من المعروف أن متلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة المعروفة باسم مرض كوفيد-19 - بسبب فيروس SARS-CoV-2 - تنتشر عن طريق الرذاذ التنفسي والمخالطين المقربين.[1] كان عبء كوفيد-19 شديدًا للغاية في لومباردي ووادي بو (شمال إيطاليا)،[2] وهي منطقة تتميز بتركيزات عالية من الجسيمات، والتي من المعروف بالفعل أنها تنتج آثارًا سلبية على صحة الإنسان.[3] تُظهر الأرقام الإقليمية المتاحة لإيطاليا حتى تاريخ 12 أبريل أن حوالي 30٪ من الأشخاص الإيجابيين حاليًا لا يزالون يعيشون في لومباردي (حوالي 40٪ إذا نظرنا إلى الحالات الإجمالية المؤكدة منذ بداية الوباء)، تليها إميليا رومانيا (13.5٪)، وبييمونتي (10.5٪)، وفينيتو (10٪).[2] تمثل هذه المناطق الأربع في وادي بو 80٪ من إجمالي الوفيات المسجلة في إيطاليا و65٪ من حالات دخول وحدات العناية المركزة.[2]
يبدو أن بحثًا أجرته كلية الصحة العامة بجامعة هارفارد يؤكد وجود ارتباط بين زيادة تركيزات الجسيمات الدقيقة ومعدلات الوفيات بسبب كوفيد-19 في الولايات المتحدة [4]. في اتصالات سابقة، افترضنا إمكانية وجود فيروس SARS-CoV-2 على الجسيمات الدقيقة (PM) أثناء انتشار العدوى، [5،6] بما يتسق مع الأدلة الموجودة بالفعل
متاح للفيروسات الأخرى.[7-15] ومع ذلك، فإن قضية الميكروبيوم المرتبط بالجسيمات المحمولة جوًا، وخاصة في البيئات الحضرية، لا تزال قيد البحث إلى حد كبير،[16] وفي الوقت الحاضر، لم يقم أحد بإجراء دراسات تجريبية تهدف على وجه التحديد إلى تأكيد أو استبعاد وجود فيروس كورونا المستجد 2 على الجسيمات.
نقدم هنا النتائج الأولية للتحليلات التي أجريناها على 34 عينة PM10 خارجية/محمولة جواً من موقع صناعي في مقاطعة بيرغامو، تم جمعها باستخدام جهازين مختلفين لأخذ عينات الهواء على مدى فترة متواصلة مدتها 3 أسابيع، من 21 فبراير إلى 13 مارس.
باتباع المنهجية التي وصفها بان وآخرون عام ٢٠١٩ (لجمع وتحديد حجم الجسيمات والكشف عن الفيروسات المحمولة جوًا)،[١٧] جُمعت عينات الجسيمات الدقيقة على مرشحات ألياف الكوارتز باستخدام جهاز أخذ عينات هواء وزني منخفض الحجم (٣٨.٣ لتر/دقيقة لمدة ٢٣ ساعة)، متوافقًا مع الطريقة المرجعية EN١٢٣٤١:٢٠١٤ لرصد الجسيمات الدقيقة من فئة ١٠. حُبست الجسيمات الدقيقة على المرشحات بنسبة ٩٩.٩٪ نموذجية.تم الاحتفاظ بالهباء الجوي، وتخزينه بشكل صحيح وتسليمه إلى مختبر الجينوميات التطبيقية والمقارنة بجامعة تريستي. ونظرًا للطبيعة البيئية للعينة، والتي يُفترض أنها غنية بمثبطات بوليميرازات الحمض النووي، فقد شرعنا في استخلاص الحمض النووي الريبي (RNA) باستخدام مجموعة ميكروبات التربة البرازية Quick RNA المُعدّلة لنوع المرشحات.[18] تم لف نصف المرشح، بحيث يكون جانبه العلوي متجهًا للداخل.في أنبوب بولي بروبيلين سعة 5 مل، مع الحبيبات المرفقة في المجموعة. من أول 1 مل من محلول التحلل، تمكنا من الحصول على حوالي 400 ميكرولتر من المحلول، والذي تمت معالجته بعد ذلك وفقًا للبروتوكولات القياسية، مما أدى إلى مستخلص نهائي بحجم 15 ميكرولتر. بعد ذلك، تم استخدام 5 ميكرولتر لاختبار SARS-CoV-2. ونظرًا لأصل العينة المحدد، تم استخدام qScript XLT 1-Step RT-qPCR ToughMix.[19] كانت أنظمة التضخيم هي تلك الخاصة بالبروتوكول الذي طوره كورمان وآخرون، والمنشور على موقع منظمة الصحة العالمية [20].
