编辑推荐:
戊型肝炎病毒(HEV)无症状感染普遍,流行规模被低估。为探究其流行病学特征,研究人员对法国两城市污水及献血者样本开展监测,通过数字 PCR、长读长测序等技术,发现 HEV RNA 高检出率,且污水与献血者病毒亚型分布有差异,污水监测或可评估人群感染状况。
戊型肝炎(hepatitis E)是由戊型肝炎病毒(HEV)引起的急性肠道传染病,全球范围内均有流行。在发展中国家,水源性传播是主要途径,而在发达国家,尤其是欧洲和北美,HEV-3 型通过动物源性食物(如未煮熟的猪肉)传播成为主要感染方式。然而,由于 HEV 感染多为无症状或轻症,常规临床诊断难以准确评估其真实流行规模,导致公共卫生应对策略缺乏全面的数据支撑。因此,建立一种能够动态监测人群感染水平的非侵入性方法,对于揭示 HEV 的真实传播规律至关重要。
法国图卢兹大学医院(CHU Toulouse-Purpan)联合多个研究机构的科研团队,针对这一科学问题展开了深入研究。他们以法国南部图卢兹(Toulouse)和北部敦刻尔克(Dunkerque)两个城市为研究现场,通过分析污水处理厂的污水样本及同期献血者血液样本中的 HEV RNA,探讨污水监测在 HEV 流行病学研究中的应用价值。该研究成果发表在《Food and Environmental Virology》,为 HEV 的防控提供了新的视角和技术支持。
研究团队采用了以下关键技术方法:
- 污水样本采集与处理:在 2023 年 1 月至 2024 年 3 月期间,每周从图卢兹和敦刻尔克污水处理厂进水口采集未经处理的混合污水样本,分别收集 58 份和 57 份,利用超滤膜技术浓缩病毒颗粒,并提取 RNA。
- HEV RNA 检测与定量:通过数字 PCR(dPCR)技术检测 HEV RNA,靶向 ORF3/ORF2 重叠区域,同时以辣椒轻斑驳病毒(PMMoV)作为提取内参,确保检测准确性。
- 病毒基因分型与多样性分析:运用 PacBio 长读长单分子实时测序(SMRT)技术,对 HEV 基因组 ORF2 区域的 1030 核苷酸片段进行测序,结合系统发育分析确定病毒基因型和亚型,并鉴定病毒株混合感染情况。
- 献血者样本对照:分析同期图卢兹和敦刻尔克地区献血者的血液样本,采用罗氏 Cobas HEV 检测试剂盒筛查 HEV RNA 阳性样本,并进行病毒载量测定和基因分型。
研究结果
1. HEV RNA 在污水和血液样本中的检出情况
- 污水样本:图卢兹污水处理厂样本 HEV RNA 检出率为 88%(51/58),敦刻尔克为 95%(54/57),两地病毒浓度范围分别为 4.1-5.7 log 拷贝 / L,经人口流量标准化后无显著差异。
- 献血者样本:图卢兹地区 HEV RNA 阳性率为 2.1/1000(87/40,587),敦刻尔克为 0.8/1000(65/76,178),后者检出率显著低于前者(p<0.05),但污水中仍呈现高病毒载量。
2. HEV 基因多样性与亚型分布
- 图卢兹污水:31 株病毒中,HEV-3c 占 77%(24 株),HEV-3f 占 19%(6 株),HEV-3h 占 3%(1 株),74% 样本为单一毒株感染,26% 存在混合感染。
- 敦刻尔克污水:55 株病毒中,HEV-3c 占 55%(30 株),HEV-3f 占 45%(25 株),混合感染比例达 37%,两地亚型分布差异显著(p=0.018)。
- 献血者对比:图卢兹献血者 HEV-3 亚型分布与污水一致(HEV-3c 占 83%),而敦刻尔克所在的上法兰西大区献血者 HEV-3c 占 76%,与污水中的 HEV-3f 高比例(45%)存在差异,但 HEV-3c 仍为优势亚型。
3. 病毒载量与感染规模的关联性分析
- 通过建立线性模型,发现图卢兹污水 HEV RNA 峰值与献血者阳性率峰值存在 3 周滞后(β=0.92, R2=0.45),而敦刻尔克滞后 1 周(β=0.65, R2=0.26),提示污水监测可预测人群感染趋势,但受 sewer 系统和病毒排泄动力学影响。
研究结论与讨论
本研究首次在同一地区同步分析污水和献血者样本中的 HEV 流行特征,证实了污水监测在以下方面的重要价值:
- 揭示真实感染规模:即使在献血者阳性率较低的敦刻尔克,污水中 HEV RNA 的高检出率表明无症状感染可能被严重低估,污水数据更能反映人群整体感染负荷。
- 动态追踪病毒变异:长读长测序技术成功解析了 HEV-3 亚型的地域分布差异(如敦刻尔克 HEV-3f 比例较高),提示动物源性传播途径可能存在区域特异性,需结合当地畜牧业和食品供应链进一步调查。
- 预测感染趋势:污水与献血者数据的时间滞后效应为疫情预警提供了窗口期,例如图卢兹的 3 周滞后可用于提前部署公共卫生干预措施。
研究同时指出,污水监测需考虑以下因素:
- ** sewer 系统差异 **:敦刻尔克的合流制下水道可能稀释病毒浓度或引入干扰物质,但本研究通过内参控制排除了检测干扰。
- 人群代表性:献血者年龄限制(18-70 岁)可能导致数据偏差,而污水覆盖全年龄段人群,更具流行病学代表性。
- 技术局限性:长读长测序在污水样本中的灵敏度仍需优化,未来需扩大样本量验证混合感染的实际传播风险。
综上所述,污水监测结合长读长测序技术,为 HEV 的 “一健康”(One Health)防控策略提供了创新工具,可实时监测病毒循环、评估防控效果,并为阻断人 - 动物 - 环境间的传播链提供数据支持。这一方法有望推广至其他肠道病毒的监测,提升全球公共卫生应急响应能力。