โรคทางเดินหายใจเฉียบพลันรุนแรงที่รู้จักกันในชื่อโรค COVID-19 - เนื่องจากไวรัส SARS-CoV-2 - ได้รับการยอมรับว่าแพร่กระจายผ่านละอองทางเดินหายใจและการสัมผัสใกล้ชิด [1]ภาระของโควิด-19 นั้นรุนแรงมากในแคว้นลอมบาร์เดียและหุบเขาโป (อิตาลีตอนเหนือ) ซึ่งเป็นพื้นที่ที่มีฝุ่นละอองความเข้มข้นสูง ซึ่งทราบกันดีอยู่แล้วว่าส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์[3]ตัวเลขระดับภูมิภาคสำหรับอิตาลี ณ วันที่ 12 เมษายน แสดงให้เห็นว่าประมาณ 30% ของคนในเชิงบวกในปัจจุบันยังคงอาศัยอยู่ในแคว้นลอมบาร์เดีย (ประมาณ 40% หากพิจารณากรณีโดยรวมที่ได้รับการยืนยันตั้งแต่ต้นการระบาดของโรค) ตามด้วยเอมิเลีย โรมานยา (13.5%) , Piedmont (10.5%) และ Veneto (10%).[2]สี่ภูมิภาคของ Po Valley นี้คิดเป็น 80% ของการเสียชีวิตทั้งหมดที่บันทึกไว้ในอิตาลีและ 65% ของการรับสมัครหน่วยดูแลผู้ป่วยหนัก [2]
การวิจัยที่ดำเนินการโดย Harvard School of Public Health ดูเหมือนจะยืนยันความสัมพันธ์ระหว่างการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของ PM และอัตราการเสียชีวิตเนื่องจาก COVID-19 ในสหรัฐอเมริกา[4] ในการสื่อสารครั้งก่อน เราได้ตั้งสมมติฐานถึงความเป็นไปได้ที่ SARS-CoV-2 อาจมีไวรัสอยู่ในฝุ่นละออง (PM) ในระหว่างการแพร่กระจายของการติดเชื้อ [5,6] อย่างสม่ำเสมอโดยมีหลักฐานอยู่แล้ว
ใช้ได้กับไวรัสอื่นๆ[7-15] อย่างไรก็ตาม ปัญหาของไมโครไบโอมที่เกี่ยวข้องกับ PM ในอากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมในเมือง ส่วนใหญ่ยังไม่ได้รับการตรวจสอบ [16] และ – ปัจจุบัน ยังไม่มีใครได้ทำการศึกษาทดลองที่มีเป้าหมายเฉพาะ ในการยืนยันหรือยกเว้นการมีอยู่ของ SARS-CoV-2 บน PM
ที่นี่ เรานำเสนอผลลัพธ์แรกของการวิเคราะห์ที่เราได้ดำเนินการกับตัวอย่าง PM10 กลางแจ้ง/ในอากาศ 34 PM10 จากโรงงานอุตสาหกรรมของจังหวัดแบร์กาโม ซึ่งรวบรวมด้วยตัวอย่างอากาศสองชุดในช่วง 3 สัปดาห์ต่อเนื่องกัน ตั้งแต่วันที่ 21 กุมภาพันธ์ถึงมีนาคม วันที่ 13
ตามวิธีการที่อธิบายไว้โดย Pan et al.ในปี 2019 (สำหรับการรวบรวม การปรับขนาดอนุภาค และการตรวจหาไวรัสในอากาศ)[17] ตัวอย่าง PM ถูกรวบรวมบนตัวกรองเส้นใยควอทซ์โดยใช้เครื่องเก็บตัวอย่างอากาศแบบกราวิเมตริกปริมาณต่ำ (38.3 ลิตร/นาที เป็นเวลา 23 ชั่วโมง) ซึ่งเป็นไปตามวิธีอ้างอิง EN12341 :2014 สำหรับการติดตาม PM10ฝุ่นละอองติดอยู่ที่ตัวกรองโดยปกติ 99.9%การกักเก็บละอองลอย จัดเก็บอย่างเหมาะสม และส่งไปยังห้องปฏิบัติการของ Genomics ประยุกต์และเปรียบเทียบของ Trieste Universityด้วยลักษณะ "สิ่งแวดล้อม" ของตัวอย่าง ซึ่งน่าจะอุดมไปด้วยสารยับยั้ง DNA polymerase เราจึงดำเนินการสกัด RNA โดยใช้ชุดจุลินทรีย์ในดิน