कैसे अपशिष्ट जल निगरानी भविष्य की महामारियों को दूर करने में मदद करेगी

अपशिष्ट जल में महामारियों की निगरानी 7 10 
अपशिष्ट जल का नमूना लेना समय लेने वाला हो सकता है। जॉन ईसेले/कोलोराडो स्टेट यूनिवर्सिटी

सूक्ष्म जीव विज्ञानियों सुसान डी लोंग और कैरल विलुस्ज़ो अप्रैल 2020 में मिले और अपशिष्ट जल के प्रशंसक बन गए, जब अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र संचालकों के एक जमीनी समूह ने उन्हें कोलोराडो के सीवरों से नमूनों में SARS-CoV-2 का पता लगाने के लिए एक परीक्षण विकसित करने और तैनात करने के लिए कहा। डी लॉन्ग एक पर्यावरण इंजीनियर हैं जो उपयोगी बैक्टीरिया का अध्ययन करते हैं। Wilusz की विशेषज्ञता RNA जीव विज्ञान में है। यहां वे वर्णन करते हैं कि अपशिष्ट जल निगरानी कैसे काम करती है और यह महामारी के बाद के भविष्य में क्या कर सकती है।

SARS-CoV-2 के लिए अपशिष्ट जल की निगरानी कैसे की जाती है?

अपशिष्ट जल निगरानी इस तथ्य का लाभ उठाती है कि कई मानव रोगजनक और मानव दवा चयापचय के उत्पाद मूत्र, मल या दोनों में समाप्त हो जाते हैं। SARS-CoV-2 वायरस जो COVID-19 का कारण बनता है, आश्चर्यजनक रूप से दिखाई देता है संक्रमित लोगों के मल में बड़ी मात्रा में, भले ही यह रोग संचरण का एक प्रमुख मार्ग नहीं है।

यह पता लगाने के लिए कि क्या कोई रोगजनक मौजूद हैं, हमें सबसे पहले अपशिष्ट जल का एक प्रतिनिधि नमूना एकत्र करना होगा, या तो सीधे सीवर से या उस बिंदु पर जहां इंजीनियर "प्रभावशाली" कहते हैं, एक उपचार संयंत्र में प्रवेश करता है। हम अपशिष्ट जल से निकलने वाले ठोस पदार्थों का भी उपयोग कर सकते हैं।

तकनीशियनों को तब मल के बड़े कणों को हटाने और किसी भी रोगाणु या वायरस को केंद्रित करने की आवश्यकता होती है। अगला कदम उनके न्यूक्लिक एसिड को निकाल रहा है - डीएनए या आरएनए जो रोगजनकों की आनुवंशिक जानकारी रखता है।

डीएनए या आरएनए में निहित अनुक्रम मौजूद रोगजनकों के लिए अद्वितीय बार कोड के रूप में कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, यदि हम ऐसे जीन का पता लगाते हैं जो SARS-CoV-2 के लिए अद्वितीय हैं, तो हम जानते हैं कि हमारे नमूने में कोरोनावायरस है। हम पीसीआर-आधारित दृष्टिकोणों का उपयोग करते हैं, उनके समान नैदानिक ​​​​नैदानिक ​​​​परीक्षणों में उपयोग किया जाता है, SARS-CoV-2 अनुक्रमों का पता लगाने और उनकी मात्रा निर्धारित करने के लिए।

न्यूक्लिक एसिड अनुक्रम की अधिक विस्तार से विशेषता वायरल उपभेदों के बारे में जानकारी प्रदान कर सकती है - उदाहरण के लिए, यह वेरिएंट की पहचान कर सकता है ओमाइक्रोन BA.2 की तरह।

वर्तमान में, अपशिष्ट जल निगरानी प्रयासों का अधिकांश हिस्सा SARS-CoV-2 पर केंद्रित है, लेकिन वही तकनीक अन्य रोगजनकों के साथ काम करती है, जिनमें शामिल हैं पोलियो वायरस, प्रभाव और नोरोवायरस.

महामारी से पहले, एक आवेदन था दुर्लभ पोलियो वायरस के प्रकोप की निगरानी जिन क्षेत्रों में पोलियो टीकाकरण चल रहा है। विभिन्न दवाओं के संकेतों के बारे में जानकारी देने के लिए अपशिष्ट जल की निगरानी भी की जा सकती है जनसंख्या में नशीली दवाओं के उपयोग का स्तर और प्रकार.

डेटा कहां जाता है?

