科学家利用病毒DNA检测粪便对水的污染

污水溢流或雨水径流中的人类废物最终流入河流和湖泊，这是一个重大的公共卫生危害。因此，必须持续检测水体和样本中是否存在人类粪便污染

传统上，粪便污染检测涉及通过在微生物培养基中加入一滴样品水来检测粪便指示细菌（FIB），如大肠杆菌。虽然FIB检测既便宜又简单，但该方法不能用于检测低水平污染。这种方法也无法确定污染源

微生物来源追踪（MST）有可能通过检测宿主物种特有的生物标志物（通常是蛋白质、DNA或RNA片段）来克服这些挑战。这使得MST能够检测废水、饮用水、湖泊等中的低水平污染，并识别宿主，即使涉及多种物种的粪便

CrAs-like噬菌体（CLPs）是一类感染细菌（噬菌体）的病毒，被誉为一组有前景的MST标记物。CLP是人体肠道中最丰富的噬菌体，许多CLP仅存在于人体肠道（和粪便）中。虽然有几个已知的CLP组，但只有一个组，即I属，被用作MST标记。这引发了人们对另一组CLP是否也作为MST标记及其与I属相比的存活率的质疑。现在，在一项新的研究中，韩国中南大学的Ok Kyung-Koo博士和Dong Woo Kim与庆尚大学的Yang Jae Kang和Dong U Woo合作，开发了一种使用CLP的新型MST检测方法，该方法能够特异性检测人类粪便污染的水。该方法使用聚合酶链式反应（PCR）检测CLP DNA，使该方法具有成本效益、选择性和易于实施。

该研究发表在《水研究》上

金说：“这项研究的主要目的是提高用于评估特定粪便污染的检测方法的有效性和准确性。”。“一个强大的MST标记将极大地帮助我们减轻粪便污染水的健康风险。”

为了测试这种方法的有效性，研究人员从选定的人类志愿者那里收集了粪便样本。实验中还包括狗、鹿、猫、鸟和浣熊等野生动物的粪便样本，以测试检测方法的特异性。然后进行DNA提取和测序以检测和分类CLP病毒基因

在人类肠道病毒中鉴定出13个不同的CLP组。使用这些CLP作为模板，科学家们然后开发了通过PCR检测的特定标记，并测试了它们检测人类粪便污染的能力

这项研究的结果令人鼓舞。91.52%的人类粪便样本中发现了CLP，除浣熊外，所有动物样本中都没有CLP。在已鉴定的13个CLP组中，64.4%的样本中存在VI属，几乎是I属（37.28%）的两倍。此外，所有13个CLP组的基因序列都显示出一些相似性，称为主要头蛋白基因。这意味着单个标记可用于检测多组污染物

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Koo博士总结道：“我们的方法表明，VI属是韩国人群中一种有效的MST标记。使用PCR检测VI属CLP甚至I属的MHP基因，可以成为监测人类粪便污染水的一种实用方法。我希望随着时间的推移，我们的方法可以通过对污水、废水和各种环境样本进行战略性筛查来改善卫生法规并降低公共卫生成本。”

总之，科学家们得出结论，CLP，特别是VI属，可以用作可行的MST标记，可以特异性检测人类粪便污染。这是值得注意的，因为人类特异性和选择性靶向的MST标记物可以显著影响卫生法规，通过在筛查肝脏、污水、废水和各种环境样本中的应用降低公共卫生成本 More information: Dong Woo Kim et al, Development of a novel crAss-like phage detection method with a broad spectrum for microbial source tracking, Water Research (2024). DOI: 10.1016/j.watres.2024.122330

Journal information: Water Research