随着H5N1禽流感在美国牛群中悄然传播，废水检测可能是关键

一年多前，密苏里大学的马克·约翰逊（Marc Johnson）博士开发了一种探针，用于检测城市废水中的H5甲型禽流感病毒（IAV）遗传物质，因为他预计它会开始在常规监测中出现，而不是来自牛。

“这个牛的东西，偷偷溜到我们身上，”他告诉CIDRAP新闻。 “如果这个[调查]在全国范围内实施，我们早在二月份就会在废水中知道这一点，他们可能会更早地得到盖子。令人惊讶的是，它在没有人知道的情况下变得如此普遍。

但当时该探测器尚未投入使用，因为直到3月下旬一些牛开始出现症状时，H5N1才被发现。

低成本的实时选项

约翰逊说，废水监测从市政污水处理厂开始，这些污水处理厂为绝大多数人口超过10,000的城市提供服务。例如，在密苏里州，污水处理厂为大约60%的人口提供服务。

处理厂操作员每 15 到 30 分钟从水中收集一次复合样品，并将它们送到实验室，在那里进行浓缩并提取病毒 RNA 或 DNA 进行测试。低成本的测试可以告诉存在多少病毒或病毒片段并识别毒株。

甲型流感病毒既能感染动物，又能感染人类，是所有全球流感流行的罪魁祸首。H5N1的高致病性禽流感（HPAI）毒株出现在1990年代后期，它开始在野生鸟类和家禽中广泛传播，也感染了人类。

对潜在的人畜共患疾病尤为重要

3月下旬，在有流感样症状的奶牛中发现了2.3.4.4b H5N1分支。从 2022 年开始，在美国和其他国家/地区广泛爆发的野生鸟类、家禽和一些野生哺乳动物中已经发现了它。今年4月，美国农业部（USDA）动植物卫生检验局（APHIS）公布了239个与奶牛疫情有关的基因序列。

从那时起，在超市的五分之一的美国巴氏杀菌牛奶样品（但不是酸奶油、干酪或碎牛肉）中检测到病毒性H5N1 RNA（非传染性病毒）。报告了一例人类感染病例（美国第二例记录在案的病例）发生在一名在奶牛场工作的男子身上。该男子患上了结膜炎，但没有出现其他症状，此后已康复。 上一例人类病例涉及2022年4月科罗拉多州的一名家禽工人。

上个月，埃默里大学的研究人员使用基于水解探针的逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）测量了H5N1 2.3.4.4b爆发中心附近的三个德克萨斯州哨兵处理厂废水中的H5浓度。

这些工厂（两家在阿马里洛，一家在达拉斯）是从15个设施中选出的，这些设施在典型的流感季节之后的3月和4月显示出IAV的二次发作。含有动物粪便（包括牛奶副产品）的工业排放物已排放到阿马里洛设施的废水中。

“如果这些下水道中的乳制品行业活动是废水中H5的主要来源，这表明在送往这些设施的牛奶的牛中可能存在额外的，未识别的爆发，因为受感染动物的牛奶需要从食物供应中转移，”该研究的作者写道。

H5在3月中旬之前无法检测到，但随后迅速达到了与IAV M基因相似的浓度 – 流感病毒传播性的指标 – 这是废水中有史以来最高的记录之一。与此同时，德克萨斯州相关公共卫生地区与流感相关的急诊科就诊人数正在下降。

“这些结果表明，废水监测是监测某些动物病原体的可行方法，并且可以提供检测的前沿，这对于像高致病性禽流感这样具有人畜共患潜力的疾病尤为重要，”该研究的作者写道。

明尼苏达大学传染病研究与政策中心（CIDRAP）主任迈克尔·奥斯特霍尔姆（Michael Osterholm）博士，公共卫生硕士，CIDRAP新闻出版商表示，测试没有动物相关污水摄入的废水系统可以作为人类疾病的哨兵。

“有些系统没有动物输入，所以如果它们显示峰值，它可能会显示人类传播的证据，”他说。他补充说，像这样的一些系统现在可能正在对此进行测试，但他还没有看到数据。

随时间推移跟踪突变

世界卫生组织动物和鸟类流感生态学合作中心主任、田纳西州纳什维尔圣裘德儿童研究医院研究员理查德·韦比博士说，对废水和超市牛奶样本的监测很有价值。“它让我们对病毒是否也在变化有所了解，而不必进入农场的污染环境，”他说。

约翰逊说，对服务于肉类加工厂的废水处理厂进行监测也可能是有用的。“我们以前见过这种情况，我们会看到被屠宰的动物的病毒出现在城市废水中，”他说，并补充说它可能会寻找溢出到猪或其他动物身上。“这样做的好处是——这有点恶心——但病毒在哪个隔间并不重要，它最终会进入废水。

约翰逊说，大多数呼吸道病毒，例如导致 COVID-19 的 SARS-CoV-2，与肠道（肠道）病毒不同，一旦它们穿过胃肠道就不具有传染性，因为它们对酸度水平的变化很敏感，并补充说他无法从废水中培养感染性 SARS-CoV-2 病毒（见下面的侧边栏）。

H5N1似乎也是如此，它也是一种呼吸道病毒。