圖|污水研究人員從下水道中取樣(來源:法新社)
新冠肺炎究竟是從什么時候就開始傳播的?這個問題跟病毒溯源一樣非常具有挑戰性。
日前來自西班牙巴塞羅那大學腸道病毒小組的一項研究讓人大吃一驚。研究小組表示,在去年 3 月采集的巴塞羅那廢水樣本中檢測出了新冠病毒,這項研究結果 6 月 13 日發布在預印本論文平臺 medRxiv 上;6 月 26 日,西班牙巴塞羅那大學官網再次對這項研究進行了報道,從而引發業內巨大爭議。
根據公開報道,歐洲在 2020 年 1 月下旬才在法國報告了首個新冠病例,而西班牙本土直到 2020 年 2 月 25 日才報告確診首例新冠患者。如果這項研究證據確鑿,那意味著新冠疫情演變的時間順序可能要發生重大變化,世界各地在新冠暴發之前就已經存在感染了。
領導該研究小組的巴塞羅那大學生物學教授阿爾伯特·博世(Albert Bosch)表示,研究小組檢查了 2018 和 2019 年的廢水樣本,目前僅在 2019 年 3 月 12 日的樣本中,新冠病毒 PCR 檢測呈現陽性,但病毒水平非常低,其他所有樣本的檢測結果均為陰性。
他認為,巴塞羅那旅游業發達,游客眾多,這一研究結果表明世界其他地區很可能也發生了類似情況,許多病例在早期可能被誤診為流感病例,從而被掩蓋了。
圖|巴塞羅那大學官網新聞(來源:巴塞羅那大學)
新冠病毒去年3月已現身?
這項研究是由巴塞羅那大學的羅莎·平托(Rosa Pintó)和阿爾伯特·博世教授領導該校腸道病毒研究小組人員完成的,是新冠病毒“哨兵監測計劃”的一部分,資助方為蘇伊士環境集團,它是全球最大的水務公司之一。雙方合作試圖在廢水中檢測病毒,并考慮為將來新冠疫情的潛在暴發采取預案措施。
盡管新冠肺炎是一種呼吸系統疾病,但諸多研究已證明在患者糞便排泄物中存有大量的冠狀病毒基因組,病毒最終混合到廢水中,這是基于廢水研究新冠流行病學的理論依據,有望在人們尚未察覺的疫情早期檢測病毒在人群中的傳播,特別是能囊括無癥狀人群的存在。
此前,已有多國研究人員試圖通過廢水檢測的方式來判斷疫情暴發后的潛在波及面有多廣泛,以為下次疫情暴發檢測提供參考。對此,DeepTech 曾在《新冠病毒隱性感染范圍有多大?多國科學家試圖通過廢水檢測來追蹤》一文中進行了報道。
巴塞羅那第一例病例于 2020 年 2 月 25 日被報告出來,截至 2020 年 5 月底,該地區病例總數超過 17500 例,是西班牙的重點疫情區。
為了探明巴塞羅那新冠疫情的演變過程,從 2020 年 4 月 13 日到 5 月 25 日,研究人員開始每周對來自兩個大型污水處理廠( WWTP1 和 WWTP2 )的 24 小時復合污水樣本進行分析,以檢測 SARS-CoV-2 的存在情況。此外,也對 WWTP2 的冷凍污水樣品進行了檢測,這部分冷凍樣本時間段是 2018 年( 1 月至 3 月)、2019 年( 1 月、3 月、9 月至 12 月)和 2020 年( 1 月至 3 月)。
具體方法是,通過用 20% 聚乙二醇 6000 沉淀將 800 毫升廢水樣品濃縮,并重懸于 3 毫升 pH 7.4 的 PBS 中, 從 1 毫升濃縮物中進行核酸提取,并使用提取系統以 50 微升洗脫。研究方案采取實時 RT-PCR 檢測新冠病毒。
圖|巴塞羅那大學污水研究的部分檢測結果(來源:medRxiv)
重點情況發生在 WWTP2 樣本中,因為該組樣本覆蓋 2019 年 12 月至 2020 年 5 月的時間段,這就有可能更好地分析污水中基因組拷貝數的動態。分析結果出乎人意料,對該組檔案樣本的分析表明,在 2020 年 1 月 15 日至 3 月 4 日樣本中,新冠病毒的基因組就在不斷增加,更值得注意的是,巴塞羅那宣布第一例新冠病例( 2 月 25 日)前 41 天( 1 月 15 日)在污水中就能檢測到新冠病毒了,研究者認為,這證明廢水監測能夠有效地預測新冠病例的人口規模。
