“经济适用型”防疫：给下水道做核酸
“鲜花会生锈，盐巴会腐烂。” 马尔克斯在《霍乱时期的爱情》中描写了这样一个壅塞着污水、灾病、贫穷的炎热城市，给人们留下了深刻印象。作者的笔触精准而富于概括性，污水、疾病、赤贫确实往往结伴而行，在许多欠发达地区，这种矛盾令防疫人员头疼不已。不过，在新冠疫情的催发下，也有科学家逐渐找到一种既经济又精准的方法——这次，他们把核酸检测的棉签伸向了下水道。
政府收集污水样本及进行检测
事实上，通过污水检测来追踪新冠病毒的蛛丝马迹，这项手段此前已有一定程度的探索运用。防疫人员从下水道中的生活污水中检测病毒是否存在以及数量水平，并尝试据此评估社区中的新冠疫情传播情况。但是，这类污水样本往往质量较低，检测效果较差。而低质量的检测数据也令防疫人员无法判断该社区内传播的是哪种新冠变异株以及其传播面大小，具有较大的局限性。
为解决这个问题，美国加州大学圣迭戈分校和斯克利普斯研究所的研究人员开发了一种方法——通过纳米颗粒技术使污水样本中的更多病毒RNA能够被有效测序，大幅提高了检测数据质量。以往的技术只允许对样本中不超过40%的病毒RNA 进行测序，而纳米颗粒方法则将这一比例提高到了近95%。
法国马赛，防疫人员在养老院下水道收集样本
此外，研究团队开发了一种名为“Freyja”的算法，用于识别样本中存在的新冠病毒变异株及其相对丰度。这种算法为每种变异株编码出了其特有的短RNA片段，并对污水样本中的遗传信息进行比对，从而识别出样本中存在的新冠病毒变异株种类。研究人员声称，只需两勺未经处理的污水，就可准确测定新冠病毒变异株。
从2021年2月开始，研究人员花了将近一年的时间收集污水样本以检测该方法的有效性。一个样本来源是圣迭戈州的一家污水处理厂，该厂处理着大约230万人产生的生活污水。另一个样本来源是加州大学圣迭戈分校内取得的污水。结果表示，研究人员率先在污水样本中检测到了新冠病毒的Alpha和Delta变体，在污水测出两周后当地才确诊第一例该变异株的阳性。Omicron变异株的传播也是同样的情况，研究人员在污水样本中检测到Omicron的时间领先第一例阳性确诊近十天。科学家们还根据污水样本的数据检测情况追踪了Omicron BA.1变异株在人群中的激增情况。可见，这种方法在监测社区疫情传播方面有着显著的时间优势。
此外，污水检测也可能找出常规检测漏掉的部分。在加州大学圣迭戈分校校园内，研究人员通过污水样本不断检测到Alpha、Delta和Epsilon变异株的存在（Epsilon主要在美国发现）。然而这些变异株已经在临床监测中消失了几周。显然，污水检测能够对疫情实现另一个角度的监控覆盖，并且是一个十分重要的角度。
但该方法也仍然存在局限，那就是收集样本-处理结果需要近两周的时间。澳大利亚昆士兰大学环境科学家Phong Thai表示，鉴于这么长的处理时间，要将该方法应用为针对特定变体的预警系统，可能还有一定的难度，“如果该工具要在公共卫生系统真正发挥作用，它必须能在几天内返回结果”。
一种低成本防疫的可能
污水检测最吸引人的地方不只在于其本身的检测效用。它有一个无可比拟的巨大优点，成本极低，可长期进行。本次研究中，科学家在对加州大学圣迭戈分校进行污水检测实验时，他们监测了校园内343座建筑物的废水样本，检查新冠病毒的感染迹象。每当污水样本呈阳性时，校方都会针对性给相应社区发送信息，鼓励受影响社区的师生接受检测和隔离。该校环境工程师Smruthi Karthikeyan表示：“你负担不起每天测试一万名学生” ，污水检测提供了一种廉价而有效的替代方案，可帮助发现校园内多达85%的病例。
污水检测提供了另一种防疫的选择，它不需要大规模的集中筛查，而是分社区式的进行诊断监测。因此其成本的节约不仅体现在检测支出本身，更体现在社会层面——免去了大规模的组织成本。显然，作为一种经济、长效的检测措施，污水检测具有无穷潜力。并且，在许多地区常规检测手段推行十分困难，民众对高强度的核酸检测并无热情。在这种局面下，有关当局更是迫切需要这种独立检测手段作为疫情防控的重要补充。
在该研究之前，污水监测就作为一种低成本的检测方式受到世界各地防疫组的青睐。在阿拉伯联合酋长国，研究人员通过测试飞机污水来确定入境航班是否载有受感染的乘客；中国香港，科学家通过监测公寓楼的污水，作为常规检测手段的重要补充；加拿大耶洛奈夫，卫生官员通过污水检测估测病毒变异株的入侵范围；澳大利亚昆士兰州，全州收集的污水样本都被送往布里斯班的一个实验室进行分析。荷兰等国家在污水检测预测新冠发展趋势方面做得尤其先进。
但是，超过七成的污水监测项目位于高收入国家，这项以节约成本为最大优势的技术并未普及至欠发达区域。这一方面是因为许多欠发达地区本身防疫工作进展缓慢，另一方面也是因为这些地区很可能没有成系统的污水处理设施。印度环境科学家Sudipti Arora表示，“在印度进行污水测试很困难，因为污水系统零落分散”， 且只有约三分之一的城镇有下水道网络。因此，想要将污水检测项目向更贫困的区域推广，还有不少难题需要克服。
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