كان الهدف من الاختبار تحديدًا تأكيد أو استبعاد وجود الحمض النووي الريبوزي لفيروس كورونا المستجد (SARS-CoV-2) على الجسيمات. استخدم التحليل الأول "جين E" كعلامة جزيئية، وأسفر عن نتيجة إيجابية مبهرة على 15 مرشحًا من أصل 16، حتى مع تراوح Ct، كما هو متوقع، بين 36 و38 دورة.
بعد ذلك، قمنا بتكرار التحليل على 6 من المرشحات الإيجابية (إيجابية بالفعل لـ "جين E") باستخدام "جين RtDR" كعلامة جزيئية - وهو محدد للغاية لـ SARS-CoV-2 - حيث توصلنا إلى 5 نتائج إيجابية مهمة؛ كما تم إجراء اختبارات التحكم لاستبعاد الإيجابية الكاذبة بنجاح (الشكل 1).
لتجنب نفاد مواد أخذ العينات النادرة المتاحة، تم تسليم الحمض النووي الريبوزي المستخرج المتبقي إلى مستشفى الجامعة المحلي (أحد المراكز السريرية المعتمدة من قبل الحكومة الإيطالية لاختبارات تشخيص فيروس كورونا المستجد 2)، من أجل إجراء اختبار أعمى موازٍ ثانٍ. اختبر هذا المختبر السريري الثاني 34 عملية استخراج للحمض النووي الريبوزي لجينات E وN وRdRP، وأبلغ عن 7 نتائج إيجابية لجين واحد على الأقل من الجينات الثلاثة المميزة، مع تأكيد الإيجابية بشكل منفصل لجميع العلامات الثلاثة (الشكل 2). ونظرًا لطبيعة العينة، وبالنظر إلى أن أخذ العينات لم يتم إجراؤه لأغراض التشخيص السريري ولكن لاختبارات التلوث البيئي (مع الأخذ في الاعتبار أيضًا أن المرشحات تم تخزينها لمدة أربعة أسابيع على الأقل قبل الخضوع للتحليلات الجينية الجزيئية، كمانتيجةً للإغلاق الإيطالي، يمكننا تأكيد إثبات وجود الحمض النووي الريبوزي الفيروسي لفيروس SARS-CoV-2 بشكل معقول من خلال الكشف عن "جين RtDR" عالي التحديد على ثمانية مرشحات. ومع ذلك، نظرًا لنقص المواد الإضافية من المرشحات، لم نتمكن من تكرار عدد كافٍ من الاختبارات لإظهار نتائج إيجابية لجميع العلامات الجزيئية الثلاثة في وقت واحد.
هذا أول دليل أولي على إمكانية وجود الحمض النووي الريبوزي لفيروس سارس-كوف-2 على الجسيمات العالقة في الهواء الطلق، مما يشير إلى أنه في ظل ظروف الاستقرار الجوي وتركيزات عالية من الجسيمات العالقة في الهواء الطلق، يمكن لفيروس سارس-كوف-2 أن يُكوّن تجمعات مع الجسيمات العالقة في الهواء الطلق، ويعزز بقاء الفيروس في الغلاف الجوي من خلال تقليل معامل انتشارها. مزيد من التأكيدات على هذه النتائج الأوليةالأدلة جارية، وينبغي أن تشمل تقييمًا آنيًا لحيوية فيروس كورونا المستجد (SARS-CoV-2) بالإضافة إلى ضراوته عند امتصاصه على الجسيمات. في الوقت الحالي، لا يمكن وضع أي افتراضات بشأن العلاقة بين وجود الفيروس على الجسيمات العالقة (PM) وتطور تفشي كوفيد-19. ومن القضايا الأخرى التي يجب تناولها تحديدًا متوسط تركيزات الجسيمات العالقة (PM) في نهاية المطاف.إن هذا ليس بالضرورة ضروريا لتحقيق "تأثير تعزيزي" محتمل للعدوى (في حالة التأكد من أن الجسيمات الدقيقة قد تعمل كـ "ناقل" لنواة القطرات الفيروسية)، أو حتى الاحتمال النظري للتحصين نتيجة التعرض لجرعات ضئيلة عند عتبات أقل من الجسيمات الدقيقة.
الشكل 1 منحنيات التضخيم لجينات E (A) وRdRP (B): تمثل الخطوط الخضراء المرشحات المختبرة؛ الخطوط المتقاطعةيمثل استخلاصات مرشح المرجع؛ تمثل الخطوط الحمراء تضخيم العينات الإيجابية.
الشكل 2. النتائج الإيجابية (المُشار إليها بعلامة X) لجينات E وN وRdRP التي تم الحصول عليها لجميع عينات PM10 البالغ عددها 34 عينةالمرشحات التي تم اختبارها في التحليلات المتوازية الثانية.
