Indholdsfortegnelse:

Spildevandstestrobotter behandler spildevand hurtigere for at forudsige COVID-19-udbrud hurtigere
Spildevandstestrobotter behandler spildevand hurtigere for at forudsige COVID-19-udbrud hurtigere
Anonim
Samtale-logoet

Smruthi Karthikeyan, University of California San Diego og Rob Knight, University of California San Diego

The Research Brief er et kort bud på interessant akademisk arbejde.

Den store idé

Ved at bruge en spildevandshåndteringsrobot har vores laboratorium været i stand til at detektere coronavirus i spildevand 30 gange hurtigere end ikke-automatiserede systemer i stor skala. Dette fremskridt, offentliggjort i det mikrobiologiske tidsskrift mSystems, giver endnu mere leveringstid til samfund, der overvåger deres spildevand for tidlig advarsel om lokale tilfælde af COVID-19.

Da der dukkede kliniske undersøgelser op, der viste, at mennesker, der tester positive for SARS-CoV-2, udskiller virussen i deres afføring, virkede kloakken som et oplagt sted at lede efter det. Spildevandsovervågning kan bruges på samfundsniveau til at se potentielle udbrudsklynger før klinisk diagnose, især i områder, hvor COVID-19-prævalensraterne langt overstiger testraterne.

Problemet er, at virussen er kraftigt fortyndet i affaldsstrømmen på grund af, hvor mange menneskers badeværelser dræner ind i den, for ikke at nævne alt det andet skrammel, de skyller ud. Overvågning afhænger af, at de virale partikler fra spildevandet koncentreres for at detektere disse lave niveauer. Dette virale koncentrationstrin er typisk den største flaskehals i spildevandsanalyser, fordi det er besværligt og tidskrævende. Vores robotsystem har en anderledes og hurtigere tilgang.

luftfoto af Point Loma spildevandsrensningsanlæg
Handskede forskere åbner en autosampler for at fjerne en flaske væske
Forskere samler en liter spildevand opsamlet i løbet af dagen fra en kloakledning forbundet til en UC San Diego-bygning. C.H. Sheikhzadeh, CC BY-ND

Hvordan vi gør dette arbejde

Vi samler spildevand fra autosamplere på San Diegos vigtigste spildevandsrensningsanlæg, såvel som fra dem, vi har installeret ved over 100 mandehuller på campus ved University of California, San Diego, som indsamler kloakprøver hvert 30. minut gennem dagen.

Derefter, tilbage i laboratoriet, i stedet for at stole på flere filtertrin, bruger vi små magnetiske perler til at berige de virale partikler. Vi køber disse nanomagnetiske perler, der er designet til at binde til en række forskellige luftvejsvira. Spildevandshåndteringsrobotten er udstyret med et specialiseret magnethoved, der fanger de magnetiske perler med påsat vira. Den fisker fortrinsvis viruspartikler ud og efterlader resten af ​​skrammel i spildevandsprøven.

Ved at bruge en robot til at automatisere spildevandskoncentrationsprocessen kan vi koncentrere 24 prøver på 40 minutter for hver robot. Så kan den samme robot ekstrahere det virale RNA og behandle 96 prøver på 36 minutter. Endelig bruger vi en polymerasekædereaktion til at søge efter signaturgenerne for SARS-CoV-2, meget ligesom en klinisk diagnostisk test, som et laboratorium ville køre på en patients næsepodning.

Samlet set kan vores system behandle 96 prøver på 4,5 timer, hvilket dramatisk reducerer tiden fra prøve til resultat.

Hvad er det næste

Indtil videre er vores den eneste coronavirus-spildevandsundersøgelse, vi er klar over, som bruger en automatiseret proces.

Vi bruger denne teknik som en del af vores storstilede spildevandsovervågning på campus og prøver dagligt over 100 steder. San Diego skoledistrikter bruger det også som et tidligt alarmsystem.

Vi bruger nu den virale genomsekventeringsdel af vores system til at spore fremkomsten af ​​nye SARS-CoV-2-varianter.

[Over 100.000 læsere stoler på The Conversations nyhedsbrev for at forstå verden. Tilmeld dig i dag.]

Samtalen

Smruthi Karthikeyan, postdoktoral forskningsassistent i pædiatri, University of California San Diego og Rob Knight, professor i pædiatri og datalogi og ingeniørvidenskab, University of California San Diego

Populær af emne.