人类粪便在污水溢流或雨水径流中最终流入河流和湖泊，是一种主要的公共卫生隐患。因此，持续测试水体和样本中是否存在人类粪便污染至关重要。传统上，检测粪便污染的方法是通过检测粪便指示细菌（FIB），如大肠杆菌（E. coli），将样本水滴入微生物培养基中。虽然FIB检测便宜且简单，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）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——来实现。这使得MST能够在废水、饮用水、湖泊等环境中检测低水平污染，并识别宿主，即使涉及多种动物的粪便也能区分。
crAss样噬菌体（CLPs）是一类感染细菌的病毒（噬菌体），被认为是很有前景的MST标记。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。尽管已知有多个CLP群体，但目前只有被称为I属的一组被用作MST标记。这引发了关于其他CLP群体是否也能作为MST标记及其相对于I属的有效性的问题。
现在，在一项新的研究中，来自韩国忠南国立大学的Koo Ok Kyung和Dong Woo Kim与来自庆尚国立大学的Yang Jae Kang和Dong U Woo合作，开发了一种新的MST检测方法，能够特异性检测受人类粪便污染的水体。该方法使用聚合酶链反应（PCR）检测CLP DNA，使其具有成本效益、选择性强且易于操作的特点。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表示。他进一步补充说：“一个强大的MST标记将极大地帮助我们降低因粪便污染水体带来的健康风险。”
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。实验还纳入了来自狗、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。随后进行了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了13个不同的CLP群体。科学家们使用这些CLPs作为模板，开发了通过PCR检测它们的具体标记，并测试了它们检测人类粪便污染的能力。
研究结果令人鼓舞。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属存在于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。这意味着可以使用单个标记检测多种污染物。
“我们的方法表明，VI属是一个有效的MST标记，适用于韩国人群。通过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一种实用方法。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，能够特异性检测人类粪便污染。这具有重要意义，因为特定于人类且选择性靶向的MST标记可以显著影响卫生法规，通过应用于筛查污水、废水和各种环境样本，降低公共卫生成本。
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