基于被动采样的长期护理机构与污水处理厂SARS-CoV-2废水流行病学临床相关性研究

本研究针对传统废水流行病学(WBE)在长期护理机构(LTCFs)应用中成本高、操作复杂的问题，创新性采用被动采样技术（Moore swabs）与标准复合采样进行对比。结果显示被动采样在低病毒浓度(<180 gc/mL)下灵敏度更优，且与临床病例报告呈显著相关性（平均领先4天），为资源有限场景下的病原体监测提供了经济高效的解决方案。

　　

随着COVID-19大流行持续，如何早期发现社区传播成为公共卫生领域的重大挑战。传统临床检测存在报告延迟和漏检问题，尤其对无症状感染者。废水流行病学(WBE)通过监测污水中的病原体遗传物质，能实现无偏倚的群体感染评估，但现有自动复合采样设备价格昂贵（约1万美元/台），在长期护理机构(LTCFs)等小规模场景中难以推广。这些设施收治的老年群体恰恰是COVID-19高危人群，亟需经济有效的监测手段。

肯塔基大学的研究团队在《Environmental Advances》发表论文，首次系统比较了被动采样与复合采样在LTCFs和污水处理厂(WWTPs)的应用效果。研究采用平行采样设计，在两家LTCFs同步部署棉质被动采样器（成本仅3美元）和ISCO自动采样器，通过ESP（Exclusion-based Sample Preparation）技术提取核酸，使用RT-qPCR检测SARS-CoV-2 N1基因和crAssphage（人类粪便标志物）。WWTP采样增设三个深度位点验证空间均一性。

3.1 SARS-CoV-2检测方法比较
数据分析显示，被动采样在LTCFs的总阳性检出数（29/53）高于复合采样（22/53），尤其在低浓度范围(<180 gc/mL)具有显著灵敏度优势（p<0.05）。Kappa一致性系数0.369表明两种方法存在中等差异，提示被动采样可能通过固体颗粒预浓缩作用提升低丰度病毒检出。

3.2 设施类型对采样性能的影响
WWTP实验中，被动采样SARS-CoV-2平均浓度达复合采样的5倍（p=0.0156），且不同深度采样无显著差异，证实大尺度污水的高度均质性。crAssphage在所有被动样本中浓度显著升高（2.21×10⁷ vs 5.66×10⁵ gc/mL），暗示被动材料对固体相生物标志物的选择性富集。

3.3 病毒浓度与临床病例相关性
LTCF2数据显示，被动采样数据与3日移动平均临床病例数存在显著时序关联（Kendall's τ=0.43），病毒信号平均领先病例报告4天。这种预警效应在复合采样中未达统计学显著性，凸显被动采样对流行趋势的预测价值。值得注意的是，80%病例来自员工群体，反映LTCFs中工作人员可能是病毒传播的关键节点。

这项研究为WBE在资源受限场景的应用提供了重要范式。被动采样以不足0.1%的成本实现了与复合采样相当的检测效能，且在低病毒载量时更具优势。其预警功能对LTCFs等高风险场所的感染控制具有实操意义，但需注意不同设施污水特性的差异——LTCFs污水可能因消毒剂使用等干扰病毒回收率。未来研究可优化被动材料选择（如静电修饰纤维）以提升包膜病毒的吸附效率，同时开发针对小规模设施的标准化浓度校正模型。该技术路线不仅适用于COVID-19，还可扩展至诺如病毒等多病原体监测体系，为全球公共卫生防御网络建设提供新思路。