Hội chứng hô hấp cấp tính nghiêm trọng được gọi là bệnh COVID-19 - do vi rút SARS-CoV-2 - được ghi nhận là lây lan qua các giọt đường hô hấp và tiếp xúc gần. [1]Gánh nặng của COVID-19 cực kỳ nghiêm trọng ở Lombardy và Thung lũng Po (Bắc Ý), [2] một khu vực đặc trưng bởi nồng độ cao của các chất dạng hạt, vốn đã được biết là gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người. [3]Số liệu khu vực có sẵn cho Ý vào ngày 12 tháng 4 cho thấy khoảng 30% những người hiện dương tính vẫn sống ở Lombardy (khoảng 40% nếu xem xét tổng thể các trường hợp được xác nhận từ đầu vụ dịch), tiếp theo là Emilia Romagna (13,5%) , Piedmont (10,5%) và Veneto (10%). [2]Bốn khu vực này của Thung lũng Po chiếm 80% tổng số ca tử vong được ghi nhận ở Ý và 65% số ca nhập viện tại các Đơn vị Chăm sóc Đặc biệt. [2]
Một nghiên cứu được thực hiện bởi Trường Y tế Công cộng Harvard dường như xác nhận mối liên quan giữa sự gia tăng nồng độ PM và tỷ lệ tử vong do COVID-19 ở Hoa Kỳ [4] Trong các cuộc trao đổi trước đây, chúng tôi đã đưa ra giả thuyết về khả năng SARS-CoV-2 vi rút có thể hiện diện trên vật chất dạng hạt (PM) trong quá trình lây lan của bệnh, [5,6] nhất quán với các bằng chứng đã có
có sẵn cho các loại vi rút khác. [7-15] Tuy nhiên, vấn đề về hệ vi sinh vật có liên quan đến PM trong không khí, đặc biệt là trong môi trường đô thị, phần lớn vẫn chưa được điều tra, [16] và - hiện tại - vẫn chưa có ai thực hiện các nghiên cứu thử nghiệm nhằm mục đích cụ thể xác nhận hoặc loại trừ sự hiện diện của SARS-CoV-2 trên PM.
Ở đây, chúng tôi trình bày các kết quả phân tích đầu tiên mà chúng tôi đã thực hiện trên 34 mẫu PM10 của PM10 ngoài trời / trong không khí từ một khu công nghiệp của tỉnh Bergamo, được thu thập bằng hai thiết bị lấy mẫu không khí khác nhau trong khoảng thời gian 3 tuần liên tục, từ ngày 21 tháng 2 đến tháng 3. Ngày 13.
Theo phương pháp được mô tả bởi Pan et al.vào năm 2019 (để thu thập, định cỡ hạt và phát hiện vi rút trong không khí), [17] mẫu PM được thu thập trên bộ lọc sợi thạch anh bằng cách sử dụng bộ lấy mẫu không khí trọng lượng thấp (38,3 l / phút trong 23 giờ), tuân thủ phương pháp tham chiếu EN12341 : 2014 cho giám sát PM10.Vật chất dạng hạt bị giữ lại trên các bộ lọc với 99,9% điển hìnhsol khí giữ lại, được bảo quản đúng cách và giao cho phòng thí nghiệm Gen Ứng dụng và So sánh của Đại học Trieste.Do tính chất “môi trường” của mẫu, có lẽ rất giàu chất ức chế DNA polymerase, chúng tôi đã tiến hành tách chiết RNA bằng cách sử dụng bộ vi khuẩn đất phân Quick RNA thích nghi với loại bộ lọc. [18]Một nửa bộ lọc đã được cuộn lại, với mặt trên hướng vào trong,trong một ống polypropylene 5 ml, cùng với các hạt được cung cấp trong bộ dụng cụ.Từ 1 ml bộ đệm ly giải ban đầu, chúng tôi có thể nhận được khoảng 400 ul dung dịch, sau đó được xử lý theo quy định của các quy trình tiêu chuẩn, dẫn đến dung dịch rửa giải cuối cùng là 15 ul.Sau đó, 5 ul được sử dụng cho thử nghiệm SARS-CoV-2.Với nguồn gốc cụ thể của mẫu, qScript XLT 1-Step RT-qPCR ToughMix đã được sử dụng. [19]Các hệ thống khuếch đại là của giao thức được phát triển bởi Corman và cộng sự, được công bố trên trang web của WHO [20].
