科学家们使用一种新方法来检测水中的粪便污染，为全球创造更健康的居住环境铺平了道路。
韩国科学家开发了一种新的基于PCR的方法，用于在环境和处理厂中检测人类粪便污染。应用这种方法可以提高检测更大比例粪便污染的能力。
来源: 忠南国立大学
人类废物在污水溢流或雨水径流中最终进入河流和湖泊，这是一个主要的公共卫生隐患。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。虽然FIB检测便宜且简单，但这种方法无法检测低水平污染。此外，该方法也无法确定污染源。
微生物源追踪（MST）有潜力克服这些挑战，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——MST可以在废水、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是如此。
CrAss样噬菌体（CLPs），一类感染细菌的病毒，被认为是具有前景的MST标记物。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群体，但只有单一的I属被用作MST标记物。这引发了关于其他CLP群体是否也可以作为MST标记物及其与I属相比的有效性的问题。
现在，在一项新的研究中，来自韩国忠南国立大学的Ok Kyung Koo博士和Dong Woo Kim，与庆尚国立大学的Yang Jae Kang和Dong U Woo合作，开发了一种新的MST检测方法，该方法能够特异性地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，使其成本效益高、选择性强且易于操作。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。
“这项研究的主要目标是提高评估特定粪便污染检测方法的功效和准确性，”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受粪便污染水带来的健康风险。”
为了测试该方法的有效性，研究人员从选定的人类志愿者中收集了粪便样本。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群体。利用这些CLPs作为模板，科学家们开发了特定的PCR检测标记物，并测试了它们检测人类粪便污染的能力。
该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群体中，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群体在其基因序列中显示出一定的相似性，称为主要头部蛋白基因。这意味着单个标记物可以用于检测多种污染物。
“我们的方法表明VI属是有效的MST标记物。使用PCR检测VI属CLPs的主要头部蛋白基因，甚至I属，可以成为监测水体中人类粪便污染的实用方法。我预计，随着时间的推移，我们的方法可以通过战略性地筛查污水、废水和各种环境样本，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，能够特异性地检测人类粪便污染。这一发现值得注意，因为人类特异性和针对性的MST标记物可以显著影响卫生法规，通过其在筛查污水、废水和各种环境样本中的应用，降低公共卫生成本。
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