此外,因考慮到大多數新冠病例會表現出輕微的流感樣癥狀,因此流感病例可能在 2019-2020 年暴發季掩蓋了新冠病例情況。這種可能性促使研究人員分析了 2018 年 1 月至 2019 年 12 月的一些存檔 WWTP2 樣本,結果顯示,在 2019 年 3 月 12 日的樣本中, IP2 和 IP4 靶點檢測均呈陽性。
這一結果的驚人之處在于,它指向早在全球任何新冠病例報告之前,該病毒就在巴塞羅那流通,當地社區中傳播著被忽視的新冠病例。
“巴塞羅那是一個商業和旅游中心,也是諸多大型活動的熱門場所,巴塞羅那接待了許多外地游客。”博世認為,“世界其他地區也可能發生了類似的情況,而且由于大多數新冠病例表現出與流感相似的癥狀,這些病例可能偽裝成了未確診的流感。”
業內專家紛紛質疑
新型冠狀病毒的出現比人們目前已知的要早得多嗎?很多專家對巴塞羅那大學的這項研究表示質疑。
首先,人們懷疑樣品被污染。國內一位從事分子生物學研究的研究人員告訴 DeepTech,西班牙這項研究樣品制備的濃縮步驟不合適,不規范。
具體而言,其病毒濃縮方法不合適,他們采用了一種聚合物沉淀的方法,需要加入 200 克的某種聚乙二醇,這是一種大量制備病毒的常用方法,而不是微量分析病毒的規范方法。因為假如稍微有污染,其中試劑本身雜質量就會超過病毒,加上未做空白對照實驗,就會給出錯誤結果。
更好的辦法是采用膜吸附的方法,可以確保沒有任何污染。如果加上有空白對照就會萬無一失。這位研究人員認為,西班牙研究還需要公布測得的基因序列,以便確認是否污染了年初以來的新冠病毒。
圖|日內瓦新興病毒病中心教授伊莎貝拉·埃克爾(Isabella Eckerle)表示質疑(來源:Twitter)
香港大學病毒學專家金冬雁教授對 DeepTech 表示,西班牙這項研究檢測的是冠狀病毒的高度保守區,因為還可能是其它冠狀病毒,只有公布所測樣品中冠狀病毒基因序列,才可對照分析。另外的問題是,樣品擴增了很多倍,卻只有很低水平的病毒結果,加上缺乏多樣本檢測,這就很難排除不是樣品污染。
與中國專家的質疑類似,這項新研究結果挑戰了目前有關該病毒起源和時間的共識。迄今為止,世界上關于新冠病毒的最早最詳細的研究證據都源于 2019 年 12 月的中國武漢地區,并且在 2020 年 2 月疫情才在西班牙出現。
不少外國學者在論文評論區指出了這項新研究的問題,該研究尚未受到外部專家的嚴格審查,他們認為,由于污染或樣品存儲不當,測試樣本很可能會產生假陽性。
密歇根州立大學環境工程師艾琳·薩戈拉拉基(Irene Xagoraraki)說:“我不相信這個結果。他們的大多數報告內容都描述了從 2020 年初開始的廢水處理研究,而關于 2019 年 3 月的最令人驚訝的發現僅在報告末尾才粗略提到。”
對此,西班牙公共衛生與衛生行政管理協會的瓊·拉蒙·比利亞比(Joan Ramon Villalbi)博士表示,現在得出明確的結論還為時過早。
他說:“當前只是一個項目的研究結果,但我們唯有參照更多的數據、更多的研究、更多的樣品,來確認并排除該實驗室的錯誤或方法學漏洞問題。”
被大幅提前的時間
幾十年來,公共衛生工作者一直在污水中尋找各種病毒暴發的跡象,世界衛生組織已經通過這種方式監測了脊髓灰質炎病毒,以評估其疫苗接種運動的效果。這項新研究結果是不是為了博眼球目前尚不能定論,但關于新冠病毒出現的時間,一直在被提前。
此前,其他組織和機構的研究人員們已在荷蘭、法國等地的廢水中成功檢測出新冠病毒的痕跡,但通常情況下,這些研究都是在當地發現疫情之后檢測到的。
