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Die Abwasserüberwachung wurde erweitert, um das Vorhandensein von Affenpocken zu erkennen

Ein laufendes Programm, das Abwasser auf das Vorhandensein von SARS-CoV-2 überwacht und das spätere Anstiege von COVID-19-Fällen in San Diego effektiv vorhergesagt hat, wurde erweitert, um das Vorhandensein von Affenpocken zu erkennen.

Seit dem ersten bestätigten Fall von Affenpocken in Kalifornien Ende Mai sind die gemeldeten Fälle im Bundesstaat und im ganzen Land stetig gestiegen, jetzt auf fast 100 in San Diego County und mehr als 1.300 in Kalifornien.

Am 1. August 2022 erklärte der Staat den öffentlichen Gesundheitsnotstand; Am nächsten Tag folgte San Diego County. Am 4. August 2022 wurde ein öffentlicher Gesundheitsnotstand auf Bundesebene ausgerufen, wobei landesweit mehr als 7.000 Fälle gemeldet wurden. Es ist erst der fünfte nationale Notstand dieser Art seit 2001. Die Nation befindet sich wegen der Coronavirus-Pandemie weiterhin im Ausnahmezustand.

Die Überwachung und Prüfung auf das Affenpockenvirus ist eine relativ einfache Ergänzung zum aktuellen Abwasserüberwachungsprogramm für SARS-CoV-2, sagte Rob Knight, PhD, Professor und Direktor des Center for Microbiome Innovation an der University of California San Diego.

Aber mit einer Wendung.

Es ist derselbe Prozess wie bei der qPCR-Überwachung von SARS-CoV-2, außer dass wir auf einen anderen Virus getestet haben. Monkeypox ist ein DNA-Virus, daher ist es eine kleine Überraschung, dass unser für SARS-CoV-2, das ein RNA-Virus ist, optimiertes Verfahren so gut funktioniert.“

Rob Knight, Professor und Direktor, Center for Microbiome Innovation, University of California San Diego

Die Forscher begannen im Mai damit, mit der Möglichkeit zu experimentieren, dass ihr Test mit beiden Virustypen funktionieren könnte, und begannen Anfang Juni mit der Überwachung des Abwassers aus der Kläranlage Point Loma, die 2,2 Millionen Einwohner von San Diego versorgt, auf das Vorhandensein des Affenpockenvirus.

Der erste positive Indikator trat am 10. Juli 2022 bei Werten nahe der Nachweisgrenze auf: 10.565,54 Viruskopien pro Liter Abwasser. Die Werte sind seitdem dramatisch gestiegen, leicht gestiegen und gefallen, aber mit einem aktuellen Höchststand von 189.309,81 Viruskopien pro Liter Abwasser am 2. August 2022 tendenziell steigend.

Knight sagte, es bleibe abzuwarten, ob die Überwachung der Affenpockenvirusbelastung im Abwasser zukünftige Infektions- oder Fallraten vorhersagen könne.

„Wir wissen noch nicht, ob die Daten einen Anstieg der Fälle wie bei COVID vorhersehen werden“, sagte er. „Es hängt davon ab, wann das Virus aus dem Körper ausgeschieden wird, im Verhältnis dazu, wie schlimm die Symptome sind, die dazu führen, dass Menschen Hilfe suchen. Dies ist im Prinzip für jedes Virus anders, obwohl in der Praxis Abwasser für mehrere Viren vorhersagbar zu sein scheint.“

Und das System ist noch nicht eingerichtet, um Affenpockengenome zu sequenzieren, eine Notwendigkeit, um neu auftretende Varianten zu erkennen. Aber im Allgemeinen sagte Knight: „DNA-Viren entwickeln sich viel langsamer als RNA-Viren, daher würden wir nicht erwarten, dass Varianten entstehen und sich so schnell ausbreiten.“

Christopher Longhurst, MD, Chief Medical Officer der UC San Diego Health, sagte, die Affenpocken-Überwachung sei eine wichtige Innovation bei dem, was er „vorausschauende Überwachung“ nannte.

