Forscher testen Seewasser in Halifax auf Viren, um ein verbessertes Erkennungsgerät zu demonstrieren

Als Emalie Hayes und ihre Kollegen begannen, nach Möglichkeiten zu suchen, Abwasser auf das COVID-19-Virus zu testen, ahnte sie noch nicht, dass das einfache, kostengünstige Gerät, das sie entwickelt hatte, am Ende weltweit zum Nachweis des Erregers in Wassersystemen eingesetzt werden würde.

Der Ph.D. Der Kandidat für Bauingenieurwesen hatte auch nicht damit gerechnet, dass der 3D-gedruckte, poröse Ball zum Nachweis von Viren in Süßwasserseen verwendet werden könnte.

Aber Hayes und die Masterstudentin Madison Gouthro haben herausgefunden, dass das angepasste passive Probenahmegerät eine Reihe von Viren erkennen kann, darunter SARS-CoV-2, Influenza, Respiratory-Syncytial-Virus, Norovirus, Adenovirus, Enterovirus und Rotavirus – die alle in gefunden wurden ein belebter Freizeitsee in Halifax, der bei Schwimmern und Bootsfahrern beliebt ist.

Das Paar setzte die kugelförmigen Käfige, die mit körniger Aktivkohle (GAC) als Sammelmedium ausgestattet waren, letztes Jahr über drei Monate im gesunden See ein, um zu sehen, ob sie acht spezifische Viren entdecken würden.

Sie waren von den Ergebnissen überrascht: Die Geräte registrierten alle sieben Viren, wobei Adenoviren am häufigsten vorkamen.

„Diese erste Arbeit zeigt, dass wir diese Viren erkennen können, daher denken wir, dass die zukünftigen Forschungsmöglichkeiten spannend sein könnten und den Ton für Forschungsmöglichkeiten angeben, die tiefgreifend für das Verständnis von Viren in unserem Wasser sind“, sagt Hayes.

„Während wir weiter optimieren, könnten wir auf lange Sicht dazu beitragen, die Informationen, die wir öffentlichen Gesundheitsbehörden zur Verfügung stellen, zu verbessern. Und dies könnte neben Süßwasser auch für viele andere Quellen nützlich sein, etwa für Grundwassersysteme und Rohwasservorräte. Das ist spannend.“

Wie sind die Viren dorthin gekommen?

Die Proben wurden an zwei Stellen im See entnommen, die sich in einem Stadtgebiet befanden, das von Wohn- und Gewerbeimmobilien, Freizeitkanu- und Kajakanlagen sowie mehreren Straßen umgeben war. Es sind keine Abwassereinträge in den See bekannt. Die Passivsammler wurden jeweils eine Woche lang von einem Schwimmdock neben einem beliebten Strand und an einem anderen Ort nahe der Wasserkante aus eingesetzt. Anschließend wurden sie durch neue ersetzt, während der GAC auf die Viren getestet wurde, wobei dieselbe QPCR-Erkennungsstrategie wie bei einem COVID-Test zum Einsatz kam.

Das Team nahm auch Wasserproben von denselben Standorten, um zu sehen, ob sie dieselben Viren einfingen, und stellte fest, dass der Passivsammler eine viel höhere Erkennungsrate für alle Viren aufwies.

Gouthro, die die Probenehmer im Rahmen ihrer Abschlussforschung eingesetzt und viele der Probenehmer analysiert hat, sagte, es sei noch nicht klar, wie die Viren in den See gelangten, aber sie könnten auf direkten menschlichen Einfluss durch Freizeitnutzung und Abfluss zurückzuführen sein durch Regenereignisse oder unterirdische Einleitungen aus Klärgruben.

„Das ist eine große Frage, der wir nachgehen wollen. Wir sind uns im Moment nicht ganz sicher, aber es gibt viele Mechanismen, die dafür sorgen könnten, dass sie in das Wassersystem gelangen“, sagte sie. „Das ist eine großartige Lernerfahrung. Und es fühlt sich an, als würden wir zu einer Gemeinschaft beitragen, der wir schon seit so vielen Jahren angehören.“

Menschliche Viren können in Süßwasserumgebungen wie Seen ein ernstes Gesundheitsrisiko darstellen. Dennoch kann es schwierig sein, ihre Anwesenheit und Häufigkeit zu erkennen, da die derzeitigen Methoden begrenzt, zeitintensiv und kostspielig sind. Es ist nicht klar, welche Auswirkungen diese Viren auf die menschliche Gesundheit haben, aber einige können mit wasserbedingten Magen-Darm-Erkrankungen in Verbindung gebracht werden.

Es wird geschätzt, dass die meisten menschlichen Viren – mehr als 85 % – bekanntermaßen nicht enterisch sind, wie SARS-CoV-2 und Influenza, die sich nicht im Darm ansiedeln oder sich dort vermehren.

Wir verändern die Art und Weise, wie wir Viren verfolgen

Die COVID-19-Pandemie hat gezeigt, wie wichtig die nicht enterische Virusverfolgung in Wasserumgebungen, insbesondere in Abwasserabwässern, ist, um das Schicksal, den Transport und die Infektiosität von Atemwegsviren in Umweltreservoirs zu verstehen.

„Dieses Forschungsergebnis hat das Potenzial, Virenüberwachungsprogramme für Freizeit- und Trinkwasserquellen zu verändern. Viren werden in Seen und Flüssen aufgrund unzureichender Probenahme- und Nachweisprotokolle derzeit nicht erkannt oder einfach nicht gemessen“, sagt Dr. Graham Gagnon, Direktor des Zentrum für Wasserressourcenstudien (CWRS) in Dal.

„Unser Team konnte RSV, Influenza und SARS-CoV-2 in Mengen nachweisen, die zuvor nicht nachgewiesen wurden. Ich hoffe, dass die Community mit dieser Arbeit das Vorkommen dieser Viren besser verstehen kann, was letztendlich zu einer verbesserten Bewertung führen wird.“ Quellen und Auswirkungen.

Die Forscher, die kürzlich veröffentlicht ihre Erkenntnisse in Wissenschaftliche Berichtegeben an, dass sie die Seen in der Umgebung weiterhin überwachen und ihre Erkennungsmethode verbessern.

Das innovative Projekt wird von der Stadtverwaltung aufmerksam verfolgt.

„Wir freuen uns darauf, die Auswirkungen dieser Forschung auf die Qualität des Freizeitwassers und die Freizeitaktivitäten im See besser zu verstehen“, sagt Emma Wattie, Umweltmanagerin der Halifax Regional Municipality.

„Wir freuen uns darauf, mehr über die Auswirkungen darauf zu erfahren, wie wir die Bewegung von Viren durch die Umwelt verfolgen.“