ليوناردو سيتي 1، فابريزيو باساريني 2، جيانلويجي دي جينارو 3، بييرلويجي باربيري 4، ماريا جراتسيا بيروني 5، ماسيمو بوريلي 6، جولاندا بالميساني 3، أليسيا دي جيليو 3، فالنتينا توربولي 6، ألبرتو بالافيتشيني 6، ماوريتسيو روسيو 7، بريسكو بيسيتيلي 8، أليساندرو مياني 8،9.
1. قسم الكيمياء الصناعية، جامعة بولونيا، Viale del Risorgimento – 4، I-40136، بولونيا، إيطاليا
e-mail: leonardo.setti@unibo.it
2. المركز المشترك بين الإدارات للبحوث الصناعية "المصادر المتجددة، البيئة، النمو الأزرق، الطاقة"،
University of Bologna, Rimini, Italy e-mail: fabrizio.passarini@unibo.it
3. قسم الأحياء، جامعة "ألدو مورو" في باري، باري، إيطاليا
e-mail: gianluigi.degennaro@uniba.it; alessia.digilio@uniba.it; jolanda.palmisani@uniba.it
4. قسم العلوم الكيميائية والصيدلانية، جامعة تريستي، تريستي، إيطاليا
e-mail: barbierp@units.it
5. قسم البحوث البيئية، TCR TECORA، ميلانو، إيطاليا
e-mail: mariagrazia.perrone@tcrtecora.com
6. قسم علوم الحياة - جامعة تريستي، تريستي، إيطاليا
e-mail: borelli@units.it; torboli@units.it; pallavic@units.it
7. قسم الطب المخبري، مستشفى جامعة جوليانو إيسونتينا (ASU GI)، تريستا، إيطاليا
email: maurizio.ruscio@asugi.sanita.fvg.it
8. الجمعية الإيطالية للطب البيئي (SIMA)، ميلانو، إيطاليا
e-mail: priscofreedom@hotmail.com; alessandro.miani@unimi.it
9. قسم العلوم والسياسات البيئية، جامعة ميلانو، ميلانو، إيطاليا
e-mail: priscofreedom@hotmail.com; alessandro.miani@unimi.it
المؤلف المراسل:
ليوناردو سيتي، Department of Industrial Chemistry, University of Bologna Viale del Risorgimento 4, 40136, Bologna, Italy; e-mail: leonardo.setti@unibo.it
مراجع
منظمة الصحة العالمية، طرق انتقال الفيروس المسبب لمرض كوفيد-19: تداعيات توصيات الوقاية من العدوى ومكافحتها، ملخص علمي؛ متوفر على الرابط: https://www.who.int/newsroom/commentaries/detail/modes-of-transmission-of-virus-causing-covid-19-implications-for-ipcprecaution-recommendations (29 مارس/آذار 2020)
2. وزارة الصحة الإيطالية، النشرة اليومية لتفشي كوفيد-19 في إيطاليا، متوفرة على الرابط: http://www.salute.gov.it/imgs/C_17_notizie_4451_0_file.pdf
٣. الوكالة الأوروبية للبيئة، تقرير جودة الهواء في أوروبا ٢٠١٩؛ رقم ١٠/٢٠١٩؛ الوكالة الأوروبية للبيئة: كوبنهاغن، الدنمارك، متاح على: https://www.eea.europa.eu/publications/airquality-in-europe-2019
4. شياو وو، راشيل سي. نيثيري، م. بنيامين ساباث، دانييل براون، فرانشيسكا دومينيسي، التعرض لتلوث الهواء ومعدل وفيات كوفيد-19 في الولايات المتحدة، متاح على: https://projects.iq.harvard.edu/files/covid-pm/files/pm_and_covid_mortality.pdf
5. الجمعية الإيطالية للطب البيئي (SIMA)، ورقة موقف حول الجسيمات الدقيقة وكوفيد-19،
متوفر على: http://www.simaonlus.it/wpsima/wp-content/uploads/2020/03/COVID_19_positionpaper_ENG.pdf
6. Setti L., Passarini F., De Gennaro G., Barbieri P., Perrone MG, Piazzalunga A., Borelli M., Palmisani J., Di Gilio A, Piscitelli P, Miani A., هل هناك دور معقول للمواد الجزيئية في انتشار كوفيد-19 في شمال إيطاليا؟، BMJ Rapid Responses، 8 أبريل 2020، متاح على: https://www.bmj.com/content/368/bmj.m1103/rapid-responses
7. سيدلماير، ن.، هوبنهايدت، ك.، كريست، هـ.، ليمان، س.، لانج، هـ.، بوتنر، م. توليد الجسيمات الدقيقة البرازية الملوثة بفيروس إنفلونزا الطيور (AIV): الجينوم وكشف العدوى وحساب الانبعاث. علم الأحياء الدقيقة البيطرية. 139، 156-164 (2009).