महामारी के दौरान, यूएस सेंटर फॉर डिजीज कंट्रोल एंड प्रिवेंशन ने विकसित किया राष्ट्रीय अपशिष्ट जल निगरानी प्रणाली विशेष रूप से देश भर में SARS-CoV-2 को ट्रैक करने के लिए। 800 से अधिक साइटें डेटा की रिपोर्ट करती हैं इस NWSS प्रणाली के लिए, लेकिन वर्तमान में सभी राज्यों और काउंटी का प्रतिनिधित्व नहीं किया जाता है।


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अपशिष्ट जल में महामारियों की निगरानी2 7 10 विभिन्न आकारों की आबादी को कवर करने वाली 800 से अधिक साइटें सीडीसी को COVID-19 अपशिष्ट जल संख्या की रिपोर्ट करती हैं। सीडीसी COVID डेटा ट्रैकर, सीसी द्वारा

कई राज्य एजेंसियां, जैसे कोलोराडो सार्वजनिक स्वास्थ्य और पर्यावरण विभाग, और शहर, जैसे टेम्पे, एरिज़ोना, डेटा रिपोर्टिंग के लिए अपने स्वयं के डैशबोर्ड हैं। अपशिष्ट जल विश्लेषण रिपोर्ट करने वाली कुछ कंपनियां डेटा अपने स्वयं के डैशबोर्ड पर, भी.

हमारी राय में, एनडब्ल्यूएसएस अपशिष्ट जल के माध्यम से जनसंख्या स्वास्थ्य की निगरानी में एक रोमांचक पहले कदम का प्रतिनिधित्व करता है। इसी तरह के सिस्टम अन्य देशों में स्थापित किए जा रहे हैं, ऑस्ट्रेलिया सहित और न्यूजीलैंड.

अपशिष्ट जल डेटा वास्तव में क्या दिखाता है?

बड़ी आबादी के अपशिष्ट जल में SARS-CoV-2 का स्तर एक समुदाय में संक्रमण के स्तर का एक उत्कृष्ट संकेतक है। सिस्टम स्वचालित रूप से सीवरशेड में रहने वाले सभी लोगों की निगरानी करता है, इसलिए यह गुमनाम, निष्पक्ष और न्यायसंगत है। महत्वपूर्ण रूप से, अतिरिक्त नमूने लिए बिना किसी व्यक्ति, परिवार या पड़ोस में संक्रमण को वापस ट्रैक करना भी असंभव है।

अपशिष्ट जल निगरानी नैदानिक ​​​​परीक्षणों की उपलब्धता या उनके परीक्षण परिणामों की रिपोर्ट करने वाले लोगों पर निर्भर नहीं करती है। यह COVID-19 के स्पर्शोन्मुख और पूर्व-लक्षण वाले मामलों को भी उठाता है; यह महत्वपूर्ण है क्योंकि जो लोग हैं संक्रमित लेकिन बीमार महसूस न करें, फिर भी COVID-19 फैल सकता है.

हमारी राय में, अपशिष्ट जल परीक्षण तेजी से महत्वपूर्ण है क्योंकि घर पर अधिक COVID-19 परीक्षण किए जाते हैं। और क्योंकि टीकाकरण भी हुआ है COVID-19 के अधिक हल्के और स्पर्शोन्मुख मामलेलोग बिना जांच कराए ही संक्रमित हो सकते हैं। इन कारकों का मतलब है कि महामारी में नैदानिक ​​​​मामले डेटा पहले की तुलना में कम जानकारीपूर्ण हैं, जबकि अपशिष्ट जल डेटा सामुदायिक संक्रमण स्तर का एक सतत संकेतक बना हुआ है। अपशिष्ट जल निगरानी उन लोगों पर निर्भर नहीं करती है जो एक सकारात्मक घरेलू परीक्षण की रिपोर्ट कर रहे हैं या यहां तक ​​​​कि उनके संक्रमण से अवगत हैं। स्पेंसर प्लैट/गेटी इमेजेज न्यूज़

अब तक, आप किसी समुदाय के अपशिष्ट जल में वायरस के स्तर के आधार पर संक्रमित व्यक्तियों की संख्या का सटीक अनुमान नहीं लगा सकते हैं। किसी के संक्रमण का चरण, उनका शरीर वायरस के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करता है, वायरल संस्करण, जहां से अपशिष्ट जल का नमूना लिया गया था, वहां से कितना दूर था, यहां तक ​​कि मौसम भी सब कुछ कर सकता है। सीवेज में मापी गई SARS-CoV-2 की मात्रा को प्रभावित करता है.

लेकिन वैज्ञानिक संक्रमण दर में सापेक्ष परिवर्तन का अनुमान लगा सकते हैं। सीवेज में वायरल के स्तर को ऊपर और नीचे जाते हुए देखना इस बात की एक झलक देता है कि पूरे समुदाय में मामले बढ़ रहे हैं या गिर रहे हैं।

