रोबोट आपके शौप के माध्यम से बहने से COVID-19 के प्रकोप की भविष्यवाणी कर रहे हैं

एरिक जेपसेन

चाबी छीनना

• COVID-19 के लिए अपशिष्ट जल का परीक्षण संभावित प्रकोपों ​​को ट्रैक करने का एक प्रभावी तरीका है।
• एक बेहतर विधि के लिए धन्यवाद, इस प्रकार की निगरानी तेजी से, अधिक कुशलतापूर्वक और सस्ती की जा सकती है।
• इस प्रक्रिया में सुधार सीवर और सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट के दर्जनों नमूनों को केवल एक मुट्ठी भर के बजाय हर दिन परीक्षण करने की अनुमति देता है।
• भविष्य में अन्य वायरल के प्रकोपों ​​का पता लगाने और उन्हें ट्रैक करने के लिए रैपिड अपशिष्ट जल परीक्षण का भी उपयोग किया जा सकता है।

महामारी की शुरुआत में, वैज्ञानिकों ने COVID-19 के प्रकोप के लिए चेतावनी प्रणाली के रूप में अपशिष्ट जल का रुख किया। वायरस की मौजूदगी के लिए अपशिष्ट जल के नमूनों का परीक्षण एक इमारत या उस क्षेत्र में एकलिंग में उपयोगी साबित हुआ जहां COIDID-19 पहले से ही मौजूद है। यदि वाहक स्पर्शोन्मुख हैं। कॉलेज से लेकर स्थानीय समुदायों तक हर जगह इस पद्धति को लागू किया गया है।

लेकिन इस विधि का एक महत्वपूर्ण दोष है: इसकी गति। अब, सैन डिएगो (यूसीएसडी) स्कूल ऑफ मेडिसिन में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय की एक टीम ने पता लगाने की प्रक्रिया को तेज करने और अधिक तेजी से सटीक डेटा प्रदान करने का एक तरीका ढूंढ लिया है।

मूल प्रक्रिया धीमी थी क्योंकि अपशिष्ट जल या मल के नमूने पतला होते हैं और उन्हें केंद्रित किया जाना चाहिए, जो कई संसाधनों का उपयोग करता है और यूसीएसडी स्कूल ऑफ मेडिसिन के एक पर्यावरण इंजीनियर और पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता, स्मृद्धि कार्तिकेयन, पीएचडी, वेनवेल को बताता है। कार्तिकेयन इस महीने पत्रिका में प्रकाशित प्रक्रिया की एक रिपोर्ट पर प्रमुख लेखक हैंmSystems.

प्रक्रिया में तेजी

नाक के स्वाब के विपरीत, जो बलगम का एक छोटा सा नमूना लेता है, एक नाली या सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट से एक अपशिष्ट जल का नमूना पतला हो जाता है, जो नाली के नीचे जाने वाली हर चीज के साथ घिस जाता है।

अपशिष्ट जल के नमूनों को केंद्रित करने की आवश्यकता है ताकि SARS-CoV-2, वायरस जो COVID-19 का कारण बनता है, यदि मौजूद है, तो इसे खोजना आसान है। लेकिन उन नमूनों को ध्यान केंद्रित करने और वायरस से आरएनए खोजने के लिए एक तेज विधि की आवश्यकता थी। शोधकर्ताओं को विशेष रूप से एक ऐसा तरीका खोजने में दिलचस्पी थी जो कई नमूनों पर एक साथ किया जा सके और सटीक, उसी दिन परिणाम दे सके।

इस प्रक्रिया को तेज करने के लिए, कार्तिकेयन और उनकी टीम ने कुछ रोबोट सहायता की ओर रुख किया, जो पहले से ही उसकी प्रयोगशाला में थी। महामारी शुरू होने से पहले, उनके शोध ने पेट के माइक्रोबायोम पर ध्यान केंद्रित किया, अध्ययन का एक क्षेत्र जिसमें सीवेज के नमूनों की जांच भी शामिल है। उस प्रणाली को संशोधित करके, वे अपशिष्ट जल के नमूनों से आरएनए को तेजी से निकालने और सीओवीआईडी ​​-19 के हस्ताक्षर जीन की खोज के लिए पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर) चलाने में सक्षम थे।

