Détection du SARS-CoV-2 dans les eaux usées à l'aide de la PCR numérique par gouttelettes par Carol Wilusz, Ph.D.

Avant la pandémie de COVID-19, quel était votre rôle ou domaine de recherche principal ?

En termes de recherche, j'étudiais la biologie de l'ARN dans les cellules souches et diverses maladies comme la dystrophie musculaire. Je dirige également le Molecular Quantification Core, où l'Université d'État du Colorado héberge son lecteur QX200 ddPCR, et je dirige le programme d'études supérieures en biologie cellulaire et moléculaire.

Dans quelle mesure votre région a-t-elle été touchée par la pandémie ?

Par rapport au reste du pays, la CSU a connu peu de cas. À la fin de septembre 2020, le comté de Larimer, dans le Colorado, avait enregistré 2 560 cas, soit environ 717 pour 100 000 habitants.

Comment ce projet de traitement des eaux usées est-il né ? Qui a eu cette idée et quand ?

Les stations de traitement de l'eau de Fort Collins a manifesté pour la première fois son intérêt à s'associer à la CSU en mai. Ils ont communiqué avec la Dre Susan DeLong et moi-même au sein du Département de génie civil et environnemental. Cet effort s'est élargi de façon à inclure le Metro Water Reclamation District, qui dessert Denver et le nord du Colorado. Nous avons pu établir une collaboration impliquant 18 stations de traitement des eaux, le ministère de la Santé Publique et de l'Environnement du Colorado.

Rose Nash, Ph.D., directrice de la recherche et du développement chez GT Molecular, s'est associée à nous pour développer le test et propose les mêmes tests à d'autres stations de traitement des eaux usées et municipalités. La CSU a intégré l'analyse des eaux usées dans son plan de réponse au COVID-19 en mai et a soutenu le développement des tests.

Quel était le principal objectif ? Qu'espériez-vous déterminer ou réaliser ?

L'un de nos objectifs était de surveiller les niveaux de COVID-19 dans les stations de traitement des eaux usées qui couvrent 60 % de la population du Colorado. Les informations que nous recueillons peuvent éclairer les décisions de santé publique et éviter que les hôpitaux ne soient submergés en ralentissant la propagation du virus. Notre autre objectif était de détecter et de répondre à l'infection au COVID-19 dans les dortoirs. La détection du virus dans un dortoir pourrait entraîner des tests individuels hautement ciblés, suivis d'une mise en quarantaine et d'un suivi des contacts, enrayant ainsi une épidémie avant qu'elle ne commence.

Quelles plates-formes ddPCR Bio-Rad avez-vous utilisées pour effectuer vos recherches ?

Nous avons utilisé le kit 1-Step RT-ddPCR, QX200, manuel DG [QX200 AutoDG Droplet Digital PCR System].

Pourquoi avez-vous choisi d'utiliser la technologie ddPCR pour mesurer le SARS-CoV-2 ?

Pour nous, il y avait trois avantages principaux. Premièrement, la ddPCR est plus sensible que la qPCR et est plus résistante à l'inhibition – en d'autres termes, aux substances qui interfèrent avec l'amplification de la qPCR. Un autre avantage majeur était que Bio-Rad était disposé et apte à garantir un approvisionnement suffisant en réactifs. Et enfin, nous avons vu le succès du protocole d'analyse des eaux usées basé sur la ddPCR fourni par le Hampton Roads Sanitation District en Virginie.

Quelle était la portée du projet – par exemple, combien de personnes se trouvaient dans la zone de captage des eaux usées ?

Pour le projet CSU, nous recherchions 5 000 étudiants vivant en chambre universitaire. Pour le CDPHE / State Project, c’est difficile à dire; des millions de personnes, c'est sûr. Chaque station de traitement des eaux usées traitait les eaux usées de plus de 40 000 personnes.

Quels ont été les principaux résultats / conclusions de votre projet ?

Nous avons réussi à détecter et à répondre aux infections dans les chambres universitaires.

Nous surveillons 18 stations de traitement des eaux depuis le 1er août. Nos données ont été publiées dans un tableau de bord privé, qui vise à fournir des informations sur la santé communautaire au Colorado Department of Public Health and Environment car il prend des décisions de santé publique. Des stations de traitement d'eau supplémentaires dans les États seront ajoutées au tableau de bord via GT Molecular et CSU au fil du temps.

Comment pensez-vous que l'analyse des eaux usées utilisant le ddPCR pourrait aider à arrêter la propagation du SARS-CoV-2 dans différentes communautés ?

La détection précoce de l'infection est essentielle dans les petites communautés telles que les dortoirs. Nous pouvons identifier les individus infectés et les mettre en quarantaine avant qu'ils ne puissent infecter d'autres personnes. L'approche peut être appliquée à d'autres installations collectives partagées telles que les maisons de retraite, les prisons et les bases militaires.

Dans les métropoles, comme celles desservies par une station de traitement de l'eau. Nous pouvons détecter plus tôt une augmentation du niveau d'infection et prendre les décisions adéquates (distanciation sociale etc), plutôt que de laisser une situation devenir incontrôlable.

PCR numérique

La technologie unique de PCR numérique par gouttelettes de Bio-Rad fournit une quantification absolue des acides nucléiques pour un large éventail d'applications, y compris les études de mutation cancéreuse, la quantification du VIH et la surveillance de l'environnement.

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