क्योंकि SARS-CoV-2 का पता अपशिष्ट जल के दिनों में या प्रकोप होने के हफ्तों पहले भी लगाया जा सकता है, अपशिष्ट जल की निगरानी एक प्रारंभिक चेतावनी प्रदान कर सकती है कि सार्वजनिक स्वास्थ्य उपायों की आवश्यकता हो सकती है। और संकेत में रुझान महत्वपूर्ण हैं - यदि आप जानते हैं कि स्तर बढ़ रहे हैं, मास्क जनादेश को बहाल करने या घर से काम करने की सिफारिश करने का यह एक अच्छा समय हो सकता है। वर्तमान में, सार्वजनिक स्वास्थ्य अधिकारी अपशिष्ट जल निगरानी डेटा का उपयोग करते हैं अन्य जानकारी के साथ जैसे परीक्षण सकारात्मकता दर और नैदानिक ​​मामलों की संख्या और समुदाय में इस प्रकार के निर्णय लेने के लिए अस्पताल में भर्ती होना।

अनुक्रमण से डेटा नए रूपों का पता लगाने और उनके स्तरों की निगरानी करने में भी मदद कर सकता है, जिससे स्वास्थ्य प्रतिक्रियाओं को वर्तमान संस्करण की विशेषताओं को ध्यान में रखा जा सकता है।

छोटी आबादी में, जैसे कि कॉलेज के डॉर्मिटरी और नर्सिंग होम में, अपशिष्ट जल की निगरानी कम संख्या में संक्रमित लोगों का पता लगा सकती है। यह अलार्म बजा सकता है कि लक्षित नैदानिक ​​​​परीक्षण अलगाव के लिए संक्रमित लोगों की पहचान करने के लिए है। प्रारंभिक पहचान, लक्षित परीक्षण और संगरोध हैं प्रकोप को रोकने में प्रभावी. नियमित निगरानी के लिए नैदानिक ​​​​परीक्षण का उपयोग करने के बजाय, प्रशासक ऐसे समय के लिए विघटनकारी नैदानिक ​​​​परीक्षण आरक्षित कर सकते हैं जब अपशिष्ट जल में SARS-CoV-2 का पता चलता है।

भविष्य में निगरानी कैसी दिखेगी?

अपशिष्ट जल निगरानी के व्यापक और नियमित उपयोग से सार्वजनिक स्वास्थ्य अधिकारियों को अमेरिकी समुदायों में संभावित संक्रमणों के स्तर के बारे में जानकारी प्राप्त करने में मदद मिलेगी। यह डेटा इस बारे में निर्णय ले सकता है कि समुदायों को अतिरिक्त संसाधन कहां उपलब्ध कराए जाएं, जैसे उन जगहों पर परीक्षण या टीकाकरण क्लीनिक आयोजित करना जहां संक्रमण बढ़ रहा है। यह यह निर्धारित करने में भी मदद कर सकता है कि मास्किंग या स्कूल बंद करने जैसे हस्तक्षेप कब आवश्यक हैं।

सबसे अच्छे मामले में, अपशिष्ट जल निगरानी एक नए वायरस को पकड़ सकती है जब यह पहली बार किसी नए क्षेत्र में आता है; बहुत स्थानीय क्षेत्र में जल्दी बंद होने से संभावित रूप से भविष्य की महामारी को रोका जा सकता है। दिलचस्प बात यह है कि शोधकर्ताओं ने SARS-CoV-2 in . का पता लगाया है संग्रहित अपशिष्ट जल के नमूने पहले एकत्र किए गए किसी को COVID-19 का पता चला था। यदि अपशिष्ट जल की निगरानी 2019 के अंत में स्थापित सार्वजनिक स्वास्थ्य बुनियादी ढांचे का हिस्सा होती, तो यह पहले की चेतावनी दे सकती थी कि SARS-CoV-2 एक वैश्विक खतरा बन रहा था।

अभी के लिए, हालांकि, राष्ट्रीय अपशिष्ट जल निगरानी प्रणाली की स्थापना और संचालन, विशेष रूप से एक जिसमें प्रमुख स्थानों पर भवन-स्तर की निगरानी शामिल है, अभी भी बहुत महंगा और श्रम प्रधान है।

चल रहे अनुसंधान और विकास प्रयास अपशिष्ट जल के नमूने को सरल और स्वचालित करने का प्रयास कर रहे हैं। विश्लेषण पक्ष पर, इस तरह की प्रणाली का पूरा लाभ उठाने के लिए, अन्य रोगजनकों का पता लगाने के लिए पीसीआर और अनुक्रमण तकनीकों का अनुकूलन, उपन्यास सहित, महत्वपूर्ण होगा। अंततः, अपशिष्ट जल निगरानी एक ऐसे भविष्य का समर्थन करने में मदद कर सकती है जिसमें महामारियाँ बहुत कम घातक हों और जिनका सामाजिक और आर्थिक प्रभाव कम हो।

लेखक के बारे में

सुसान डी लोंग, सिविल और पर्यावरण इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर, कोलोराडो राज्य विश्वविद्यालय और कैरल विलुस्ज़ो, माइक्रोबायोलॉजी, इम्यूनोलॉजी और पैथोलॉजी के प्रोफेसर, कोलोराडो राज्य विश्वविद्यालय

इस लेख से पुन: प्रकाशित किया गया है वार्तालाप क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.


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