研究小组认为基于废水的流行病学（WBE））研究对COVID-19疫情的早期预警有所帮助，因为WBE能够覆盖无症状感染人群和症状出现前的感染人群，并可在没有医疗偏见的情况下预测总体疫情状况。3月5日到4月23日，从日本石川县和富山县的四个污水处理厂不同时间点共收集了的27份进水废水样本，而在此期间，这些县的新冠肺炎确诊病例从几乎无确诊病例增加到每10万人中约20例。各样本中的SARS-CoV-2RNA通过RT-qPCR和RT-巢式PCR的方法检测，以对结果进行双重验证，并分析新冠病毒在废水中的阳性检出率与当地确诊病例数之间的相关性。
图1. 实验总体技术路线
图2. RT-qPCR和RT-巢式PCR实验所采用的引物探针信息
在RT-qPCR实验中，为了确保检测结果的准确性，实验人员制备了含有新冠病毒靶序列的阳性标准品并按照10倍梯度稀释获得系列阳性标准品(浓度范围为1.0×100至1.0×106拷贝/反应)，进行荧光定量PCR扩增后得到标准曲线。实验结果表明，每次qPCR检测1.0×101拷贝/反应的标准品都显示阳性，NTC均为无Ct值，说明每次qPCR检测的定量检出限至少在1.0×101拷贝/反应，而且即使低于1.0×101拷贝/反应的样品，也可有效检出（有Ct值）。如果废水样本的Ct值结果对应于>1拷贝/反应，则可以认定该样本为SARS-CoV-2阳性。根据研究发现，当每10万人中确诊病例达到1-100例时，在城市废水中就能检测到SARS-CoV-2。当每10万人中确诊的SARS-CoV-2病例总数低于10时，SARS-CoV-2的检出率较低（20份样本中3份阳性），而当每10万人中确诊的SARS-CoV-2病例总数超过10例时，阳性的检出率就会明显提高（7份样本中有4份阳性）。研究的结果还表明，每10万人的病例数低于1时SARS-CoV-2在废水样品中也有可能检出，只是检出率明显变低。
图3. 新冠病毒每10万人的确诊病例数与废水中阳性检出率的相关性
考虑到确诊病例数不一定反映该时间点的实际感染患病情况，作者提出废水阳性检出情况应该与实际感染患病病例的相关性更好，后续计划将进一步积累感染病例数与废水浓度之间关系的数据，以便为新冠疫情的预警和监控提供更多有效的信息。
与咽拭子、唾液、血液、肺泡灌洗液等病人样本相比，城市废水因其杂质多、病毒含量低而大大增加了病毒有效检测的难度。在此次研究中，日本研究小组选择德国耶拿公司的高灵敏度荧光定量PCR仪qTOWER3来进行废水中新冠病毒的检测，在如此苛刻的实验条件下，qTOWER3不负重任，不仅检测结果准确稳定，更是发挥灵敏度高的优势，获得低至几个拷贝/反应的检测结果。
德国耶拿qTOWER3系列荧光定量PCR仪，助力新冠病毒检测
1、 检测灵敏度高，有效防止检测结果假阴性：
1） 独有的白色、蓝色、绿色、红色四个高能长效LED固态光源，高强度覆盖荧光PCR多重检测的全光谱范围，对于低丰度的样品检测可有效激发其荧光信号，灵敏度大大提高，减少假阴性
2） 高敏的通道式光电倍增管检测器，对采集的荧光信号有放大作用，提高检测灵敏度
2、 检测速度快：镀金纯银样品槽，最大升温速率可达8 ℃/s，可在1h内完成新冠病毒的检测
3、 检测结果稳定可靠：优异的温控性能实现温度准确性±0.1 ℃，结合8道光纤的信号采集系统，没有边缘效应，能提供稳定可靠的检测结果
4、 软件直观友好：提供中文操作和分析软件，界面友好，操作方便，且能出具中文检测报告
5、 结果判读方便：新冠病毒检测试剂盒大多为多重检测，多重扩增曲线同时显示在一个界面，对结果的判读方便清晰
6、 静音运行：仪器运行时非常安静，能为实验人员提供安静舒适的工作环境
7、 仪器免校正，安装方便：仪器为整机一体化设计，现场无需安装任何附件，仪器出厂前完成所有光学校正和测试，运输过程有专门的运输锁固定，在客户端无需再现场校正，拆箱即用
8、 长期售后保障：对仪器的光学元器件提供十年质保，为顺利开展繁重的检测工作提供售后保障
9、 开放的平台：适用于市面上各种新冠病毒检测试剂盒，耗材也无特殊要求，标准96孔板或8联管都可以适用
废水中检测新冠病毒文章的原文链接：
https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.06.09.20126417v2
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