अपशिष्ट जल निगरानी के लिए पहले इस्तेमाल की जाने वाली प्रणालियों में, पानी के नमूनों को निस्पंदन या वर्षा के तरीकों का उपयोग करके केंद्रित किया गया था, जिसमें परीक्षण चलाने के लिए समय और कई संसाधन लगे थे।

इसके बजाय, यह उच्च-थ्रूपुट प्रणाली चुंबकीय मोतियों का उपयोग करती है जो वायरस के बिट्स के लिए अधिमानतः लिंक करती है, कार्तिकेयन बताते हैं। रोबोटिक प्रोसेसर तब चुंबकीय सिर का उपयोग करके मोतियों को उठाता है, बाकी सब कुछ पीछे छोड़ देता है।

"इस तरह से आप केवल वायरस के लिए चयन करते हैं और सभी कबाड़ नहीं उठाते हैं," वह कहती हैं। "यह तनु प्रणाली में भी वायरस को खोजने की आपकी संभावना को बढ़ाता है।" केंद्रित नमूनों का परीक्षण पीसीआर परीक्षण का उपयोग करते हुए सीओवीआईडी ​​-19 जीनोम पर तीन अलग-अलग जीन लक्ष्यों के लिए किया जाता है।

उच्च थ्रूपुट स्क्रीनिंग क्या है?

उच्च थ्रूपुट स्क्रीनिंग जीव, सेलुलर, मार्ग, या आणविक स्तर पर जैविक गतिविधि के लिए हजारों से लाखों नमूनों का तेजी से परीक्षण करने के लिए स्वचालित उपकरणों का उपयोग करता है।

बेहतर प्रणाली से परीक्षण की गति बढ़ जाती है।

"[पहले] मैं एक दिन में 10 से अधिक नमूने नहीं ले सकता था। कार्तिकेयन कहते हैं, मुझे एक ही काम करने में घंटों लग गए। "इसके साथ, हम नमूना की प्राप्ति से 4.5 घंटे में वास्तविक पीसीआर का पता लगाने के लिए 120 नमूने कर सकते हैं।"

इस प्रक्रिया में सस्ता होने का अतिरिक्त लाभ है क्योंकि इसके लिए कम संसाधनों और परीक्षण चलाने के लिए कम लोगों की आवश्यकता होती है। परीक्षण अपशिष्ट नमूनों पर 10 मिलीलीटर की मात्रा के रूप में छोटा किया जा सकता है।

इस पद्धति के साथ परिणामों की सटीकता भी अधिक है। यूसीएसडी स्कूल ऑफ मेडिसिन के एक बयान के अनुसार, तेजी से परीक्षण से शोधकर्ताओं को यह अनुमान लगाने में मदद मिलती है कि सीओसीआईडी ​​-19 के प्रसार के साथ क्या हो रहा है, जो कि अच्छी सटीकता के साथ एक सप्ताह पहले और तीन सप्ताह पहले उचित सटीकता के साथ होता है।

यह आपके लिए क्या मायने रखता है

COVID-19 के लिए अपशिष्ट निगरानी एक अनुस्मारक है कि वायरस तब भी फैल सकता है जब व्यक्ति लक्षणों का अनुभव नहीं कर रहे हों। यह आवश्यक सुरक्षा सावधानी बरतने के लिए महत्वपूर्ण है जैसे मास्क पहनना, सामाजिक गड़बड़ी, और अपने और अपने समुदाय को सुरक्षित रखने के लिए अपने हाथ धोना।

एक सफलता की कहानी

UCSD में डोरमेटरी और अन्य इमारतों से अपशिष्ट जल का परीक्षण जुलाई 2020 से चल रहा है। UCSD में सेंटर फॉर माइक्रोबायम इनोवेशन के प्रोफेसर और निदेशक रॉब नाइट, पीएचडी के नेतृत्व में एक टीम ने तकनीक की खोज की।