٨. تشاو، ي.، ريتشاردسون، ب.، تاكلي، إي.، تشاي، ل.، شميت، د.، وين، هـ. ربما لعب انتقال العدوى عبر الهواء دورًا في انتشار فاشيات إنفلونزا الطيور شديدة الإمراض عام ٢٠١٥ في الولايات المتحدة. مجلة ساينس ريب. ٩، ١١٧٥٥. https://doi.org/10.1038/s41598-019-47788-z (٢٠١٩)
9. ما، ي.، تشو، ج.، يانغ، س.، تشاو، ي.، تشنغ، س. تقييم تأثير ظواهر الغبار على حالات الحصبة في غرب الصين. البيئة الجوية. 157، 1-9 (2017)
١٠. سورنسن، جيه إتش، ماكاي، دي كيه جيه، جينسن، سي. أو، دونالدسون، إيه آي. نموذج متكامل للتنبؤ بانتشار فيروس مرض الحمى القلاعية في الغلاف الجوي، مجلة علم الأوبئة والعدوى، ١٢٤، ٥٧٧-٥٩٠ (٢٠٠٠).
11. جلوستيرا، جيه، ألكسندرسن، إس. اتجاهات جديدة: انتقال فيروس مرض الحمى القلاعية عبر الهواء في البيئة الجوية، 38 (3)، 503-505 (2004)
١٢. ريشي، آي.، دورتا، جي.، ملادنوف، إن.، وينجت، دي إم، ساتل، سي. إيه. معدلات ترسب الفيروسات والبكتيريا فوق الطبقة الحدودية للغلاف الجوي. مجلة ISME. ١٢، ١١٥٤-١١٦٢ (٢٠١٨).
١٣. تشين، ن.، ليانغ، ب.، وو، س.، وانغ، ج.، شو، كيو.، شيونغ، إكس.، وانغ، ت.، زولفو، م.، سيغاتا، ن.، تشين، هـ.، نايت، ر.، جيلبرت، ج. أ.، تشو، ت. ف. دراسة طولية للميكروبيوم المرتبط بالجسيمات الدقيقة في مدينة كبرى. مجلة علم الجينوم، ٢١، ٥٥ (٢٠٢٠).
14. تشاو، ي.، ريتشاردسون، ب.، تاكلي، إي.، تشاي، ل.، شميت، د.، وين، هـ. قد يكون للانتقال المحمول جوًا
لعبت دورًا في انتشار فاشيات إنفلونزا الطيور شديدة الضراوة في عام 2015 في الولايات المتحدة.
المجلة 9، 11755. https://doi.org/10.1038/s41598-019-47788-z (2019)
١٥. ما، ي.، تشو، ج.، يانغ، س.، تشاو، ي.، تشنغ، س. تقييم تأثير ظواهر الغبار على حالات الحصبة في غرب الصين. البيئة الجوية. ١٥٧، ١-٩ (٢٠١٧)
16. جيانغ، و.، لينغ، ب.، وانغ، ب.، فانغ، ج.، لانغ، ج.، تيان، ج.، جيانغ، ج.، تشو، ت.ف. استخلاص الحمض النووي المُحسَّن والتسلسل الميتاجينومي للمجتمعات الميكروبية المحمولة جوًا. البروتوكولات الطبيعية 10، 768-779 (2015)
17. بان، م.، ليدنيكي، ج. أ.، وو، س.-ي.، جمع وتحديد حجم الجسيمات والكشف عن الفيروسات المحمولة جوًا. مجلة علم الأحياء الدقيقة التطبيقي، 127، 1596-1611 (2019)
18. Zymoresearch Ldt، وصف المنتج، متوفر على: https://www.zymoresearch.com/products/quick-rnafecal-soil-microbe microprep-kit
19. شركة كوانتابيو المحدودة، وصف المنتج، متوفر على: https://www.quantabio.com/qscript-xlt-1-steprt-qpcr-toughmix
20. Corman, VM, Landt, O., Kaiser, M., Molenkamp, R., Meijer, A., Chu, DK, & Mulders, DG (2020).
الكشف عن فيروس كورونا المستجد 2019 (2019-nCoV) باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل العكسي في الوقت الفعلي. Eurosurveillance، 25(3)، متوفر على الرابط: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6988269/
الأصل: https://doi.org/10.1101/2020.04.15.20065995
وقت النشر: ١٨ أبريل ٢٠٢٠
