Marie Leroy Écrivant dans le numéro en ligne du 7 juillet 2022 de Mother nature, des scientifiques et des médecins de l’Université de Californie à San Diego et de Scripps Investigation, avec des responsables locaux et fédéraux de la santé publique.
Surtout., puis additionally largement dans la région environnante, est un moyen évolutif..
“Le coronavirus continuera de se propager et d’évoluer, ce qui rend impératif pour la santé publique de détecter de nouvelles variantes suffisamment tôt pour atténuer les conséquences”, a déclaré le co-auteur principal de l’étude, Rob Knight, PhD, professeur et directeur du Heart for Microbiome Innovation à UC San Diego.
“Avant le séquençage des eaux usées, la seule façon d’y parvenir était par le biais de assessments cliniques, ce qui n’est pas réalisable à grande échelle, en particulier dans les zones où les ressources sont limitées. Nous avons montré que le séquençage des eaux usées peut suivre avec succès la dynamique régionale des bacterial infections avec moins de limits et de biais que les assessments cliniques au financial gain de presque toutes les communautés. »
Les personnes atteintes de COVID-19 excrètent le virus dans leurs selles, qu’elles présentent ou non des symptômes. À l’été 2020, Knight et ses collègues ont tiré parti de ce fait pour commencer l’échantillonnage robotisé des eaux usées sur le campus de l’UC San Diego.
“Le programme Return to Understand de l’université a été conçu et construit sur trois piliers : la détection virale, l’atténuation des risques et l’intervention”, a déclaré le chancelier de l’UC San Diego et co-auteur de l’étude, Pradeep K. Khosla. “Rien de tel n’avait été fait auparavant. Les initiatives d’échantillonnage et de détection ont commencé modestement. Actuellement, nous surveillons près de 350 bâtiments sur le campus.”
Le programme a été un succès. Les étudiants ont commencé à retourner sur le campus à la mi-2020, avec des taux de cas de COVID-19 bien inférieurs à ceux des communautés environnantes. En mars 2021, la surveillance des eaux usées est devenue régionale, avec plusieurs échantillons séquencés chaque semaine à partir de la principale usine de traitement des eaux usées du comté de San Diego à Place Loma, avec un bassin versant de 2,3 millions de personnes.
“Le programme de traitement des eaux usées a été un élément essentiel de la réponse de l’UC San Diego à la pandémie de COVID”, a déclaré Robert Schooley, MD, professeur au département de médecine de l’UC San Diego College of Medication, co-responsable du programme Return to Master et un co-auteur de l’étude. “Cela nous a fourni des informations en temps réel sur les emplacements du campus où l’activité virale était en cours.
“L’échantillonnage des eaux usées nous a essentiellement permis de” tamponner le nez “de chaque personne en amont du collecteur tous les jours et d’utiliser ces informations pour concentrer les endeavours de détection virale au niveau individuel.”
Au centre de ces efforts se trouvait Look for (San Diego Epidemiology and Research for COVID Wellbeing), qui a réuni des scientifiques de l’UC San Diego, Scripps Investigate et Rady Children’s Hospital-San Diego pour développer des méthodes de suivi viral. décrit dans la recherche publiée.
Les scientifiques de Lookup, dont les efforts comprennent également une variété de projets axés sur la clinique, peuvent désormais déterminer avec précision le mélange génétique des variantes du SRAS-CoV-2 présentes dans seulement deux cuillères à café d’eaux usées brutes et identifier de nouvelles “variantes préoccupantes” jusqu’à 14 jours avant essais cliniques traditionnels. Le groupe a détecté la variante Omicron dans les eaux usées 11 jours avant qu’elle ne soit signalée pour la première fois cliniquement à San Diego.
“Dans de nombreux endroits, la surveillance clinique typical des nouvelles variantes préoccupantes est non seulement lente, mais aussi extrêmement coûteuse”, a déclaré Kristian Andersen, PhD, professeur d’immunologie et de microbiologie à Scripps Investigate et co-auteur principal avec Knight. “Mais avec Freyja, vous pouvez prélever un échantillon d’eaux usées et dresser le profil de toute la ville.”
En août 2021, Smruthi Karthikeyan, PhD, ingénieur en environnement et chercheur postdoctoral au laboratoire de Knight, et ses collègues ont publié des données montrant que le séquençage des eaux usées sur le campus a permis la détection précoce de 85 % des cas de COVID-19.
