粪便污染清洁水可以通过微生物源追踪（MST）方法检测，该方法通过识别水中的特定生物标志物来确定污染源。在一项新研究中，来自忠南国立大学和庆尚国立大学的科学家开发了一种新的方法，用于检测仅存在于人类肠道和粪便中的病毒。他们还识别并创建了特定的病毒DNA标记物，这些标记物可用于改善污水、废水和水体中粪便污染的微生物源追踪。
人类排泄物通过污水溢流或雨水径流最终进入河流和湖泊，这是一个重大的公共卫生隐患。因此，必须持续测试水体和样本中是否存在人类粪便污染。传统上，检测粪便污染涉及检测粪便指示细菌（FIB），如大肠杆菌，通过将样品水滴入微生物培养基中进行检测。虽然FIB检测成本低廉且简单，但这种方法无法检测低水平污染，也无法确定污染源。
微生物源追踪（MST）通过检测特定宿主物种的生物标志物——通常是蛋白质、DNA或RNA片段——有望克服这些挑战。这使得MST能够在废水、饮用水、湖泊等中检测低水平污染，并识别宿主，即使存在多种物种的粪便也能有效识别。
CrAss样噬菌体（CLPs）是一类感染细菌的病毒，被认为是MST标记物的有希望的候选者。CLPs是人类肠道中最丰富的噬菌体，许多CLPs仅存在于人类肠道（和粪便）中。尽管已知有几个CLP群组，但只有单一群组，即I属，被用作MST标记物。这引发了关于其他群组CLPs是否也适合作为MST标记物及其与I属相比的有效性的问题。
现在，在一项新研究中，韩国忠南国立大学的Ok Kyung Koo博士和Dong Woo Kim，以及庆尚国立大学的Yang Jae Kang和Dong U Woo合作，开发了一种使用CLPs的新MST检测方法，该方法能够特异性检测受人类粪便污染的水。该方法使用聚合酶链反应（PCR）检测CLP DNA，使其具有成本效益、选择性和易于操作的特点。该研究于2024年11月15日发表在《Water Research》第266卷，并于2024年8月24日在线发布。
“本研究的主要目标是改进用于评估特定粪便污染的检测方法的有效性和准确性，”Dong Woo Kim说。他进一步补充道：“一个强大的MST标记物将极大地帮助我们减轻由粪便污染水引起的健康风险。”
为了测试该方法的有效性，研究人员收集了选定人类志愿者的粪便样本。实验中还包括了来自狗、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。然后进行了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群组。科学家们利用这些CLPs作为模板，开发了特定的PCR检测标记物，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。CLPs在91.52%的人类粪便样本中被发现，而在所有动物样本中均未检出，除了浣熊。在鉴定出的13个CLP群组中，VI属出现在64.4%的样本中，几乎是I属（37.28%）的两倍。此外，所有13个CLP群组在其主要头蛋白基因序列中显示出一定的相似性，这意味着可以使用单一标记物检测多种污染物。
“我们的方法表明，VI属是一个有效的MST标记物。使用PCR检测VI属CLPs的主要头蛋白基因，或甚至是I属，可以成为监测水体中人类粪便污染的实用方法。我期望随着时间的推移，我们的方法能够通过战略性的污水、废水和各种环境样本筛查，改善卫生法规并降低公共卫生成本，”Ok Kyung Koo博士总结道。
总之，科学家们得出结论，CLPs，尤其是VI属，可以用作有效的MST标记物，能够特异性检测人类粪便污染。这一点尤为重要，因为特异性强且针对性强的MST标记物可以显著影响卫生法规，通过其在污水、废水和各种环境样本筛查中的应用，降低公共卫生成本。
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