Phát triển phương pháp phát hiện biến thể SARS-CoV-2 trong mẫu nước thải

Các nhà nghiên cứu tại Liên minh Nghiên cứu và Công nghệ Singapore-MIT (SMART), trường Đại học Công nghệ Nanyang (NTU) (Singapore) và Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) (Hoa Kỳ) đã phát triển thành công phương pháp phát hiện phân tử mang tính sáng tạo và ở dạng mã nguồn mở để tìm ra và định lượng biến thể B.1.1.7 (Alpha) của SARS-CoV-2.

Các nhà nghiên cứu của SMART AMR Wei Lin Lee (trái), Xiaoqiong Gu (giữa) và Federica Armas (phải) đánh giá một đĩa nuôi tế bào cấy 384 giếng được thiết lập cho các thử nghiệm phát hiện biến thể. Ảnh nguồn: Zhan Yi Lee

Theo các nhà nghiên cứu, với sự xuất hiện của các biến thể SARS-CoV-2 mới có khả năng lây lan mạnh và nguy hiểm hơn, cho thấy sự cần thiết phải phát triển các phương pháp tiện dụng để theo dõi các biến thể của virus. Cụ thể như với các biến thể đã được xác định: biến thể B.1.17 (Alpha) được xác định đầu tiên ở Vương quốc Anh và biến thể B.1.617.2 (Delta) được phát hiện lần đầu ở Ấn Độ.

Quan trắc nước thải đã được xem như một công cụ y tế công cộng quan trọng để theo dõi đại dịch SARS-CoV-2 theo cách an toàn, hiệu quả mà không xâm lấn, cung cấp thông tin bổ sung cho phép các cơ quan y tế đưa ra hành động phù hợp ở cấp cộng đồng.

Thông qua chương trình quan trắc nước thải chủ động, các mảnh virus của SARS-CoV-2 đã được phát hiện trong các khu dân cư tại Singapore. Thông tin này cho phép Bộ Y tế Singapore nhanh chóng phản ứng, cô lập và tiến hành các xét nghiệm sàng lọc như một phần của các biện pháp phòng ngừa.

Tuy nhiên, việc phát hiện các biến thể thông qua quan trắc nước thải còn ít phổ biến do những thách thức của công nghệ hiện có. Công nghệ giải trình tự thế hệ mới (NGS) được sử dụng để quan trắc nước thải, mất nhiều thời gian và tốn kém. Ngoài ra, công nghệ cũng thiếu độ nhạy cần để phát hiện các biến thể nồng độ thấp trong các mẫu nước thải pha loãng và hỗn tạp do phạm vi lập trình tự không nhất quán và/hoặc thấp.

Phương pháp đột phá mới giải quyết những thách thức nêu trên và mở rộng tiện ích quan trắc nước thải ngoài thử nghiệm SARS-CoV-2, hướng tới theo dõi sự lan tràn của các biến thể SARS-CoV-2 đáng lo ngại.

Trong báo cáo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Environmental Science & Technology Letters, các nhà khoa học đã giải thích phương pháp phát hiện phân tử mang tính sáng tạo và ở dạng mã nguồn mở dựa vào RT-qPCR dành riêng cho alen (dạng cụ thể của một gen và có chức năng di truyền nhất định) để phát hiện và định lượng biến thể B.1.1.7 (Alpha).

Thí nghiệm với các mẫu nước thải thu thập từ 19 cộng đồng ở Hoa Kỳ cho thấy, công nghệ mới có thể phát hiện và định lượng một cách đáng tin cậy biến thể B.1.1.7 (Alpha) nồng độ thấp với phản ứng chéo thấp và tỷ lệ biến thể ở mức 1 % trong hỗn hợp vi-rút SARS-CoV-2.

Phương pháp mới nhằm vào các đột biến protein cầu gai có khả năng dự báo chính xác biến thể B.1.1.7 (Alpha), nên có thể được áp dụng bằng cách sử dụng các giao thức RT-qPCR có sẵn trên thị trường. Không giống như các sản phẩm thương mại trên thị trường sử dụng đầu đo độc quyền để quan trắc nước thải, phương pháp mới ở dạng mã nguồn mở nên các tổ chức và viện nghiên cứu có thể sử dụng miễn phí để quan trắc SARS-CoV-2 và các biến thể của nó trong nước thải.

Công nghệ mới hiện đang được Biobot Analytics, công ty hàng đầu thế giới về dịch tễ học nước thải có trụ sở tại Massachusetts, Hoa Kỳ, sử dụng cho các bang và địa phương trong cả nước. Qua đó, họ có thể phân tích các mẫu nước thải để phát hiện biến thể B.1.1.7 (Alpha) và dự kiến bổ sung các biến thể để tiến hành phân tích.

Nhóm nghiên cứu hiện đang triển khai các thử nghiệm cụ thể để phát hiện và định lượng biến thể B.1.617.2 (Delta) của SARS-CoV-2 đang gây nhiều lo ngại.

Theo https://medicalxpress.com/news/2021-07-smart-breakthrough-sars-cov-variant-wastewater.html