As well as tard cette année-là, en collaboration avec les agences de santé publique du comté, de l’État et du gouvernement fédéral, les chercheurs de l’UC San Diego ont commencé à émettre des avertissements lorsque les expenses virales dans les eaux usées régionales atteignaient certains niveaux. Ces augmentations ont généralement signalé un pic correspondant dans les cas de COVID-19 une ou deux semaines in addition tard.
“L’idée est d’avertir tout le monde qu’une poussée arrive et d’agir en conséquence : faites-vous vacciner si vous n’êtes pas vacciné. Faites-vous stimuler. Portez un masque. Réfléchissez à deux fois avant d’assister à de grands rassemblements en salle”, a déclaré Knight. “C’est une prospect d’éviter une poussée qui se traduit par furthermore de people dans les hôpitaux et les morgues.”
Remark cela a fonctionné
Le projet de séquençage des eaux usées a impliqué de nombreux acteurs et une skills considérable, des modélisateurs de maladies et des épidémiologistes aux virologues et spécialistes de la génomique aux responsables de la santé publique, aux éducateurs et aux dirigeants civiques. Les institutions participantes comprenaient UC San Diego Health, Scripps Study, Scripps Overall health, Sharp Healthcare, l’Agence de la santé et des providers sociaux du comté de San Diego, le Département de la santé publique de Californie et les Facilities for Illness Handle and Avoidance fédéraux.
Le laboratoire de Knight a déployé des robots commerciaux d’échantillonnage automatique pour collecter des échantillons d’eaux usées, qui ont été analysés pour les niveaux d’ARN du SRAS-CoV-2 par son laboratoire, séquencés par le laboratoire EXCITE (EXpedited COVID-19 IdenTification Surroundings) de l’UC San Diego, avec d’autres calculs analyse menée au laboratoire d’Andersen chez Scripps Investigation.
Le séquençage de l’ARN à partir des eaux usées présente deux avantages spécifiques : premièrement, il évite le potentiel de biais des tests cliniques, tels que des échantillons limités ou non représentatifs, et deuxièmement, il peut suivre les changements de prévalence des variantes du SRAS-CoV-2 au fil du temps.
Mais l’identification de lignées virales particulières présentes, y compris de nouvelles variantes, nécessite le séquençage des génomes des virus – leur ensemble complet d’instructions génétiques.
Au cours de la période d’étude, les chercheurs ont collecté et analysé 21 383 échantillons d’eaux usées : 19 944 échantillons du campus de l’UC San Diego et, à titre de comparaison, 1 475 échantillons de la grande région de San Diego, y compris l’usine de Position Loma, et 17 écoles publiques dans quatre écoles de San Diego. les quartiers.
Le séquençage génomique de 600 échantillons d’eaux usées du campus a été comparé à 759 génomes obtenus à partir d’écouvillons cliniques du campus, tous traités par le Heart for Advanced Laboratory Drugs (Calm) de l’UC San Diego Wellness ou le laboratoire EXCITE de l’UC San Diego.
De moreover, les chercheurs ont comparé 31 149 génomes issus de la surveillance génomique clinique de la grande communauté de San Diego au séquençage de 837 échantillons d’eaux usées prélevés dans le comté de San Diego (y compris ceux du campus de l’UC San Diego).
“Le projet Safer at Faculty Early Notify (SASEA) a utilisé la surveillance des eaux usées pour soutenir in addition de 40 écoles élémentaires et garderies socialement vulnérables tout au extensive de la pandémie”, a déclaré la co-auteure de l’étude, Rebecca Fielding-Miller, PhD, professeure adjointe et épidémiologiste des maladies infectieuses à l’école Herbert Wertheim de santé publique et de science de la longévité humaine à l’UC San Diego.
Et parce que les écoles de quartier desservent des communautés spécifiques.
Les différences mutationnelles entre les variantes du SRAS-CoV-2, comme entre Delta et Omicron, sont souvent assez petites et subtiles, bien qu’elles puissent entraîner des changements biologiques notables, tels que la transmissibilité ou la gravité des symptômes. Cependant, la durée moyenne de la maladie était additionally courte et les symptômes moins graves avec Omicron.
