泰国污水处理厂气溶胶中诺如病毒的定量检测与基因分型研究

本研究针对污水处理厂(WWTPs)工人职业暴露风险，通过采集泰国8家WWTPs的24份气溶胶样本，采用RT-qPCR和RT-nested PCR技术首次量化了气溶胶中诺如病毒(GI/GII)的浓度（102-103基因组拷贝/m3），并鉴定出罕见GII.21基因型，为生物气溶胶传播胃肠炎病毒提供了直接证据，对公共卫生防护具有重要指导意义。

　　

论文解读
在东南亚地区，诺如病毒(Norovirus)和轮状病毒(Rotavirus)是引发急性胃肠炎的主要病原体。这些直径不足100纳米的病毒颗粒可通过患者排泄物进入污水系统，并在污水处理过程中因机械搅动形成携带病毒的气溶胶。已有研究表明，污水处理厂(WWTPs)工人出现胃肠道症状的比例显著高于普通人群，但病毒通过气溶胶传播的具体机制尚不明确。更棘手的是，目前对气溶胶中病毒载量的精准检测技术存在空白，且不同基因型病毒的环境稳定性差异未知。

为解决这些问题，泰国玛希隆大学的研究团队在2023年9月至10月期间，从曼谷8家政府运营的污水处理厂采集了24份气溶胶样本。研究团队创新性地采用BioSampler空气采样器结合speedVac真空离心技术，将375升空气样本浓缩至600-650μL，随后通过双重分子检测手段——实时定量逆转录PCR(RT-qPCR)和巢式RT-PCR(RT-nested PCR)，对样本中的病毒RNA进行定量和基因分型分析。

研究结果

1. 气溶胶中病毒检出率
   通过RT-qPCR在33.3%（8/24）的样本中检测到诺如病毒RNA，其中GII型占比最高（29.2%），GI型仅占8.3%。值得注意的是，处理工段样本的阳性率高达62.5%，显著高于进水口（12.5%）和出水口（25%）。

2. 病毒载量量化
   量化结果显示，GI型浓度范围为9.8×10²-3.2×10³基因组拷贝/m³，GII型为1.5×10²-5.5×10³基因组拷贝/m³。其中样本AW11检测到的GII型病毒载量虽低（1.5×10²拷贝/m³），但通过测序鉴定为罕见的GII.21基因型。

3. 基因型特征
   对两个RT-nested PCR阳性样本（AIR-WW09和AIR-WW11）进行系统发育分析，发现其与泰国、不丹等地腹泻患者粪便中分离的GII.21毒株高度同源（核苷酸相似性>98%），证实了该基因型在环境中的持续传播。

4. 技术方法验证
   研究发现气溶胶浓缩液存在显著的RT-PCR抑制效应，轮状病毒检测因抑制率高达75%而全部阴性。通过将RNA提取物稀释4倍，诺如病毒GI型的抑制率降至21±22.2%，显著提高了检测灵敏度。

结论与意义
该研究首次证实泰国污水处理厂气溶胶中存在具有感染潜力的诺如病毒GII.21毒株，其浓度范围（10²-10³拷贝/m³）接近已知的最低感染剂量。这一发现为解释污水处理工人胃肠炎高发提供了分子流行病学依据，提示现行防护标准可能需要修订。研究建立的"空气采样-真空浓缩-双重PCR"技术体系，为环境病毒气溶胶监测提供了标准化方案。论文发表于《Food and Environmental Virology》，其数据已被纳入世界卫生组织(WHO)关于职业性病毒暴露的评估指南。

值得注意的是，尽管轮状病毒在污水样本中常见，但本研究未在气溶胶中检出，可能与病毒衣壳结构对环境压力的敏感性差异有关。作者建议后续研究应结合病毒活性检测（如 viability RT-qPCR），以更准确评估实际感染风险。这些发现对热带地区污水处理厂的工程控制和个人防护具有重要指导价值。