民間旅客機およびクルーズ船の廃水からの SARS-CoV-2 RNA の検出：COVID-19 感染旅行者の存在を評価するためのサーベイランスツール

Detection of SARS-CoV-2 RNA in commercial passenger aircraft and cruise ship wastewater: a surveillance tool for assessing the presence of COVID-19 infected travelers.

• Warish Ahmed
• Paul M Bertsch
• Nicola Angel
• Kyle Bibby
• Aaron Bivins
• Leanne Dierens
• Janette Edson
• John Ehret
• Pradip Gyawali
• Kerry Hamilton
• Ian Hosegood
• Philip Hugenholtz
• Guangming Jiang
• Masaaki Kitajima
• Homa T Sichani
• Jiahua Shi
• Katja M Shimko
• Stuart L Simpson
• Wendy J M Smith
• Erin M Symonds
• Kevin V Thomas Dsc
• Rory Verhagen
• Julian Zaugg
• Jochen F Mueller

抄録

背景:

重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2（SARS-CoV-2）の排水ベースの疫学（WBE）は、パンデミック中およびパンデミック後のコロナウイルス疾患2019（COVID-19）管理のための重要な情報源となり得る。現在、世界中の政府や輸送業界は、活動再開に伴うSARS-CoV-2感染を最小限に抑えるための戦略を練っている。この研究では、航空会社およびクルーズ船の衛生システムからのSARS-CoV-2 RNA廃水監視の可能性と、COVID-19公衆衛生管理ツールとしての使用の可能性を調査しました。

BACKGROUND: Wastewater-based epidemiology (WBE) for the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) can be an important source of information for coronavirus disease 2019 (COVID-19) management during and after the pandemic. Currently, governments and transportation industries around the world are developing strategies to minimise SARS-CoV-2 transmission associated with resuming activity. This study investigated the possible use of SARS-CoV-2 RNA wastewater surveillance from airline and cruise ship sanitation systems and its potential use as a COVID-19 public health management tool.

方法:

航空会社およびクルーズ船の廃水サンプル（n=21）を用いて，SARS-CoV-2 RNAについて，電子陰性膜による吸着抽出法（n=13）およびAmiconによる限外ろ過法（n=8）の2つのウイルス濃度法と，逆転写酵素定量的ポリメラーゼ連鎖反応（RT-qPCR）およびRT-droplet digital PCR（RT-ddPCR）を用いた5つのアッセイ法で検査した．陽性サンプルからの代表的なアンプリコンを配列決定し、アッセイの特異性を確認した。

METHODS: Airline and cruise ship wastewater samples (n = 21) were tested for SARS-CoV-2 RNA using two virus concentration methods, adsorption-extraction by electronegative membrane (n = 13) and ultrafiltration by Amicon (n = 8), and five assays using reverse-transcriptase quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) and RT-droplet digital PCR (RT-ddPCR). Representative amplicons from positive samples were sequenced to confirm assay specificity.

結果:

SARS-CoV-2 RNA は航空機およびクルーズ船の廃水からのサンプルから検出されたが、濃度はアッセイの検出限界に近いものであった。複数のレプリケートサンプルを解析し、複数の RT-qPCR および/または RT-ddPCR アッセイを使用することで、検出感度が向上し、偽陰性の結果を最小限に抑えることができた。代表的なアンプリコンは、配列決定により正しい PCR 産物であることが確認された。しかし、アッセイや濃度法によって感度に差が見られた。

RESULTS: SARS-CoV-2 RNA was detected in samples from both aircraft and cruise ship wastewater; however, concentrations were near the assay limit of detection. The analysis of multiple replicate samples and use of multiple RT-qPCR and/or RT-ddPCR assays increased detection sensitivity and minimised false-negative results. Representative amplicons were confirmed for the correct PCR product by sequencing. However, differences in sensitivity were observed among assays and concentration methods.

結論:

本研究は、独自の衛生システムを持つ大型輸送船からの排水の監視は、下船する乗客の臨床検査や接触者追跡を優先させるための補完的なデータソースとしての可能性を示している。重要なことは、感度を最大化するためにサンプリング方法と分子アッセイをさらに最適化する必要があるということです。廃水検査と臨床スワブ検査の両方で偽陰性が発生する可能性があることから、乗客の間で SARS-CoV-2 感染症を検出する確率を最大化するために、この 2 つの方法を併用することが可能であることが示唆されている。

CONCLUSIONS: The study indicates that surveillance of wastewater from large transport vessels with their own sanitation systems has potential as a complementary data source to prioritize clinical testing and contact tracing among disembarking passengers. Importantly, sampling methods and molecular assays must be further optimized to maximize sensitivity. The potential for false negatives by both wastewater testing and clinical swab testing suggests that the two strategies could be employed together to maximize the probability of detecting SARS-CoV-2 infections amongst passengers.

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