Joshua Levy, PhD, boursier postdoctoral Scripps Study et co-premier auteur avec Karthikeyan, a développé une bibliothèque de “codes-barres” pour identifier les variantes du SRAS-CoV-2 sur la base de courts extraits d’ARN uniques à chaque variante. Il a créé un nouvel outil informatique qui passe au crible la masse d’informations génétiques dans les eaux usées pour trouver ces codes-barres. Le programme qui en résulte – Freyja – est gratuit et déjà largement utilisé par les agences de santé publique pour la surveillance des eaux usées.
“Si vous êtes dans un laboratoire qui peut déjà séquencer un échantillon d’eaux usées, vous êtes prêt à partir”, a-t-il déclaré. “Vous venez d’exécuter ce code et dans 20 secondes supplémentaires, vous avez terminé.”
Alors que la pandémie se poursuit, le projet Research et le séquençage des eaux usées évoluent comme le virus pour améliorer les outils existants et, peut-être.
“Nous savons que d’autres brokers pathogènes, allant de la grippe au monkeypox, peuvent être détectés dans les eaux usées”, a déclaré Knight. “Travailler avec des organisations de santé publique de comté. mais aux futures.”
Co-auteurs : Peter De Hoff, Greg Humphrey, Amanda Birmingham, Kristen Jepsen, Sawyer Farmer, Helena M. Tubb, Tommy Valles, Caitlin E. Tribelhorn, Rebecca Tsai, Stefan Aigner, Shashank Sathe, Niema Moshiri, Benjamin Henson, Adam M. Mark, Abbas Hakim, Nathan A. Baer, Tom Barber, Pedro BeldaFerre, Marisol Chacón, Willi Cheung, Evelyn S. Cresini, Emily R. Eisner, Alma L. Lastrella, Elijah S. Lawrence, Clarisse A Marotz, Toan T.Ngo. Tyler Ostrander, Ashley Plascencia, Rodolfo A Salido, Phoebe Seaver, Elizabeth W. Smoot, Daniel McDonald, Robert M. Neuhard, Angela L. Scioscia, Alysson M. Satterlund, Elizabeth H. Simmons, Dismas B. Abelman, David A. Brenner, Judith C. Bruner, Anne Buckley, Michael Ellison, Jeffrey Gattas, Steven L. Gonias, Matt Hale, Faith Hawkins, Lydia Ikeda, Hemlata Jhaveri, Ted Johnson, Vince Kellen, Brendan Kremer, Gary Matthews, Ronald W. McLawhon, Pierre Ouillet, Daniel Park, Allorah Pradenas, Sharon Reed, Lindsay Riggs, Alison Sanders, Bradley Sollenberger, Angela Music, Terri Winbush, Laura Nicholson, Ian H. Mchardy, Richard S. Garfein, Tommi Gaines, Cheryl Anderson, Natasha K. Martin, Christopher Longhurst, Patty Maysent, David Pleasure, Pradeep K. Khosla, Louise C. Laurent, Gene W Yeo et Kathleen M. Fisch, tous à UC San Diego Benjamin White, UC San Diego et Sharp Health care.
Christine M Aceves, Emory Hufbauer, Ezra Kurzban, Justin Lee, Nathaniel L Matteson, Edyth Parker, Sarah A. Perkins, Shirlee Wohl, Catelyn Anderson. Karthik S. Ramesh, Refugio Robles-Sikisaka, Madison A. Schwab, Emily Spencer, Mark Zeller, tous chez Scripps Study.
David P. Dimmock, Charlotte A. Hobbs et Stephen F Kingsmore, Rady Children’s Institute for Genomic Medicine Omid Bakhtar, Sharp Health care et UC San Diego Aaron Harding, Art Mendoza et Brett Austin, Sharp Healthcare Alexandre Bolze, David Becker, Magnus Isaksson, Kelly M. Schiabor Barrett, Nicole L. Washington et William Lee, Helix Elizabeth T. Cirulli, Helix and California Division of Public Overall health John D. Malone, Agence de la santé et des solutions sociaux du comté de San Diego et Département de la santé publique de Californie Ashleigh Murphy Schafer, Nikos Gurfield, Sarah Stous et Eric McDonald, Agence de la santé et des products and services sociaux du comté de San Diego Duncan R. MacCannell, Centres pour le contrôle et la prévention des maladies Seema Shah, Agence de la santé et des companies sociaux du comté de San Diego et UC San Diego et Alexander T. Yu, Département de la santé publique de Californie.