Quick RNA ที่ปรับให้เข้ากับประเภทของตัวกรองม้วนครึ่งแผ่นกรองโดยหันด้านบนเข้าด้านในในหลอดโพลีโพรพิลีนขนาด 5 มล. พร้อมเม็ดบีดที่ให้มาในชุดจาก lysisbuffer 1 มล. เริ่มต้น เราสามารถรับสารละลายได้ประมาณ 400 ul ซึ่งถูกประมวลผลตามที่กำหนดโดยโปรโตคอลมาตรฐาน ส่งผลให้มีการชะสุดท้ายเป็น 15 ulต่อมาใช้ 5 ul สำหรับการทดสอบ SARS-CoV-2จากแหล่งกำเนิดเฉพาะของตัวอย่าง qScript XLT 1-Step RT-qPCR ToughMix ถูกนำมาใช้[19]ระบบขยายเสียงเป็นระบบของโปรโตคอลที่พัฒนาโดย Corman et al ซึ่งเผยแพร่บนเว็บไซต์ของ WHO [20]
การทดสอบมีจุดมุ่งหมายอย่างชัดเจนเพื่อยืนยันหรือแยกการมีอยู่ของ SARS-CoV-2 RNA ในเรื่องอนุภาคการวิเคราะห์ครั้งแรกใช้ "ยีน E" เป็นเครื่องหมายโมเลกุลและให้ผลลัพธ์เชิงบวกที่น่าประทับใจกับตัวกรอง 15 จาก 16 ตัวกรอง แม้ว่า Ct จะอยู่ระหว่าง 36-38 รอบตามที่เราคาดไว้ก็ตาม
หลังจากนั้น เราได้จำลองการวิเคราะห์บนตัวกรองผลบวก 6 ตัว (บวกกับ “ยีน E แล้ว”) โดยใช้ยีน “RtDR” เป็นตัวบ่งชี้ระดับโมเลกุล – ซึ่งมีความเฉพาะเจาะจงสูงสำหรับ SARS-CoV-2 – ให้ผลลัพธ์ที่มีนัยสำคัญ 5 ประการ แง่บวก;การทดสอบควบคุมเพื่อแยกผลบวกที่ผิดพลาดก็ทำสำเร็จเช่นกัน (รูปที่ 1)
เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้วัสดุสุ่มตัวอย่างที่หายากหมด RNA ที่สกัดได้ที่เหลือจะถูกส่งไปยังโรงพยาบาลมหาวิทยาลัยในท้องถิ่น (หนึ่งในศูนย์ทางคลินิกที่ได้รับอนุญาตจากรัฐบาลอิตาลีสำหรับการตรวจวินิจฉัย SARS-CoV-2) เพื่อทำการทดสอบครั้งที่สอง การทดสอบตาบอดคู่ขนานห้องปฏิบัติการทางคลินิกแห่งที่สองนี้ทำการทดสอบการสกัด RNA 34 ครั้งสำหรับยีน E, N และ RdRP โดยรายงานผลบวก 7 รายการสำหรับยีนเครื่องหมายอย่างน้อย 1 ใน 3 ตัว โดยได้รับการยืนยันแยกจากกันสำหรับเครื่องหมายทั้งสาม (รูปที่ 2)เนื่องจากธรรมชาติของตัวอย่าง และพิจารณาว่าไม่ได้สุ่มตัวอย่างเพื่อวัตถุประสงค์ในการวินิจฉัยทางคลินิก แต่สำหรับการทดสอบมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม (โดยคำนึงถึงตัวกรองที่ถูกเก็บไว้อย่างน้อยสี่สัปดาห์ก่อนทำการวิเคราะห์อณูพันธุศาสตร์ เช่นผลที่ตามมาของการปิดระบบของอิตาลี) เราสามารถยืนยันได้แสดงให้เห็นถึงการมีอยู่ของไวรัสอาร์เอ็นเอ SARS-CoV-2 อย่างสมเหตุสมผล โดยการตรวจจับ “ยีน RtDR” ที่มีความเฉพาะเจาะจงสูงบนตัวกรอง 8 ตัวอย่างไรก็ตาม เนื่องจากขาดวัสดุเพิ่มเติมจากตัวกรอง เราจึงไม่สามารถทำการทดสอบซ้ำได้มากพอเพื่อแสดงความเป็นบวกสำหรับเครื่องหมายโมเลกุลทั้ง 3 ตัวพร้อมกัน