Thử nghiệm rõ ràng nhằm xác nhận hoặc loại trừ sự hiện diện của SARS-CoV-2 RNA trên vật chất dạng hạt.Phân tích đầu tiên sử dụng “gen E” làm chỉ thị phân tử và tạo ra kết quả dương tính ấn tượng trên 15 trong số 16 bộ lọc ngay cả khi, như chúng ta có thể mong đợi, Ct nằm trong khoảng 36-38 chu kỳ.
Sau đó, chúng tôi đã sao chép phân tích trên 6 trong số các bộ lọc dương tính (đã dương tính với “gen E”) bằng cách sử dụng “gen RtDR” làm chỉ thị phân tử - rất đặc hiệu cho SARS-CoV-2 - đạt được 5 kết quả đáng kể của tính tích cực;Các xét nghiệm kiểm soát để loại trừ dương tính giả cũng đã được thực hiện thành công (Hình 1).
Để tránh hết vật liệu lấy mẫu khan hiếm có sẵn, các RNA chiết xuất còn lại đã được chuyển đến Bệnh viện Đại học địa phương (một trong những trung tâm lâm sàng được Chính phủ Ý ủy quyền cho các xét nghiệm chẩn đoán SARS-CoV-2), để thực hiện lần thứ hai. kiểm tra mù song song.Phòng thí nghiệm lâm sàng thứ hai này đã kiểm tra 34 chiết xuất RNA cho các gen E, N và RdRP, báo cáo 7 kết quả dương tính cho ít nhất một trong ba gen đánh dấu, với tính tích cực được xác nhận riêng biệt cho cả ba gen (Hình 2).Do bản chất của mẫu và xét thấy rằng việc lấy mẫu không được thực hiện cho mục đích chẩn đoán lâm sàng mà để kiểm tra ô nhiễm môi trường (cũng tính đến việc các bộ lọc đã được lưu trữ ít nhất bốn tuần trước khi trải qua các phân tích di truyền phân tử, nhưhậu quả của việc ngừng hoạt động ở Ý), chúng tôi có thể xác nhận đã chứng minh một cách hợp lý sự hiện diện của RNA virus SARS-CoV-2 bằng cách phát hiện “gen RtDR” đặc hiệu cao trên 8 bộ lọc.Tuy nhiên, do thiếu các vật liệu bổ sung từ các bộ lọc, chúng tôi không thể lặp lại đủ số lượng thử nghiệm để cho thấy tính dương tính của cả 3 chỉ thị phân tử đồng thời.
Đây là bằng chứng sơ bộ đầu tiên cho thấy SARS-CoV-2 RNA có thể hiện diện trên các vật chất dạng hạt ngoài trời, do đó cho thấy rằng, trong điều kiện ổn định khí quyển và nồng độ PM cao, SARS-CoV-2 có thể tạo ra các cụm với PM ngoài trời và - bằng cách giảm hệ số khuếch tán của chúng - tăng cường khả năng tồn tại của vi rút trong khí quyển.Xác nhận thêm về điều này sơ bộbằng chứng đang diễn ra và nên bao gồm đánh giá thời gian thực về sức sống của SARS-CoV-2 cũng như độc lực của nó khi bị hấp phụ trên vật chất dạng hạt.Hiện tại, không có giả định nào được đưa ra liên quan đến mối tương quan giữa sự hiện diện của vi rút trên PM và sự tiến triển của đợt bùng phát COVID-19.Các vấn đề khác cần được giải quyết cụ thể là nồng độ trung bình của PM cuối cùngcần thiết để có “tác dụng tăng cường” khả năng lây lan (trong trường hợp người ta xác nhận rằng PM có thể hoạt động như một “chất mang” cho các hạt nhân giọt virut), hoặc thậm chí khả năng chủng ngừa về mặt lý thuyết là do phơi nhiễm liều tối thiểu ở ngưỡng thấp hơn của PM .
