下水道侦查，空气吸尘器科学家密切关注COVID-19

大卫·奥康纳认为，粪便可以告诉你很多关于你自己和你周围人的信息，而且有科学支持他的观点。

在分析威斯康星州卫生实验室今年早些时候收集的废水样本数据时，奥康纳和他的同事们发现了一种导致COVID-19的病毒的高度突变版本，称为神秘谱系。通过一些仔细的科学调查，他们能够追踪到一个单一来源的谱系。

神秘世系的奇特之处在于，通过一些未知的过程，它们产生了与关注的变体(如omicron)相同的spike基因突变，尽管它们不是这些或相关菌株的后代。科学家们对研究这些血统很感兴趣，这可能是下一个主要的COVID变体和大范围感染浪潮的起源。

“一个人进入废水的病毒怎么可能有许多相同的变化，这些变化是[欧米克隆变种]在传播到世界各地时花了两年时间才‘发现’的?”这是我们正在努力解决的大问题，”威斯康星大学麦迪逊分校病理与检验医学系教授奥康纳说。

这就是为什么他和他的团队如此热衷于追踪他们发现的血统，直到它的源头。他们的发现是11月1日在medRxiv上发表的一项研究的主题，也是最近在medRxiv上发表的一篇文章的重点自然今年9月。

“这就像CSI下水道一样，”奥康纳解释道。“我们有一张人孔位置的地图废水样品来源)，所以我们会从战略上尝试选择哪些可以让我们缩小来源。”

通过排除对神秘血统呈阴性的样本，并追踪地图上的阳性沙井，研究小组可以确定该血统被驱逐出的具体办公大楼。该团队的目标是测试办公室工作人员看看他们能不能确定是谁传播了这种独特的病毒

如果他们能找到这个人，他们可能就能更好地了解这种神秘世系的传染性，以及它是否能在肠道环境之外存活。

但这样做需要办公室职员自愿参加测试。大楼里的一些工作人员同意进行鼻拭子取样，但研究人员尚未在这些样本中发现相同的神秘血统。

这就提出了几个问题:具有神秘血统的人不是自愿进行鼻拭子取样的工人吗?病毒是否可在排泄物中检测到，而鼻道中却检测不到?或者，个体是否甚至在脱落病毒了吗?

追踪个人的下一步是收集办公室工作人员的粪便样本。

在威斯康辛州发现这种神秘的血统也让奥康纳想知道全国和世界上还有多少人有类似的突变，但传染性水平未知。他说，他可以想象这样一个世界，定期废水监测的基础设施一直存在，使科学家能够在不依赖个人检测的情况下获得社区感染率。

毕竟，COVID疲劳是真实存在的。寻求PCR检测的人越来越少，也许是为了避免用鼻拭子擦拭大脑的感觉，因为他们发现自己所在社区的检测可用性越来越少，或者像许多人一样，因为他们正在转变为大流行后的心态。

由于期望社区中的每个人都一直进行测试是不现实的，因此被动的社区测试(如废水采样)提供了一种愉快的媒介。另一种被动的方法也可能如此:用真空吸走漂浮在空气中的东西。

在大卫·奥康纳的大厅对面，另一位研究人员的实验室正在研究可能在学校和养老院等地方的空气中发现的呼吸道病毒。来见见谢尔比·奥康纳吧，她是威斯康星大学麦迪逊分校病理与实验室医学系的教授，碰巧也是大卫的妻子。

通过去年开始与赛默飞世尔的合作，谢尔比的实验室一直在与大卫的实验室合作，使用AerosolSense仪器来监测COVID-19的存在，这种仪器吸收空气，并将漂浮在泡沫盒上的物质捕获。

到目前为止，他们已经安装了设备公立学校戴维在威斯康辛大学麦迪逊分校的讲座，在那里他们收集一两天的空气，吞噬病毒和其他漂浮在周围的东西。

回到实验室，奥康纳和他们的团队用一种溶剂将海绵捕获的所有东西挤进管子里。

由于空气采样设备收集的不仅仅是病毒，研究人员随后会进行测试，看看是否存在潜在的令人担忧的病毒，并努力识别那些存在的病毒。

他们通过一个叫做测序的过程来做到这一点，在这个过程中，他们观察样本中可能存在的病毒遗传物质的基本组成部分，即核苷酸，以及它们串在一起的顺序。然后，这个有序的字符串可以用来识别团队在样本中看到的病毒。

测序可用于专门寻找COVID-19，但也可放大并识别可能存在于空气中的其他呼吸道病毒，如流感或其他未知病毒。能够既具体又广泛地观察，使研究人员有可能监测这些地方的空气，以发现可能导致未来疫情爆发的病毒。

“有趣的是，我们看到不同的病毒出现在不同的人群中，”谢尔比说。“例如，在大学校园里，我们在2021年底看到了流感，但在我们运行这些采样器的周边K-12学校，我们没有看到流感。”

战略性地放置这些设备可以帮助高风险社区为潜在的疾病爆发做准备，使他们能够采取缓解策略，帮助保持疗养院患者的安全和学校的开放。

他们的进一步研究也为跟踪和了解当地的感染率数据提供了机会。例如，研究人员可以为特定的建筑和交通繁忙的地区(如机场)创建一个仪表盘，这样访问或路过的人就可以更好地了解他们接触各种病毒的风险。

David和Shelby的研究的一个中心主题是开展科学研究，使数据对非科学家具有可操作性和影响力。尽管COVID - 19带来了疲劳，Shelby和David的团队仍继续与其他科学家和社区伙伴合作。

“当我们和一群像我们一样乐于互相帮助的人一起工作时，我觉得这真的很棒。通过这个过程，看到有多少人能够以社区为中心，真是太好了，”谢尔比说。

在奥康纳的理想世界中，每个机场和下水道系统都应该安装空气采样设备，不断收集数据，帮助公众更多地了解疾病风险。

但是，虽然这些技术正在远离科幻小说每天都在接近现实，奥康纳夫妇强调，人们继续使用我们已经拥有的有效缓解工具来防止COVID-19和流感等呼吸道疾病的传播是很重要的。戴口罩、定期洗手、生病时待在家里，了解最新的疫苗接种情况，这些都是人们可以采取的保护自己和彼此的措施。

谢尔比说:“在特定情况下，你仍然必须认识到自己的风险。”“即使科学家们尽了最大努力来预测他们能做的最好的事情，这仍然是生物学。有些事情我们无法控制，所以你还是得照顾好自己。”