wastewater monitoring: 病気の追跡における重要なツール

廃水に基づく疫学（WBE）は、下水を分析することで病気を追跡する方法だよ。この方法は1930年代からあったんだ。初期の研究では、ポリオウイルスが都市の下水に見つかることがわかり、それがコミュニティでポリオを特定するのに役立ったんだ。PCRや質量分析といった現代のツールのおかげで、廃水中の病気を検出するのが簡単になったよ。特にCOVID-19パンデミックの時期には、WBEがウイルスの広がりに関する重要な情報源となったんだ。

#WBEの台頭

WBEは2020年初頭のCOVID-19パンデミックの始まりに人気が出たんだ。多くの国がウイルスを追跡するために廃水を監視し始めたよ。イギリスでは、環境健康保護のためのモニタリングプログラム（EMHP）が設立され、下水中のSARS-CoV-2をチェックすることになったんだ。ピーク時には500以上のサイトが週に何度も監視されて、イギリスの約74%の人々をカバーしてた。

WBEがCOVID-19の追跡に受け入れられるようになると、研究者たちは他の病原体、例えばMPoxを引き起こすウイルスや人間の呼吸器ウイルス、抗微生物耐性に関連するものへの利用にも興味を示したんだ。

#病原体が廃水に入る方法

WBEが機能するためには、病原体が人間の廃棄物に入る必要があるんだ。これは通常、感染した人の feces や尿を通じて起こるよ。呼吸器ウイルス、特にCOVID-19を引き起こすウイルスは、腸で複製できるから feces にも見つかることがあるんだ。だから、これらのウイルスは大量に存在するわけじゃないから、特に患者数が少ない時は検出が難しいんだ。

一方で、ノロウイルスのような病原体は、感染した人の feces から大量に排出されることが多いよ。ノロウイルスは、世界的に見て胃腸炎の主要な原因だからね。このウイルスは汚染された食べ物や水を通じて広がることがあるし、病気の人からの大量の排出があるから、廃水監視はこのウイルスがコミュニティでどう広がっているかを理解するのに役立つんだ。

#廃水中のノロウイルス

研究によって、廃水サンプルを分析することでノロウイルスの広がりについて重要な情報が得られることが分かったんだ。先進的な技術のおかげで、研究者たちは様々なタイプのノロウイルスを効果的に測定・特定できるようになったよ。

イギリスのような先進国では、ノロウイルスの発生には通常明確な季節パターンがあって、冬にピークを迎えるんだ。でも、COVID-19パンデミックの間は、公衆衛生上の対策のためにノロウイルスの件数が大幅に減少したんだ。例えば、アイルランドでは2020-2021年の冬に牡蠣からのノロウイルスの有病率が前の年と比べて減少したんだ。

#PATH-SAFEプログラム

ここで話している研究は、PATH-SAFEプログラムの一部で、イギリスで食源性疾患と抗微生物耐性の追跡を改善することを目指していたんだ。目標は、WBEがコミュニティにおけるノロウイルスの有病率に関する情報を提供できるかどうかを確認することだった。研究者たちはEMHPプログラムからの既存のサンプルを利用して、廃水中のノロウイルスのレベルを監視するためのコスト効果の高い方法を適用したよ。

#サンプル収集

研究では、イギリスの152の下水処理場からの廃水サンプルを分析したんだ。これらのサンプルは2021年5月から2022年3月の間に収集されたよ。処理場は大規模な人口を対象にできる能力に基づいて選ばれ、最終的には約3400万人のデータを提供していたんだ。計画は、各処理場から2週間ごとに1つのサンプルを分析することで、時間と場所の両方を効果的にカバーすることだった。

#栄養素の測定

廃水サンプル中のアンモニアとリン酸の濃度が測定されたんだ。この測定は、サンプル収集から24時間以内に行われて、正確さを確保しているよ。使用された方法は、これらの栄養素を分析するための確立された技術に基づいているんだ。

#ウイルスの分析

ノロウイルスのレベルを分析するために、研究者たちはまず廃水サンプルからウイルスを濃縮し、その後RNAを抽出する必要があったよ。このプロセスでは、特定のコントロールを追加し、専門の試薬を使ってウイルス材料を精製するんだ。RNA抽出後、それはさらなるテストのために保存されたよ。

ノロウイルスのゲノグループIとIIは、この研究のために特別に設計された方法を使って定量化されたんだ。結果は、測定の正確さを確保するために標準の希釈系列と比較されたよ。

#データ分析

研究者たちは、廃水中のアンモニアとリン酸の濃度が関連しているかどうかを確かめようとしていたんだ。この目的のために、スピアマンの順位相関という方法と、栄養素レベル間の有意差を確認するための統計テストを使用したよ。

ノロウイルスのデータは、検出が難しいか、定量化のしきい値以下のサンプルを処理するために処理されたんだ。濃度は、より正確な表現のために流量と人口サイズに基づいて調整されたよ。

#ノロウイルス濃度の傾向

ノロウイルス濃度の時間による傾向を理解するために、データは2週間ごとにグループ化されたんだ。分析の結果、2021年夏にノロウイルスのレベルが上昇する傾向が見られた。これはCOVID-19制限の緩和と一致しているよ。一方で、2022年初頭には、いくつかの公衆衛生対策が戻ってきたことで下落傾向が見られたんだ。

研究者たちはノロウイルスの2つのゲノグループ間の違いも調べたよ。ゲノグループIIが一般的にはより広がっていることがわかったけれど、特定の地域では時と共にゲノグループIの人気も変化したんだ。

#ノロウイルスデータのローカル分析

時間の傾向を調べるだけでなく、研究者たちはノロウイルスのレベルが場所によってどう変わるかを見たんだ。分析により、イギリスの異なる地域には明確なパターンがあり、いくつかの地域ではノロウイルスの高いまたは低いレベルのクラスターが見られたんだ。

このローカル分析は、可能なアウトブレイクについての洞察を提供して、コミュニティ内での広がりを理解するのに役立ったよ。研究者たちはマッピングツールを使ってこれらのパターンを視覚化し、懸念される地域を特定したんだ。

#廃水と臨床データのリンク

最後に、研究は廃水監視の結果を報告されたノロウイルスの臨床ケースと比較したよ。データは、廃水中のノロウイルスレベルと報告されたケース数との間に有意な関係があることを示したんだ。これは、廃水を監視することがコミュニティの全体的な疾患負担を把握するための効果的な方法になり得ることを示唆しているよ。

#結論

この研究は、ノロウイルスや他の病原体を追跡する上での廃水分析の重要性を強調しているんだ。伝統的なケース報告が遅れがちな時期に、こうした監視が公衆衛生に関する貴重な洞察を提供できることを示しているよ。

廃水中に見つかる高いノロウイルスのレベルが、コミュニティ内でのその有病率の現実を反映していることを示唆しているんだ。サンプリング、分析、データの正規化の方法が改善されれば、WBEが公衆衛生ツールとしてもさらに効果的になれるかもしれないんだ。

病原体がどのように広がるかをよりよく理解し、廃水中のレベルを監視することで、公衆衛生の担当者たちは疾患監視と対応戦略を改善できるんだ。これは、臨床報告がアウトブレイクの範囲を完全に把握できていない状況で特に役立つから、コミュニティが公衆衛生を守るために情報に基づいた行動を取れるようになるんだ。