Hình 1 Các đường cong khuếch đại của gen E (A) và RdRP (B): các đường màu xanh lục đại diện cho các bộ lọc đã được thử nghiệm;đường chéođại diện cho các trích xuất bộ lọc tham chiếu;đường màu đỏ thể hiện sự khuếch đại của các mẫu dương tính.
Hình 2.Kết quả dương tính (được đánh dấu bằng X) cho các gen E, N và RdRP thu được cho tất cả mẫu 34 PM10bộ lọc được thử nghiệm trong phân tích song song thứ hai.
Leonardo Setti1, Fabrizio Passarini2, Gianluigi De Gennaro3, Pierluigi Barbieri4, Maria Grazia Perrone5, Massimo Borelli6, Jolanda Palmisani3, Alessia Di Gilio3, Valentina Torboli6, Alberto Pallavicini6, Maurizio Ruscio7, Prisco Piscitro8, Piscitro8
1. Khoa Hóa học Công nghiệp, Đại học Bologna, Viale del Risorgimento - 4, I-40136, Bologna, Ý
e-mail: leonardo.setti@unibo.it
2. Trung tâm Nghiên cứu Công nghiệp liên khoa “Nguồn tái tạo, Môi trường, Tăng trưởng Xanh, Năng lượng”,
University of Bologna, Rimini, Italy e-mail: fabrizio.passarini@unibo.it
3. Khoa Sinh học, Đại học “Aldo Moro” của Bari, Bari, Ý
e-mail: gianluigi.degennaro@uniba.it; alessia.digilio@uniba.it; jolanda.palmisani@uniba.it
4. Khoa Khoa học Hóa chất và Dược phẩm, Đại học Trieste, Trieste, Ý
e-mail: barbierp@units.it
5. Phòng Nghiên cứu Môi trường, TCR TECORA, Milan, Ý
e-mail: mariagrazia.perrone@tcrtecora.com
6. Khoa Khoa học Đời sống - Đại học Trieste, Trieste, Ý
e-mail: borelli@units.it; torboli@units.it; pallavic@units.it
7. Khoa Y học Phòng thí nghiệm, Bệnh viện Đại học Giuliano Isontina (ASU GI), Trieste, Ý
email: maurizio.ruscio@asugi.sanita.fvg.it
8. Hiệp hội Y học Môi trường Ý (SIMA), Milan, Ý
e-mail: priscofreedom@hotmail.com; alessandro.miani@unimi.it
9. Khoa Khoa học Môi trường và Poicy, Đại học Milan, Milan, Ý
e-mail: priscofreedom@hotmail.com; alessandro.miani@unimi.it
Đồng tác giả:
Leonardo Setti, Department of Industrial Chemistry, University of Bologna Viale del Risorgimento 4, 40136, Bologna, Italy; e-mail: leonardo.setti@unibo.it
Người giới thiệu
1. Tổ chức Y tế Thế giới, Các phương thức lây truyền vi rút gây ra COVID-19: ý nghĩa đối với các khuyến nghị phòng ngừa của IPC, Tóm tắt khoa học;có tại: https://www.who.int/newsroom/commentaries/detail/modes-of-transmission-of-virus-causing-covid-19-implication-for-ipcprecaution-recommendations (29 tháng 3 năm 2020)
2. Bộ Y tế Ý, bản tin hàng ngày Covid-19 bùng phát ở Ý, có tại http://www.salute.gov.it/imgs/C_17_notizie_4451_0_file.pdf
3. EEA, Cơ quan Môi trường Châu Âu, Báo cáo Chất lượng Không khí ở Châu Âu 2019;No 10/2019;Cơ quan Môi trường Châu Âu: Copenhagen, Đan Mạch, phát sóng tại: https://www.eea.europa.eu/publications/airquality-in-europe-2019
4. Xiao Wu, Rachel C. Nethery, M. Benjamin Sabath, Danielle Braun, Francesca Dominici, Tiếp xúc với ô nhiễm không khí và tỷ lệ tử vong do COVID-19 ở Hoa Kỳ, có tại: https://projects.iq.harvard.edu/ files / covid-pm / files / pm_and_covid_mortality.pdf
5. Hiệp hội Y học Môi trường Ý (SIMA), Định vị Vật chất Hạt giấy và COVID-19,