นี่เป็นหลักฐานเบื้องต้นข้อแรกที่แสดงว่า SARS-CoV-2 RNA สามารถปรากฏบนอนุภาคภายนอกได้ ดังนั้น ในสภาวะที่มีความเสถียรของบรรยากาศและ PM ที่มีความเข้มข้นสูง SARS-CoV-2 สามารถสร้างกระจุกที่มี PM ภายนอกและ – โดย ลดค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจาย - เพิ่มความคงอยู่ของไวรัสในชั้นบรรยากาศการยืนยันเพิ่มเติมของเบื้องต้นนี้หลักฐานยังคงดำเนินอยู่ และควรรวมถึงการประเมินแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับความมีชีวิตชีวาของ SARS-CoV-2 ตลอดจนความรุนแรงของมันเมื่อดูดซับในเรื่องอนุภาคในปัจจุบัน ยังไม่มีการตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างการปรากฏตัวของไวรัสใน PM และความก้าวหน้าของการระบาดของ COVID-19ปัญหาอื่น ๆ ที่ต้องแก้ไขโดยเฉพาะคือความเข้มข้นของ PM โดยเฉลี่ยในที่สุดจำเป็นสำหรับ "ผลกระทบที่เพิ่มขึ้น" ของการติดเชื้อ (ในกรณีที่ได้รับการยืนยันว่า PM อาจทำหน้าที่เป็น "พาหะ" สำหรับนิวเคลียสหยดของไวรัส) หรือแม้แต่ความเป็นไปได้ทางทฤษฎีของการสร้างภูมิคุ้มกันที่เกิดจากการได้รับปริมาณรังสีน้อยที่สุดที่ระดับ PM ที่ต่ำกว่า .
รูปที่ 1 เส้นโค้งการขยายของยีน E (A) และ RdRP (B): เส้นสีเขียวแสดงถึงตัวกรองที่ทดสอบแล้วข้ามเส้นแสดงถึงการแยกตัวกรองอ้างอิงเส้นสีแดงแสดงถึงการขยายของตัวอย่างที่เป็นบวก
รูปที่ 2ผลลัพธ์ที่เป็นบวก (ทำเครื่องหมายด้วย X) สำหรับยีน E, N และ RdRP ที่ได้จากตัวอย่าง PM10 ทั้งหมด 34 ตัวอย่างตัวกรองทดสอบในการวิเคราะห์คู่ขนานที่สอง
Leonardo Setti1, Fabrizio Passarini2, Gianluigi De Gennaro3, Pierluigi Barbieri4, Maria Grazia Perrone5, Massimo Borelli6, Jolanda Palmisani3, Alessia Di Gilio3, Valentina Torboli6, Alberto Pallavicini6, Maurizio Ruscio7, Prisco Piscitelli8, 8
1. ภาควิชาเคมีอุตสาหกรรม University of Bologna, Viale del Risorgimento – 4, I-40136, Bologna, Italy
e-mail: leonardo.setti@unibo.it
2. ศูนย์วิจัยอุตสาหกรรมระหว่างแผนก “แหล่งพลังงานหมุนเวียน สิ่งแวดล้อม การเติบโตสีน้ำเงิน พลังงาน”
University of Bologna, Rimini, Italy e-mail: fabrizio.passarini@unibo.it
3. ภาควิชาชีววิทยา มหาวิทยาลัย “Aldo Moro” of Bari, Bari, Italy
e-mail: gianluigi.degennaro@uniba.it; alessia.digilio@uniba.it; jolanda.palmisani@uniba.it
4. ภาควิชาเคมีและเภสัชศาสตร์ University of Trieste, Trieste, Italy
e-mail: barbierp@units.it
5. ฝ่ายวิจัยสิ่งแวดล้อม TCR TECORA เมืองมิลาน ประเทศอิตาลี
e-mail: mariagrazia.perrone@tcrtecora.com
6. ภาควิชาชีววิทยาศาสตร์ – University of Trieste, Trieste, Italy
e-mail: borelli@units.it; torboli@units.it; pallavic@units.it
7. แผนกเวชศาสตร์ในห้องปฏิบัติการ University Hospital Giuliano Isontina (ASU GI), Trieste, Italy
email: maurizio.ruscio@asugi.sanita.fvg.it