„Steigende Mengen von Affenpocken im Abwasser korrelieren eindeutig mit der zunehmenden Verbreitung dieses Virus. Erkennung und Überwachung werden uns helfen, auf Situationen aufmerksam zu machen, bevor sie zu Krisen werden, und den Gesundheitssystemen und Behörden Zeit geben, um zu reagieren, sich vorzubereiten und zu handeln.“

Wilma Wooten, MD, MPH, Gesundheitsbeauftragte des San Diego County, stimmte zu: „Wie wir bei COVID-19 gesehen haben, kann es als zusätzliches Fenster dafür dienen, wie sich ein Virus durch unsere Gemeinde bewegt und wie sie sich darauf auswirkt. Der Bezirk schätzt die Arbeit von allen Partnern und freut sich auf unsere weitere Zusammenarbeit, um Bedrohungen der öffentlichen Gesundheit entgegenzuwirken.“

Beweise und Erfahrung

Mit SARS-CoV-2 infizierte Personen scheiden das Virus in ihrem Abfall aus, noch bevor sie Symptome von COVID-19 zeigen. Diese Tatsache spornte Ende 2020 die Entwicklung des ersten Abwasser-Screening-Programms an, als Forscher der UC San Diego und der UC San Diego Health eine ehrgeizige Zusammenarbeit begannen, um Abwasserproben auf dem gesamten Campus mithilfe von automatischen Probenahmerobotern für die anschließende Analyse zu sammeln. Das Programm wurde entwickelt, um die Schüler sicher auf den Campus zurückzubringen.

Die Abwasserüberwachung und -sequenzierung wurde schließlich auf die Region ausgeweitet.

Im Mittelpunkt dieser Bemühungen stand SEARCH (San Diego Epidemiology and Research for COVID Health), ein Konsortium aus Wissenschaftlern der UC San Diego, Scripps Research und dem Rady Children’s Hospital-San Diego, das mit Beamten des öffentlichen Gesundheitswesens von San Diego County und anderen zusammenarbeitet.

Ebenfalls beteiligt: ​​Das Labor Expedited COVID IdenTification Environment (EXCITE), eine Zusammenarbeit von Knight; Louise Laurent, MD, PhD, Professorin in der Abteilung für Geburtshilfe, Gynäkologie und Reproduktionswissenschaften; und Gene Yeo, PhD, Professor für zelluläre und molekulare Medizin, beide an der UC San Diego School of Medicine.

„Aufbauend auf dem Erfolg von SEARCH in den letzten Jahren ist es fantastisch zu sehen, wie die Abwasserüberwachung hier in San Diego erweitert wird, um auch Affenpocken einzubeziehen und gleichzeitig ein flexibles System für zukünftige menschliche Krankheitserreger zu schaffen“, sagte Kristian Andersen, PhD, Professor bei Scripps Research. „Diese Arbeit ist nur dank der engen Zusammenarbeit zwischen der UC San Diego, Scripps Research und der Grafschaft San Diego möglich. Sie setzt wirklich einen Standard für effektive Partnerschaften zwischen öffentlicher Gesundheit und Hochschulen für das Land.“

Im Juli veröffentlichten Mitarbeiter von SEARCH einen Bericht in der Zeitschrift Nature, in dem sie den Erfolg der Abwassersequenzierung und Viruserkennung beschrieben und berichteten, dass das Programm neue virale „Besorgnis erregende Varianten“ bis zu 14 Tage vor herkömmlichen klinischen Tests effektiv identifizierte und zuverlässig zur Vorwegnahme verwendet werden konnte bevorstehenden Anstieg der lokalen Infektions- und Fallzahlen.

Eine früher veröffentlichte Studie schätzte, dass die Abwasserüberwachung eine Früherkennung von 85 Prozent der COVID-19-Fälle auf dem Campus der UC San Diego ermöglichte, was effektivere Minderungs- und Präventionsbemühungen ermöglichte.

Forscher gaben an, dass sie die Möglichkeit prüfen, dem Abwasserüberwachungsprogramm weitere Krankheitserreger hinzuzufügen, darunter das Poliovirus, das in Teilen der Vereinigten Staaten wieder aufgetaucht ist.

„Es ist ziemlich einfach, dem Prozess neue Krankheitserreger hinzuzufügen“, sagte Dr. Smruthi Karthikeyan, Umweltingenieur und Postdoktorand in Knights Labor, der die Abwasserüberwachung an der UC San Diego beaufsichtigt hat. „Es ist kurzfristig machbar. Wir können in derselben Bearbeitungszeit weitere Informationen erhalten.“

Quelle:

Universität von Kalifornien – San Diego

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