售产品不同，该论文详细介绍了开源方法及其开发过程，其他机构和研究所可免费将其用于严重急性呼吸综合征冠状病毒2型及其变异株的废水监测工作。
新加坡研究团队的这一突破目前已被Biobot Analytics采用。Biobot Analytics是一家源自麻省理工学院的初创企业，也是废水流行病学领域的全球领导者，总部位于马萨诸塞州剑桥市，为美国各州和地方提供服务。借助该方法，Biobot Analytics能够接收并分析B.1.1.7（阿尔法）变异株的废水样本，并计划随着方法的开发在其分析中增加其他变异株。例如，SMART AMR团队目前正在开发特定检测方法，将能够检测并定量B.1.617.2（德尔塔）变异株，世界卫生组织近期已将其认定为值得关注的变异株。
“利用该团队的创新方法，我们已能够监测美国本地人群中的B.1.1.7（阿尔法）变异株，从而为各社区领导人提供有关新冠疫情趋势的信息，并使其能够就控制措施提出审慎建议并作出调整。”Biobot Analytics首席执行官兼联合创始人Mariana Matus（博士，2018届）表示。
“该方法可以快速调整，用于检测B.1.1.7以外的新型值得关注变异株，”麻省理工学院的Alm补充道，“我们与Biobot Analytics的合作，已将我们的研究转化为超越新加坡范围的现实影响，有助于检测新冠病毒及其变异株，并为政策制定者在追踪感染群、考虑适当的公共卫生措施时提供预警系统和指导。”
该研究由SMART开展，并获得新加坡国家研究基金会（NRF）在其“卓越研究与技术企业校园”（CREATE）计划下的支持。
SMART由麻省理工学院于2007年与新加坡国家研究基金会（NRF）合作设立。SMART是NRF在CREATE下设立的首个机构。SMART是麻省理工学院与新加坡之间研究互动的智力与创新枢纽，开展对新加坡和麻省理工学院均有重要意义领域的前沿研究项目。目前，SMART设有一个创新中心和五个IRG：AMR、制造业个性化医疗关键分析、农业精准化颠覆性与可持续技术、未来城市交通以及低能耗电子系统。
AMR跨学科研究小组是一个转化研究与创业项目，致力于应对日益严重的抗微生物药物耐药性威胁。通过整合新加坡与麻省理工学院的人才和融合技术，AMR旨在开发多种创新且具有颠覆性的方法，用于识别、应对和治疗耐药微生物感染。通过强有力的科学与临床合作，其目标是为新加坡乃至全世界提供变革性的整体解决方案。