स्कूल द्वारा अपशिष्ट जल का सर्वेक्षण शुरू करने के एक महीने बाद, उन्होंने एक सकारात्मक स्पर्शोन्मुख मामले का पता लगाया और विश्वविद्यालय प्रभावित इमारतों में लोगों को अलर्ट भेजने में सक्षम था। इसने परिसर में सभी के परीक्षण के प्रयास के बजाय किसी दिए गए क्षेत्र में व्यक्तियों के लक्षित परीक्षण की सुविधा प्रदान की। स्क्रीनिंग परिणाम अब एक सार्वजनिक डैशबोर्ड पर उपलब्ध कराया गया है।

अन्य विश्वविद्यालय, जैसे एरिज़ोना विश्वविद्यालय COVID-19 के प्रसार को ट्रैक करने के लिए अपशिष्ट परीक्षण का उपयोग कर रहे हैं। न्यूयॉर्क सिटी अपने 14 अपशिष्ट उपचार संयंत्रों से नमूनों में COVID -19 की निगरानी भी करता है।

यूसीएसडी प्रणाली अधिक पानी के नमूनों को तेजी से परीक्षण करने की अनुमति देती है, इससे सार्वजनिक स्वास्थ्य अधिकारियों को वायरस के प्रसार पर एक नज़र डालती है इससे पहले कि लोग बीमार हो सकते हैं। कार्तिकेयन कहते हैं, "मुझे नहीं लगता कि कोई भी इसे इस तरह से कर रहा है,"

यूसीएसडी में उपयोग की जा रही प्रणाली 400 से अधिक निवासियों वाली इमारत में COVID-19 के सिर्फ एक मामले का पता लगा सकती है। एक युवा आबादी में, जैसे कि यूसीएसडी में छात्र शरीर, संक्रमित लोग अक्सर स्पर्शोन्मुख होते हैं, लेकिन अभी भी वायरस बहा रहे हैं, कार्तिकेयन कहते हैं। जब तक एक विषम वाहक रोगसूचक हो जाता है या वायरस को संक्रमण के लक्षणों को दिखाता है, तब तक वायरस तेजी से फैल सकता है।

कार्तिकेयन और उनके सहयोगी वर्तमान में सैन डिएगो काउंटी के लिए अपशिष्ट नमूनों का परीक्षण कर रहे हैं। प्वाइंट लोमा में अपशिष्ट जल उपचार सुविधा 2.2 मिलियन से अधिक लोगों के लिए सीवेज की प्रक्रिया करती है, जिससे नमूने पूरे सेवा क्षेत्र के लिए एक स्थान पर एकत्र किए जा सकते हैं। पूरी आबादी पर वायरस के लिए परीक्षण करना मुश्किल और महंगा है, लेकिन निगरानी तकनीक के रूप में अपशिष्ट जल परीक्षण का उपयोग करने से सार्वजनिक स्वास्थ्य अधिकारियों को उन क्षेत्रों को संकीर्ण करने की अनुमति मिलती है जहां परीक्षण महत्वपूर्ण है।

सैन डिएगो काउंटी चाहता है कि यूसीएसडी टीम न केवल वायरस का पता लगाए, बल्कि वायरस जीनोम को यह देखने के लिए अनुक्रमित करे कि वायरस के कौन से वेरिएंट प्रसारित हो सकते हैं, कार्तिकेयन कहते हैं। "अब हम बड़े पैमाने पर जीनोम अनुक्रमण करने जा रहे हैं," वह कहते हैं।

कार्तिकेयन कहते हैं कि इस तरह के अपशिष्ट निगरानी को मल में बहाए जाने वाले किसी भी वायरस के लिए निगरानी करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, यह कहते हुए कि यह संक्रामक रोग की कई प्रकार की महामारियों में इस्तेमाल किया जा सकता है और भविष्य के महामारी का पता लगाने में मदद कर सकता है।