廃水の疫学は、ウイルスの循環に関する地域の臨床的決定を導くことができます

に投稿された新しい研究の結果 メドレックスシブ*プレプリントサーバー 廃水ベースの疫学 (WBE) は、地域社会で循環している呼吸器ウイルスに関する情報を提供できることを示しています。 この方法は、時間とお金を節約できるだけでなく、適切な臨床上の意思決定、行動の修正、および公衆衛生の介入に役立つ可能性があります。

研究: COVID-19 パンデミック時のヒト インフルエンザ、メタニューモ ウイルス、パラインフルエンザ、呼吸器合胞体ウイルス (RSV)、ライノウイルス、および季節性コロナウイルスの廃水監視。 画像著作権: Daniel Jedzura / Shutterstock

バックグラウンド

急性呼吸器疾患 (ARI) は死亡の主な原因であり、5 歳未満の子供の重大な罹患率と関連しています。 ARI は、細菌、真菌、またはウイルスが原因である可能性があり、肺炎や細気管支炎などの合併症を伴う下気道感染症 (LRTI) の場合、通常、重度の症状が見られます。 二次感染は、上気道感染症 (URTI) の悪化に起因する可能性があります。

今日、ほとんどの ARI はウイルス性病因であり、重症急性呼吸器症候群コロナウイルス 2 (SARS-CoV-2) と季節性ヒト コロナウイルスが原因病原体として主要な位置を占めています。 ARI の病因に寄与する他のウイルスは、ライノウイルス、インフルエンザ、ヒトパラインフルエンザ (HPIV)、アデノウイルス、呼吸器合胞体ウイルス、非ライノウイルスエンテロウイルス、およびヒトボカウイルスです。

多くの ARI は自然に解決し、それらの管理には診断テストが必要ない場合があります。 これにより、原因物質、循環呼吸器疾患の知識、および疾患疫学、疾患干渉、および同時感染の理解に基づく正確な疾患発生率の記録が制限されます。

WBE は、感染症マーカーを宿す身体排泄物を含む複合生物学的サンプルを構成するため、地域社会における感染症の発生率に関する洞察を得るのに役立ちます。 このサンプル テストのモードでは、個別の調査や医療介入は必要ありません。 さらに、この方法では、コミュニティ レベルのデータ ソースで無症候性の感染を説明することもできます。

WBE は、病気の監視と、ポリオウイルス、 サルモネラ、A型肝炎、エンテロウイルス。 ただし、その広範な使用は実装されていません。

2019 年のコロナウイルス病 (COVID-19) のパンデミックにより、WBE は呼吸器疾患の記録を申請するようになりました。 病気の発生率を記録するこの方法の正確さは、COVID-19 の広くアクセス可能な臨床試験の期間中に証明されました。

研究

この研究では、ウイルス性呼吸器疾患の発生率と地域レベルでの循環を記録する際の WBE の有用性と精度をテストしました。

ここでは、検証済みの新しい加水分解プローブ ベースのリアルタイム ポリメラーゼ連鎖反応 (RT-PCR) アッセイは、呼吸器ウイルス ゲノムを検出するために開発されました。 週に 3 回収集された廃水の固形物は、COVID-19 パンデミックの間、17 か月にわたってテストされました。 呼吸器感染症の主要なウイルス病因は、主にテストされました。 ビス、 季節性ヒト コロナウイルス (229E、OC43、NL63、および HKU-1)、RSV A および B、インフルエンザ A および B、パラインフルエンザ (1-4)、メタニューモ ウイルス、およびライノウイルス リボ核酸 (RNA)。

結果

品質分析では、一貫した糞便強度と RNA 抽出効率が示されました。 RNA は、廃水サンプルでテストされたすべてのウイルスから検出されました。 中央値 インフルエンザ A、インフルエンザ B、および RSV A は検出されませんでしたが、これらのウイルスからのウイルス RNA は、サンプルのそれぞれ 28%、6%、および 14% で検出されました。

SARS-CoV-2 の濃度の中央値は 48000 cp/g でしたが、すべての濃度は 2021 年 2 月の研究開始時に最低でした。ウイルス RNA 濃度は 2022 年 1 月まで増加し、その後劇的に減少しました。

ウイルス RNA は、RSV B を除いて、オミクロン BA.1 波が通過するまで上昇し始めました。高いヒト コロナウイルス RNA 濃度は、他のすべてのウイルス (SARS-CoV-2 を含む) の濃度が比較的低いときに最初に再出現しました。

ほぼすべてのヒト コロナウイルス RNA は、2022 年 4 月以前にテストされた 9 つのサンプルのうち 7 つが OC43 のものでした。 一方、229E と HKU-1 は、それぞれ 10% 未満から 50% と 20 ～ 30% 以上に増加しました。

同様に、時系列にわたるサンプル 239 の各 HPIV (1、2、3、4A、および 4B) の RNA 濃度を測定しました。 4つのHPIVすべてからのRNAが存在しました。 HPIV 3 は、ほとんどの 240 サンプル (全 HPIV の 40 ～ 90%) を占めていましたが、各 HPIV 2 および 4B も 241 の 9 つのテストされたサンプルの 1 つを占めていました。 HPIV 1 および 4A は、総 HPIV 存在に最も寄与していません (中央値 >それぞれ 50% と 20% から 30% です。

テストでは、4 つのヒト パラインフルエンザ ウイルスすべてから RNA が検出され、HPIV 3 が優勢でした。テストされたサンプルの 1 つは、HPIV 2 および 4B 濃度も高く、HPIV 1 および 4A の寄与は最も低かった。

ウイルス病因の呼吸器感染症の州集計陽性率を廃水中のウイルス RNA 濃度と集計すると、両者の間に有意な関連性が確立されました。 さらに、B型インフルエンザを除くすべてのウイルスで正の相関が見られました。

ヒトコロナウイルスの中で、OC43が最も高い陽性率を示しました。 ヒト パラインフルエンザ ウイルスの中では、HPIV 3 が陽性率で優勢でした。 HPIV 2 および 4 は陽性率が低く、一方、HPIV 1 は臨床検体ではまれでした。

注目すべきは、ウイルス RNA 濃度が互いに相関し、SARS-CoV-2 の N 遺伝子濃度と相関していることです。これは、地域のモニタリング プログラムから得られたものです。 3 日間の平滑化廃水濃度のテストでは、インフルエンザ B および RSV A RNA は他のウイルス RNA 濃度と相関しませんでした。 さらに、ヒトコロナウイルスRNA濃度は、他のウイルスRNA濃度と相関していませんでした。

豊富な循環ウイルスを記録することは、病気の予防と管理の戦略を立てるのに役立ち、ウイルス感染の発生を封じ込めるのに役立つ可能性があります。 この情報は、適切な公衆衛生意識向上キャンペーンの計画にも役立ち、情報に基づいた意思決定と行動の修正を促進します。

*重要なお知らせ

メドレックスシブ 査読されていない暫定的な科学的報告書を発行しているため、決定的なものと見なしたり、臨床診療/健康関連の行動を導いたり、確立された情報として扱ったりするべきではありません。