荷蘭 KWR 水循環研究所的微生物學家格特詹·梅德馬(Gertjan Medema)認為,一個污水處理廠可以收集超過 100 萬人的廢水,與逐個人進行測試相比,分析規模級的廢水可以更好地估計新冠病毒的傳播范圍,因為廢水檢測可以囊括那些未經檢測、癥狀輕微或無癥狀的人,而衛生當局可能只看到了冰山一角,只關注到了那些發病或重癥的人。
此前,荷蘭國家公共衛生與環境研究所的研究團隊在首都阿姆斯特丹的主機場的廢水中檢測到了新冠病毒蹤跡,這距離荷蘭證實其第一例新冠病例僅過了 4 天。
塞巴斯蒂安·伍茲(Sébastien Wurtzer) 是上市公司 Eau de Paris 的病毒專家,該公司負責巴黎市公共供水和廢水收集,他們的研究指出,病毒 RNA 在 2020 年3 月 10 日之前的幾天內開始呈現出“高濃度”,而這是巴黎記錄到新冠肺炎多人死亡的第一天。
近期,不少研究人員表示在確診病例開始出現之前的幾天就提前發現了廢水中病毒含量水平的升高。
例如路透社在 6 月 19 的報道,意大利科學家在 2019 年 12 月從米蘭和都靈收集的廢水中發現了新的冠狀病毒的痕跡,這表明在中國報告首例病例之前,新冠病毒已在意大利北部傳播。
意大利國家衛生研究院研究了從意大利北部的廢水處理廠收集的 40 個污水樣品,這些樣品是在 2019 年 10 月至 2020 年 2 月之間收集的。分析結果顯示,12 月 18 日在米蘭和都靈采集的樣品存在新冠病毒。科學家表示,在 2019 年底之前檢測到該病毒的痕跡與其他國家的證據一致,即在中國于 12 月 31 日發布首個疫情通報之前,新冠病毒可能已經在傳播。
相比之下,巴塞羅那大學的這項新研究把這個時間點一下提前了半年多,讓人難以置信。最明顯的問題在于,這項研究發現新冠病毒可能在 2019 年 3 月份出現,但在往后的諸多樣本中卻沒有出現,有點兒違背邏輯。
該項研究的主要負責人阿爾伯特·博世說:“呼吸道病毒通常在每年的這個時候達到高峰。” “然后病毒可能消失了。”
艾琳·薩戈拉拉基博士認為,陽性結果有可能是其他樣本感染病毒的結果。她還懷疑,如果樣本沒有被深度冷凍,這種冠狀病毒是否能夠存活一年以上?她說:“如果樣本沒有儲存在 -80 度環境下,你就不能相信結果。”
荷蘭 KWR 水研究所的格特詹·梅德馬則表示,這項研究來自“知識淵博的研究團隊”,因此應認真對待。他補充說:“他們需要以多種方式確認這一發現。”
遺憾的是,這項驗證實驗可能已難以重復。阿爾伯特·博世對外回應,他的團隊無法在陽性樣本中重復實驗,因為它在第一次測試中就被消耗掉了。他說:“我們從該樣本中證明了這一點,但我們無法重復。但樣本污染是不可能的。在我們的工作方式中,當有污染時,我們會注意到它。”
當然,證實這一發現的另一種方法是,從 2019 年 3 月在巴塞羅那醫院的患者那里搜集的血液樣本進行搜索,如果病毒在西班牙傳播,甚至短暫傳播,那么有些人很可能會因流感樣癥狀而住院。
但綜合來看,這項研究進行第二輪實驗求證似乎是難上加難的。
-End-
參考:
https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.06.13.20129627v1
https://www.nytimes.com/2020/06/26/health/coronavirus-spain.html
https://www.ub.edu/web/ub/en/menu_eines/noticies/2020/06/042.html
作者:都保杰、孫滔 來源:DeepTech深科技
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