Comparing analytical methods to detect SARS-CoV-2 in wastewater

폐수 내 SARS-CoV-2 검출을 위한 분석 방법 비교

Published on
Journal: The Science of the total environment
[저자] Alba Pérez-Cataluña, Enric Cuevas-Ferrando, Walter Randazzo, Irene Falcó, Ana Allende, Gloria Sánchez
[Category] SARS, 치료기술, 치료제,
PMC URL    [DOI] 10.1016/j.scitotenv.2020.143870    
[Article Type] Article
[Source] PMC

Abstract
Wastewater based epidemiology (WBE) has emerged as a reliable strategy to assess the coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic. Recent publications suggest that SARS-CoV-2 detection in wastewater is technically feasible; however, many different protocols are available and most of the methods applied have not been properly validated. To this end, different procedures to concentrate and extract inactivated SARS-CoV-2 and surrogates were initially evaluated. Urban wastewater seeded with gamma-irradiated SARS-CoV-2, porcine epidemic diarrhea virus (PEDV), and mengovirus (MgV) was used to test the concentration efficiency of an aluminum-based adsorption-precipitation method and a polyethylene glycol (PEG) precipitation protocol. Moreover, two different RNA extraction methods were compared in this study: a commercial manual spin column centrifugation kit and an automated protocol based on magnetic silica beads. Overall, the evaluated concentration methods did not impact the recovery of gamma-irradiated SARS-CoV-2 nor MgV, while extraction methods showed significant differences for PEDV. Mean recovery rates of 42.9 ± 9.5%, 27.5 ± 14.3% and 9.0 ± 2.2% were obtained for gamma-irradiated SARS-CoV-2, PEDV and MgV, respectively. Limits of detection (LoD 95% ) for five genomic SARS-CoV-2 targets (N1, N2, gene E, IP2 and IP4) ranged from 1.56 log genome equivalents (ge)/mL (N1) to 2.22 log ge/mL (IP4) when automated system was used; while values ranging between 2.08 (N1) and 2.34 (E) log ge/mL were observed when using column-based extraction method. Different targets were also evaluated in naturally contaminated wastewater samples with 91.2%, 85.3%, 70.6%, 79.4% and 73.5% positivity, for N1, N2, E, IP2 and IP4, respectively. Our benchmarked comparison study suggests that the aluminum precipitation method coupled with the automated nucleic extraction represents a method of acceptable sensitivity to provide readily results of interest for SARS-CoV-2 WBE surveillance.
Keywords: Aluminum-based adsorption-precipitation; Polyethylene glycol precipitation; Porcine epidemic diarrhea virus; RT-qPCR; SARS-CoV-2; Wastewater based epidemiology.

All Keywords
【저자키워드】 SARS-CoV-2, RT-qPCR, wastewater based epidemiology, Aluminum-based adsorption-precipitation, Polyethylene glycol precipitation, Porcine epidemic diarrhea virus, 【초록키워드】 COVID-19, coronavirus disease, Coronavirus disease 2019, pandemic, protocol, Epidemiology, Genome, diarrhea, virus, RNA extraction, SARS-CoV-2 detection, sensitivity, RT-qPCR, wastewater, Surveillance, target, automated, genomic, inactivated, Concentration, Polyethylene glycol, aluminum, Surrogates, Efficiency, urban, epidemic diarrhea, glycol, silica, precipitation method, significant difference, significant differences, PEDV, limits, centrifugation, recent, FIVE, mengovirus, log, was used, evaluated, applied, ranged, 【제목키워드】 detect,
{{{ 추상적인 }}} 폐수 기반 역학(WBE)은 코로나바이러스 질병 2019(COVID-19) 대유행을 평가하기 위한 신뢰할 수 있는 전략으로 부상했습니다. 최근 간행물에 따르면 폐수에서 SARS-CoV-2 검출이 기술적으로 가능합니다. 그러나 많은 다른 프로토콜을 사용할 수 있으며 적용된 대부분의 방법이 제대로 검증되지 않았습니다. 이를 위해 비활성화된 SARS-CoV-2 및 대리인을 농축 및 추출하는 다양한 절차가 초기에 평가되었습니다. 감마선 조사된 SARS-CoV-2, 돼지 유행성 설사 바이러스(PEDV), 멘고바이러스(MgV)를 파종한 도시 폐수를 사용하여 알루미늄 기반 흡착 침전법과 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 침전법의 농도 효율을 테스트했습니다. 규약. 또한, 이 연구에서는 상용 수동 스핀 컬럼 원심분리 키트와 자기 실리카 비드를 기반으로 하는 자동화 프로토콜의 두 가지 RNA 추출 방법을 비교했습니다. 전반적으로, 평가된 농도 방법은 감마선 조사된 SARS-CoV-2 또는 MgV의 회수에 영향을 미치지 않은 반면, 추출 방법은 PEDV에 대해 상당한 차이를 보여주었습니다. 감마선 조사된 SARS-CoV-2, PEDV 및 MgV에 대해 각각 42.9 ± 9.5%, 27.5 ± 14.3% 및 9.0 ± 2.2%의 평균 회복률을 얻었습니다. 5개의 게놈 SARS-CoV-2 표적(N1, N2, 유전자 E, IP2 및 IP4)에 대한 검출 한계(LoD 95%)는 1.56 log 게놈 등가물(ge)/mL(N1)에서 2.22 log ge/mL( IP4) 자동화 시스템이 사용된 경우; 컬럼 기반 추출 방법을 사용할 때 2.08(N1)과 2.34(E) log ge/mL 사이의 값이 관찰되었습니다. N1, N2, E, IP2 및 IP4에 대해 각각 91.2%, 85.3%, 70.6%, 79.4% 및 73.5% 양성으로 자연적으로 오염된 폐수 샘플에서 다른 목표도 평가되었습니다. 우리의 벤치마킹된 비교 연구는 자동화된 핵산 추출과 결합된 알루미늄 침전 방법이 SARS-CoV-2 WBE 감시에 대한 관심 결과를 쉽게 제공할 수 있는 허용 가능한 감도의 방법임을 시사합니다. {{ 키워드: }} 알루미늄 기반 흡착 침전; 폴리에틸렌 글리콜 침전; 돼지 유행성 설사 바이러스; RT-qPCR; 사스 코로나바이러스 2; 폐수 기반 역학.