8. สมาคมเวชศาสตร์สิ่งแวดล้อมแห่งอิตาลี (SIMA), มิลาน, อิตาลี
e-mail: priscofreedom@hotmail.com; alessandro.miani@unimi.it
9. Department of Environmental Science and Poicy, University of Milan, Milan ประเทศอิตาลี
e-mail: priscofreedom@hotmail.com; alessandro.miani@unimi.it
ผู้เขียนที่เกี่ยวข้อง:
ลีโอนาร์โด เซตติ Department of Industrial Chemistry, University of Bologna Viale del Risorgimento 4, 40136, Bologna, Italy; e-mail: leonardo.setti@unibo.it
อ้างอิง
1. องค์การอนามัยโลก รูปแบบการแพร่กระจายของไวรัสที่ก่อให้เกิด COVID-19: นัยสำหรับคำแนะนำในการป้องกัน IPC, บทสรุปทางวิทยาศาสตร์;สามารถดูได้ที่: https://www.who.int/newsroom/commentaries/detail/modes-of-transmission-of-virus-causing-covid-19-implications-for-ipcprecaution-recommendations (29 มีนาคม 2563)
2. กระทรวงสาธารณสุขอิตาลี แถลงการณ์รายวัน การระบาดของโควิด-19 ในอิตาลี ดูได้ที่ http://www.salute.gov.it/imgs/C_17_notizie_4451_0_file.pdf
3. รายงาน EEA, European Environmental Agency, Air Quality in Europe 2019;หมายเลข 10/2019;สำนักงานสิ่งแวดล้อมยุโรป: โคเปนเฮเกน เดนมาร์ก ดูข้อมูลได้ที่: https://www.eea.europa.eu/publications/airquality-in-europe-2019
4. Xiao Wu, Rachel C. Nethery, M. Benjamin Sabath, Danielle Braun, Francesca Dominici, การสัมผัสกับมลพิษทางอากาศและการเสียชีวิตจาก COVID-19 ในสหรัฐอเมริกา ดูได้ที่: https://projects.iq.harvard.edu/ files/covid-pm/files/pm_and_covid_mortality.pdf
5. สมาคมเวชศาสตร์สิ่งแวดล้อมแห่งอิตาลี (SIMA), ตำแหน่งเรื่องอนุภาคของกระดาษและ COVID-19,
ดูได้ที่: http://www.simaonlus.it/wpsima/wp-content/uploads/2020/03/COVID_19_positionpaper_ENG.pdf
6. Setti L. , Passarini F. , De Gennaro G. , Barbieri P. , Perrone MG, Piazzalunga A. , Borelli M. , Palmisani J. , Di Gilio A, Piscitelli P, Miani A., มีบทบาทที่น่าเชื่อถือหรือไม่ for Particulate Matter in the spreading of COVID-19 in Northern Italy?, BMJ Rapid Responses, April 8th 2020, ดูได้ที่: https://www.bmj.com/content/368/bmj.m1103/rapid-responses
7. Sedlmaier, N. , Hoppenheidt, K. , Krist, H. , Lehmann, S. , Lang, H. , Buttner, M. Generation ของไวรัสไข้หวัดนก (AIV) ปนเปื้อนฝุ่นละอองขนาดเล็ก (PM2.5): การตรวจหาจีโนมและการติดเชื้อและการคำนวณการปล่อยจุลชีววิทยาทางสัตวแพทย์.139, 156-164 (2009)
8. Zhao, Y. , Richardson, B. , Takle, E. , Chai, L. , Schmitt, D. , Win, H. การแพร่เชื้อทางอากาศอาจมีบทบาทในการแพร่กระจายของการระบาดของโรคไข้หวัดนกในปี 2558 ที่ทำให้เกิดโรคใน สหรัฐ.ตัวแทนวิทย์. 9, 11755. https://doi.org/10.1038/s41598-019-47788-z (2019)