có tại: 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., Có vai trò linh hoạt không cho Vật chất dạng hạt trong sự lan truyền COVID-19 ở Bắc Ý ?, BMJ Rapid Responses, ngày 8 tháng 4 năm 2020, có tại: https://www.bmj.com/content/368/bmj.m1103/rapid-responses
7. Sedlmaier, N., Hoppenheidt, K., Krist, H., Lehmann, S., Lang, H., Buttner, M. Thế hệ của vi rút cúm gia cầm (AIV) bị ô nhiễm chất hạt mịn trong phân (PM2.5): phát hiện bộ gen và tính lây nhiễm và tính toán sự lây nhiễm.Vi sinh thú y.139, 156-164 (2009)
8. Zhao, Y., Richardson, B., Takle, E., Chai, L., Schmitt, D., Win, H. Sự lây truyền trong không khí có thể đã đóng một vai trò trong việc lây lan các vụ dịch cúm gia cầm độc lực cao năm 2015 ở Hoa Kỳ.Đại diện khoa học 9, 11755. https://doi.org/10.1038/s41598-019-47788-z (2019)
9. Ma, Y., Zhou, J., Yang, S., Zhao, Y., Zheng, X. Đánh giá tác động của các sự kiện bụi đối với tỷ lệ mắc bệnh sởi ở miền tây Trung Quốc.Môi trường khí quyển.157, 1-9 (2017)
10. Sorensen, JH, Mackay, DKJ, Jensen, C. Ø., Donaldson, AI Một mô hình tích hợp để dự đoán sự lây lan trong khí quyển của virus gây bệnh lở mồm long móng Epidemiol.Nhiễm trùng., 124, 577–590 (2000)
11. Glostera, J., Alexandersen, S. Hướng dẫn mới: Sự lây truyền qua đường không khí của vi rút gây bệnh tay chân miệng trong môi trường khí quyển, 38 (3), 503-505 (2004)
12. Reche, I., D'Orta, G., Mladenov, N., Winget, DM, Suttle, CA Tỷ lệ lắng đọng của vi rút và vi khuẩn trên lớp ranh giới không bình thường.Tạp chí ISME.12, 1154-1162 (2018)
13. Qin, N., Liang, P., Wu, C., Wang, G., Xu, Q., Xiong, X., Wang, T., Zolfo, M., Segata, N., Qin, H ., Knight, R., Gilbert, JA, Zhu, TF Khảo sát theo chiều dọc của hệ vi sinh vật liên kết với vật chất dạng hạt trong một siêu đô thị.Sinh học bộ gen.21, 55 (2020)
14. Zhao, Y., Richardson, B., Takle, E., Chai, L., Schmitt, D., Win, H. Có thể có
đã đóng một vai trò trong việc lây lan các đợt bùng phát cúm gia cầm độc lực cao năm 2015 ở Hoa Kỳ.Khoa học
Đại diện 9, 11755. https://doi.org/10.1038/s41598-019-47788-z (2019)
15. Ma, Y., Zhou, J., Yang, S., Zhao, Y., Zheng, X. Đánh giá tác động của các sự kiện bụi đối với tỷ lệ mắc bệnh sởi ở miền tây Trung Quốc.Môi trường khí quyển.157, 1-9 (2017)
16. Jiang, W., Laing, P., Wang, B., Fang, J., Lang, J., Tian, G., Jiang, J., Zhu, TF Tách chiết DNA tối ưu hóa và giải trình tự gen của các cộng đồng vi sinh vật trong không khí .Nat.Protoc.10, 768-779 (2015)
17. Pan, M., Lednicky, JA, Wu, C.-Y., Thu thập, định cỡ hạt và phát hiện vi rút trong không khí.Tạp chí Vi sinh vật học Ứng dụng, 127, 1596-1611 (2019)
18. Zymoresearch Ldt, mô tả sản phẩm, có tại: https://www.zymoresearch.com/products/quick-rnafecal-soil-microbe microprep-kit
19. Quantabio Ltd, giới thiệu sản phẩm, có tại: 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).
Phát hiện coronavirus mới 2019 (2019-nCoV) bằng RT-PCR thời gian thực.Eurosurveillance, 25 (3), có tại: .https: //www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6988269/
Bản gốc: https://doi.org/10.1101/2020.04.15.20065995
Thời gian đăng: 18-04-2020