呼吸道病毒废水与环境监测
概述
呼吸道病毒是全球公共卫生的重大威胁，具有季节性变异和潜在的突发疫情风险。废水与环境监测（WES）技术已证明在检测多种呼吸道病毒方面具有可行性，其中 SARS-CoV-2、甲型/乙型流感病毒（IAV/IBV）和呼吸道合胞病毒（RSV）是研究中最常关注的病毒。
病毒、疾病和风险因素
- 主要病毒：SARS-CoV-2、IAV/IBV、RSV、季节性人冠状病毒（HCoV）、人鼻病毒（HRV）、人肺泡巨细胞病毒（HMPV）、人副流感病毒（HPIV）等。
- 疾病负担：急性呼吸道疾病是全球 5 岁以下儿童发病率和死亡率的主要原因。
- 传播途径：主要通过飞沫传播，粪口传播也可能发生，动物粪便也可能污染环境水体。
- 动物宿主和潜在库：大多数呼吸道病毒并非人畜共患病，但流感病毒和冠状病毒可能从动物传播给人类。
- 人畜共患病潜力：由于传播速度快、易变异，急性呼吸道病毒具有高人畜共患病潜力。
废水和环境水体中的呼吸道病毒
- 潜在输入：主要来自鼻咽分泌物，部分病毒也可能通过粪便排出。病毒浓度在季节性疾病上升期前较低，高峰期可达 10^6 gc/L。
- 持久性、降解和传染性风险：研究表明，在污水处理过程中，SARS-CoV-2、RSV、IAV/IBV 和 PMMoV 的 RNA 具有足够的稳定性，支持 WES 的技术可行性。
- WES 经验：
- 多种病毒（SARS-CoV-2、IAV/IBV、RSV、HAdV、HCoV、HRV、PMMoV、HMPV）的 WES 研究已有报道。
- 研究表明，WES 数据与临床数据之间存在显著相关性，但具体关系因地点、病毒和季节而异。
- WES 信号通常领先于临床信号 1-3 周，并滞后数月。
呼吸道病毒监测
- 整体监测和响应：目前主要通过临床检测和报告进行呼吸道疾病的监测，WES 可以为其提供补充信息。
- 急性呼吸道疾病监测系统和数据来源：临床样本的检测和报告是主要数据来源，但缺乏标准化方法。
WES 目标和相关公共卫生行动
- 常规 WES：美国 CDC 国家废水监测系统（NWSS）已扩展到涵盖 IAV/IBV 和 RSV。
- 敏捷 WES：丹麦血清研究所（SSI）的程序也涵盖 SARS-CoV-2、IAV/IBV 和 RSV，并根据临床观察结果进行调整。
- 潜在公共卫生行动：
- 疫苗接种目标和推广。
- 医院准备。
- 提高公众意识，降低暴露风险。
WES 方法学考虑
- 采样方法：常用简单抓取样本或 24 小时混合样本，目标为污水处理厂进水或污泥。
- 实验室方法和解释：成功使用了多种方法，但性能存在差异，需要仔细选择和优化。
- 报告和沟通：学术研究通常报告病毒基因组拷贝数，而向公众和公共卫生决策者报告则采用表格形式。
- 可接受性：呼吸道疾病普遍存在，不会引起特殊污名化，但高发期可能产生社会政治影响。
集成监测和多目标 WES 考虑
- 集成呼吸道病毒 WES：WES 可作为临床监测的补充，主要用于早期识别季节性疾病的上升期。
- 多目标 WES 集成：已将 WES 与其他病原体（如非病毒呼吸道病原体和肠道病原体）结合，证明其可行性。
关键知识差距和应用研究优先事项
- 临床和 WES 分析方法的偏差：比较不同学科（临床和 WES）的研究结果存在挑战。
- WES 工作流程的标准方法：目前缺乏标准方法，需要根据具体情况进行选择。
- 触发水平和公共卫生行动：需要本地证据来设定触发水平并关联公共卫生行动。
- 标准化和成本效益分析：标准化 WES 方法将提高可比性，需要更多研究来支持成本效益分析。
- 常规 WES 程序：需要实施更多常规程序，以验证 WES 在多种呼吸道病毒监测中的价值。
