사우디아라비아 동부 지역의 처리된 하수에서 위장염 병원체에 대한 두 가지 분자 검출 플랫폼 평가

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 21744(2022) 이 기사 인용

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위장염 병원체, 특히 바이러스에 대한 환경 수질 샘플을 선별하는 능력은 여전히 ​​​​어려운 과제로 남아 있습니다. 여기에서는 2018년부터 2019년까지 사우디아라비아(SA)의 냉각탑에서 수집한 처리된 하수 방류수 샘플에서 장내 바이러스의 존재를 조사했습니다. 우리의 궁극적인 목표는 물 샘플에 대한 최적의 처리 및 처리 조건을 결정하는 것이었습니다. 바이러스 오염 평가를 위한 가장 민감한 검출 방법입니다. 하수는 3개의 정의된 구역에서 처리 전후에 수집되었습니다. 샘플은 초원심분리에 의해 농축되었고 다중 비드 기반 분석 시스템(Luminex 기술) 또는 다중 PCR(QIAstat-Dx)을 사용하여 분석되었습니다. 이후에 바이러스 오염을 정확하게 탐지하기 위한 이러한 방식의 효율성을 비교했습니다. 총 64개 샘플(대조군당 16개 대조군 및 4개 처리 샘플)을 분석하여 26개 장내 병원균을 분석했습니다. 샘플 중 98.7%는 치료 후 바이러스에 대해 음성이었습니다. 다중 PCR(QIAstat-Dx) 시스템은 하이브리드화 방법에 비해 검출률이 더 높아 민감도가 더 높았습니다. KSA의 현재 하수 처리 프로토콜은 바이러스성 병원체를 효율적으로 근절하여 수인성 전염 가능성을 최소화할 수 있습니다. 우리는 KSA의 환경 시료에서 위장염 관련 병원체를 평가하기 위한 두 가지 분자 검출 방법에 대한 최초의 체계적인 분석을 제공합니다. 우리는 다중 PCR(QIAstat-Dx) 시스템이 처리된 물 샘플에서 바이러스 병원체를 검출하는 데 Luminex 기술보다 성능이 우수하다는 결론을 내렸습니다.

위장염 관련 병원체는 오염된 물이나 하수와 같은 처리되지 않은 수원을 통해 대변-구강 경로를 통해 전염됩니다1. Enterovirus는 Picornaviridae과에 속하며 인간과 동물을 감염시키는 것으로 알려진 가장 작고 외피가 없는 바이러스를 나타냅니다. 장내 바이러스는 땅, 바다, 하수 및 담수 환경에서 분리될 수 있으며 전 세계적으로 위장염이 여러 차례 발생했습니다2. 지난 30년 동안의 예로는 아시아 태평양 지역에서 신경학적 합병증과 관련된 수족구병이 많이 발생했고 유럽에서는 산발적인 사례가 발생했습니다. 유럽연합의 현재 규정에는 수질의 매개변수로서 인간 장바이러스 검출이 포함됩니다3. 많은 일반적인 폐수 처리 공정은 이러한 바이러스를 완전히 비활성화하지 못하여 휴양수를 바이러스 오염에 취약하게 만듭니다. 물에서 분석되는 일반적인 매개변수에는 레지오넬라 뉴모필라(Legionella pneumophila), 클렙시엘라 뉴모니아(Klebsiella pneumoniae) 및 총대장균군을 통한 미생물 감염이 포함됩니다. 잔류 염소, pH 및 처리된 하수 배출수(TSE) 공급물의 온도를 포함하여 효과적인 소독 성능 매개변수도 자주 분석됩니다.

ELISA 및 qRT-PCR 기반 증폭을 포함한 여러 가지 고처리량 검출 방법이 물 샘플에서 장내 바이러스를 검출하는 데 사용되었습니다.4 큰 수역에 존재하는 낮은 수준의 장내 바이러스는 낮은 감염 용량에서도 인간에게 감염을 일으킬 수 있으며 이는 빠르고 민감하다는 것을 의미합니다. 탐지 기술이 필요합니다. qRT-PCR과 그에 따른 시퀀싱은 현재 이용 가능한 가장 구체적이고 민감한 방법으로 간주되며5 새로 발생하는 바이러스 변종의 출현을 문서화하고 바이러스 진화를 모니터링하며 발병 원인을 확인하는 데 사용할 수 있습니다6,7. 그러나 이는 위음성 결과를 초래할 수 있는 수집된 샘플에 억제 성분이 존재함으로써 제한될 수 있습니다. 이는 이러한 분석을 위한 장벽과 샘플 준비를 야기하며 여전히 시간이 많이 걸리고 힘든 일입니다.

최근에는 수인성 병원체를 보다 높은 처리량으로 검출하기 위한 여러 기술이 등장했습니다. 한 가지 예는 다중 실시간 PCR 시스템을 사용하여 생물학적 시료에서 병원체 핵산을 동시에 검출하고 필요한 모든 시약이 포함된 폐쇄형 시스템을 나타내는 QIAstat-Dx 분석기로서, 수동 시료 준비가 가능합니다. 이 시스템을 사용하면 감지된 실시간 증폭 신호를 통합 소프트웨어 플랫폼을 통해 자동화하고 직관적인 사용자 인터페이스를 통해 보고하여 처리량을 극대화할 수 있습니다. Luminex xMAP 기술(x = 분석물, MAP = 다중 분석물 프로파일링)을 사용하면 단일 샘플에서 여러 병원체를 신속하고 비용 효율적이며 동시에 분석할 수 있습니다. 이 방법에는 Luminex 리더가 인식하는 형광 리포터와 결합된 해당 병원체를 포착하는 특정 진단 항원으로 형광 미소구를 사전 코팅하는 작업이 포함됩니다. 이 시스템은 단일 샘플에서 최대 500개의 표적을 식별할 수 있으며 여러 진단 연구에서 활용되었습니다.