在纽约市废水中检测到新型SARS-CoV-2变体
先是德尔塔，然后是欧米克隆。最近几个月，最新的新冠病毒变种像野火一样在全球传播，导致许多科学家想知道下一个变种什么时候会出现。现在，科学家们可能离这个结论又近了一步。
包括密苏里大学分子微生物学和免疫学教授、病毒学家马克·约翰逊(Marc Johnson)在内的一个多机构研究团队，在纽约市公共下水道系统的废水样本中发现了至少四种导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒的“神秘”变种。他们的研究结果最近发表在自然通讯．
美国疾病控制与预防中心(CDC)表示，SARS-CoV-2等病毒可以通过获得突变不断进化。delta或Omicron等变体在其病毒序列中可能包含一个或多个突变，有助于将其与SARS-CoV-2的其他变体区分开来。
该研究的共同通讯作者约翰逊认为，研究结果表明，他们在纽约市发现的“神秘”突变可能与可能的动物起源有关。虽然这些来源尚未得到证实，但他认为一个可能的来源可能是经常出现在纽约市下水道系统的老鼠。
约翰逊说:“例如，我们仍然不知道奥米克隆的变体来自哪里，但它肯定来自某个地方。”“这些变种到处都在冒着泡，包括Omicron，它最终扩散到普通人群，造成了严重破坏。我们认为这些奇怪的血统可能是对COVID-19的下一个变种担忧的来源。”
寻找病毒突变
这个项目的想法始于2020年3月，当时纽约城市大学皇后学院病毒学家、生物学教授约翰·丹内希(John Dennehy)开始寻找不同的方法来分析COVID-19大流行的影响。纽约城市大学昆斯伯勒社区学院的副教授莫妮卡·特鲁希罗与丹内希分享了一项来自澳大利亚的研究，该研究描述了使用废水跟踪冠状病毒的传播，这促使特鲁希罗请求纽约市环境保护部门的官员派她来废水样品为了进行类似的工作。
2020年夏天，丹内希和特鲁希略与该研究的主要作者达维达·史密斯(Davida Smyth)合作。史密斯现在是德州农工大学圣安东尼奥分校的副教授，当时他在纽约的新学院。他们组建了一个研究团队，开始跟踪冠状病毒通过纽约市废水的传播。从那以后，该研究的共同通讯作者Dennehy发现了一些有趣的结果。当他在2021年3月文森特·拉卡尼洛(Vincent Racaniello)的播客《本周病毒学》(本周病毒学)上分享一些更不寻常的结果时，约翰逊碰巧在听。这是全国病毒学家的热门播客。
“我们在样本中观察到的突变在当时流传的任何已知序列中都不是典型的，”Dennehy说。
具有讽刺意味的是，约翰逊在对圣路易斯地区的一些废水样本进行分析后发现了一些不同寻常的结果，之后他同时联系了美国各地从事类似废水处理工作的各种研究人员。在播客中，他听到丹内希描述了他们的靶向方法，这与密苏里大学用于检测密苏里州SARS-CoV-2废水样本的方法恰好相同，但有一个关键区别——密歇根大学分析了更大的病毒基因组区域，以寻找可能的突变。在一周内，约翰逊将纽约废水的样本送到了密歇根大学进行进一步分析。
约翰逊说:“当我们第一次使用来自纽约市的样本时，我想看看它们是否具有与我在圣路易斯的一些样本中看到的相同的病毒序列。”“它们是不同的，但它们都在病毒q498的一个特定位置有相似的共同突变。令人惊讶的是，在大多数来自纽约市的样本中，Q498中的Q变成了Y，或者谷氨酰胺变成了酪氨酸。如果你查看数据库，就会发现过去没有，将来也不会有人类患者有这种突变。”
Dennehy认为一种可能的解释是一种叫做趋同进化的生物过程。
“密苏里州的动物不会和纽约市的同类动物交配，”丹内希说。“因此，病毒在每个地理区域的进化是相互独立的，但因为是同一种动物，病毒在两个地方看起来是一样的。例如，我们认为在南非产生Omicron变种的条件和在纽约产生我们的神秘变种的条件是一样的。作为一名生物学家，我认为三角洲病毒的传播是危险的，但奥米克隆病毒占领纽约市的速度是另一个水平。”
了解更广泛的影响
史密斯加入研究团队的部分原因是，她热衷于把科学从实验室里带出来，展示它如何通过更广泛的现实世界的影响加以应用。作为一名自豪的爱尔兰移民，她从职业生涯早期的生物学基础知识过渡到现在的追求自己的激情，让她的学生参与现实世界的健康问题，如抗生素耐药性和跟踪废水中的冠状病毒。
“我感兴趣的是，我们如何把我们所知道的应用到最需要的现实世界中，”史密斯说，他也是国家科学和公民参与中心的副主任。“在基于社区的公共卫生措施背景下，废水监测非常重要，我们有能力在决策、实践和干预可以实施的层面上传播卫生信息。废水监测是快速、廉价和公正的，因此，它有能力根据各种情况下的资源可用性来实施，特别是在资源有限的地区，如低检测和疫苗可用性。”
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