9. Ma, Y. , Zhou, J. , Yang, S. , Zhao, Y. , Zheng, X. การประเมินผลกระทบของเหตุการณ์ฝุ่นต่ออุบัติการณ์โรคหัดในจีนตะวันตกสิ่งแวดล้อมบรรยากาศ.157, 1-9 (2017)
10. Sorensen, JH, Mackay, DKJ, Jensen, C. Ø., Donaldson, AI แบบจำลองบูรณาการเพื่อทำนายการแพร่กระจายของไวรัส Epidemiol ในชั้นบรรยากาศติดเชื้อ, 124, 577–590 (2000)
11. Glostera, J. , Alexandersen, S. ทิศทางใหม่: การแพร่เชื้อในอากาศของไวรัสโรคปากและเท้าเปื่อยสภาพแวดล้อมในบรรยากาศ, 38 (3), 503-505 (2004)
12. Reche, I. , D'Orta, G. , Mladenov, N. , Winget, DM, Suttle, CA อัตราการสะสมของไวรัสและแบคทีเรียเหนือชั้นขอบเขตบรรยากาศวารสาร ISME12, 1154-1162 (2018)
13. Qin, N. , Liang, P. , Wu, C. , Wang, G. , Xu, Q. , Xiong, X. , Wang, T. , Zolfo, M. , Segata, N. , Qin, H ., Knight, R. , Gilbert, JA, Zhu, TF การสำรวจตามยาวของ microbiome ที่เกี่ยวข้องกับอนุภาคใน megacityชีววิทยาจีโนม.21, 55 (2020)
14. Zhao, Y. , Richardson, B. , Takle, E. , Chai, L. , Schmitt, D. , Win, H. การส่งสัญญาณทางอากาศอาจมี
มีบทบาทในการแพร่กระจายของการระบาดของโรคไข้หวัดนกที่ก่อให้เกิดโรคสูงในปี พ.ศ. 2558 ในสหรัฐอเมริกาวิทยาศาสตร์
ตัวแทน 9, 11755 https://doi.org/10.1038/s41598-019-47788-z (2019)
15. Ma, Y. , Zhou, J. , Yang, S. , Zhao, Y. , Zheng, X. การประเมินผลกระทบของเหตุการณ์ฝุ่นต่ออุบัติการณ์โรคหัดในจีนตะวันตกสิ่งแวดล้อมบรรยากาศ.157, 1-9 (2017)
16. Jiang, W. , Laing, P. , Wang, B. , Fang, J. ,Lang, J. , Tian, G. , Jiang, J. , Zhu, TF เพิ่มประสิทธิภาพการสกัด DNA และการจัดลำดับเมทาโนมิกของชุมชนจุลินทรีย์ในอากาศ .แนท.โพรโทค10, 768-779 (2015)
17. Pan, M. , Lednicky, JA, Wu, C.-Y., การรวบรวม, การปรับขนาดอนุภาคและการตรวจจับไวรัสในอากาศวารสารจุลชีววิทยาประยุกต์, 127, 1596-1611 (2019)
18. Zymoresearch Ldt, รายละเอียดสินค้า, ดูได้ที่: https://www.zymoresearch.com/products/quick-rnafecal-soil-microbe microprep-kit
19. Quantabio Ltd คำอธิบายผลิตภัณฑ์ ดูได้ที่: https://www.quantabio.com/qscript-xlt-1-steprt-qpcr-toughmix
20. Corman, VM, Landt, O., Kaiser, M., Molenkamp, R., Meijer, A., Chu, DK, & Mulders, DG (2020)
การตรวจหา coronavirus นวนิยาย 2019 (2019-nCoV) โดย RT-PCR แบบเรียลไทม์Eurosurveillance, 25(3) ดูได้ที่:.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6988269/
ต้นฉบับ: https://doi.org/10.1101/2020.04.15.20065995
เวลาที่โพสต์: 18 เม.ย. 2020