全球性的新冠疫情已经延续了一年多时间，多项研究已证明，在新冠肺炎患者排泄物中存在大量病毒基因组，病毒基因最终会混入废水中，这就是基于废水研究新冠流行病学的理论依据。从污水处理厂废水中检测新冠病毒，无异于把大量的城市居民样本进行混检，与实验室的5-10个样本混检相比，废水检测是超级大混检，能为疫情防控提供早期预警，以及病毒的早期溯源，考虑到无症状群体的存在，能将无症状群体纳入监测范围的废水检测显得尤为重要，可以提供更多的更早的溯源信息。
污水成分复杂，病毒含量低，对其进行新冠病毒检测无异于“大海捞针”，是个巨大挑战，但如果方法得当，检测手段先进，这“大海捞针”其实并不难，下面我们一起来看一下，如何从污水中高灵敏度地快速检测到新冠病毒。该方案已经成功应用在德国Emschergenossenschaft /Lippeverband水务公司实验室。
一、 样品采集和富集
图1. 污水采集和样品富集流程
污水采集和样品富集的步骤：
1、使用自动水质采样仪CSF48在24小时收集污水（如：每5min收集50ml，一共收集14.4升污水）。
2、将污水分装成100 ml/份。
3、用30%盐酸调节污水pH值至3.5-4.0。
4、用孔径0.45 μm的混合纤维素酯膜的电负性过滤膜高压过滤污水。
5、过滤物通过快速匀浆器SpeedMill Plus配合钢珠来快速破碎匀浆2min。
6、10000 rpm离心2 min，采集400 μl上清液进行下一步的核酸提取。
二、 新冠病毒核酸提取
采用自动核酸提取仪InnuPure C16 touch，加上配套的InnuPREP AniPath DNA/RNA kit-IPC16提取试剂盒，无需太多人工参与，可标准化地来快速完成病毒核酸的提取，每份样品的最终产物洗脱体积为100 μl。
图2. SARS-CoV-2的自动核酸提取流程
三、荧光定量PCR检测
在快速荧光定量PCR仪qTOWER3G 上进行新冠病毒核酸检测，采用的检测试剂盒为IDEXX公司的Water SARS-CoV-2 RT-PCR Test检测试剂盒。设置qPCR反应程序如下：
图3. 在qTOWER3G荧光定量PCR仪软件设置的反应程序
IDEXX的检测试剂盒是双重反应，FAM通道检测SARS-CoV-2的N1和N2基因，HEX通道检测人类RNase P基因作为内质控，除待测样品外，同时检测阳性对照PC（阳性对照原液以及10倍稀释液）以及 NTC。
我们以其中7个样品（样品编号为A-G）为例来看一下检测结果。
图4. FAM通道的检测结果：绿色和棕色扩增曲线为阳性对照原液以及10倍稀释液，其他扩增曲线为待测样品。
图5. HEX通道的检测结果：绿色和棕色扩增曲线为阳性对照原液以及10倍稀释液，其他扩增曲线为待测样品。
表1. A-G 7个污水样品以及阳性对照、NTC的Ct值结果
四、结论
基于阳性对照所有Ct值均小于36，NTC的结果都是无Ct值，以及所有样品在HEX通道都有内质控的有效扩增等信息，可确定本次检测结果有效。其中，样品A、F、G的FAM通道，2个复孔的Ct值都小于36，且具有典型的S型扩增曲线，可判定为SARS-CoV-2阳性，其他4个样品，2个复孔都无Ct值，可判定为SARS-CoV-2阴性。
现在全球新冠疫情还未得到有效控制，国内疫情也有多点散发的情况，德国耶拿的“从污水中检测新冠病毒的高效解决方案”能为极具挑战性的污水新冠病毒检测带来有力保障，助力新冠疫情的早期预警和溯源监控。
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