人类病毒病原体在污水处 理中心气溶胶中普遍存在外文翻译资料

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人类病毒病原体在污水处理中心气溶胶中普遍存在

伊芙琳·布里斯博伊^1，2，马克·维莱特²，凡妮莎·迪翁-杜邦^1，2，雅克·拉伐³，雅克·科尔比⁴，亚历山大·卡利¹，卡罗琳·杜沙内^1，2

1. 拉瓦尔大学，亚历山大·瓦琼馆，魁北克医学大街1045号，QC G1V0A6，加拿大

2. CRIUCPQ, 2725, Chemin saint - foy，魁北克，QC G1V 4G5，加拿大

3. IRSST, 505 Boulevard de Maisonneuve O, montreal, QC, H3A 3C2, Canada

4. 加拿大魁北克，QC, G1V 4G2, RC-709, Laurier大道2705号，CRCHU

摘要

污水处理中心(WTC)的工作人员可能容易感染病毒引起的疾病，如普通感冒、流感和胃肠道感染。虽然有大量文献描述污水中的微生物群落, 只有少数研究对WTC气溶胶的病毒成分进行了表征,尽管影响WTC工作人员的大多数疾病都是由病毒引起的，而且其中一些病毒是通过空气传播的。在这项研究中，我们评估了四个WTCs中11种病毒病原体的存在情况，并使用宏基因组方法来描述其中一个WTCs空气中的病毒群落。对不同位置的WTCs气溶胶中病毒的存在进行了评价，并比较了四种常用空气采样器的结果。我们检测了11种病毒中的4种，包括人腺病毒(hAdV)、轮状病毒(HAV)、肝炎病毒(HAV)和疱疹病毒(HSV1)。宏基因组分析的结果发现WTC气溶胶中病毒RNA序列非常少，而来自人类DNA病毒的序列相对丰富得多。

关键词：空气传播病毒；空气取样；污水处理厂；病毒宏基因组

介绍

毫不奇怪，污水处理中心(WTCs)是高度污染的环境。流出水中的病毒浓度可能非常高，有时达到1011病毒/毫升（La Rosa等人，2010年）。几项研究报告显示，这类工人的症状和患病率更高（Khuder等人，1998年）。与非接触人群相比，他们更容易出现呼吸道症状、发烧、胃肠道症状和头痛（Khuder等人，1998年；Smitetal，2005年；Vanhoostetal，2010年）。“污水工人综合症”这一术语在1973年首次被用来描述这些症状的集合。

尽管WTC的职业症状大多与病毒感染有关，但只有少数研究将病毒作为这些环境中的职业风险进行了调查。先前的研究已证实在进水中存在人类致病性病毒，包括引起肠胃炎的诺如病毒（Pouillotetal.，2015；Qiuetal.，2015）和轮状病毒（Baggi等人，2001；Qiu等人，2015）;腺病毒（Osoulale和Okoh，2015；Qiu等人，2015）、鼻病毒和肠病毒（Baggietal.，2001，Qiuetal.，2015）会导致普通感冒，甚至单纯疱疹病毒（Bibby和Peccia，2013）也会引起口腔和生殖器的疼痛和水泡。在WTCs检测到的病毒中，许多病原体是通过气溶胶传播的（Tseng等人，2010年；Bonifait等人，2015年）。尽管这种传播途径很重要，但令人惊讶的是，很少有研究调查WTC工作人员通过空气接触致病性病毒的可能性。此外，在这些研究中，只分析了一种或两种病毒（Romanoetal.，1999；Uhrbrandetal.，2011；Masclaux等人，2014）。在丹麦WTCs，首次使用个人采样器在空气样本中检测到诺如病毒(Noro) GI和GII（Uhrbrand等人，2011年）。在31个瑞士WTCs的空气样本中也检测了腺病毒(AdV)、戊型肝炎病毒(HEV)和诺如病毒。研究人员发现，在测试的WTC气溶胶中，AdV、norovirus和HEV分别占100%、2%和0%（Masclaux等人，2014）。在意大利进行的一次WTCs气溶胶研究中，3.4%的空气样本中发现了肠病毒和呼肠病毒（Romano等人，1999年）。

迄今为止，宏基因组学仅被用于描述三个研究区的病毒群落（Whonetal.，2012；Halletal.，2013；Beetal.，2015）。在这些研究中，RNA病毒被排除在外，尽管大多数人类呼吸道病毒都有RNA基因组，如冠状病毒、流感病毒和偏肺病毒。据我们所知，这是第一次使用元基因组方法来描述WTC气溶胶中的病毒群落。

在加拿大东部，WTC的二次处理可能因工厂不同而不同。例如，当水从处理管道的早期阶段流出时，一些中心进行残留物质的生物去除(也称为生物过滤)，而另一些中心进行二次倾析作为生物过滤的替代。每天，世贸中心的工作人员在不同的房间或地点进行不同的处理步骤，其中一些会增加接触生物气溶胶的风险。在这项研究中，我们使用不同的空气采样器，使用定量聚合酶链反应(qPCR)来评估一些人类病原体病毒在WTCs不同位置气溶胶中的存在和丰富度。我们还在一个参与的WTCs中应用了病毒宏基因组学方法。

1.材料和方法

1.1.WTCs和选址

由于很少有关于职业性空气传播病毒暴露的报道，因此对于从气溶胶中收集和纯化病毒核酸没有一致的采样策略。因此，我们使用低流速和高流速采样方法。

在夏季，我们从加拿大东部的四个不同的WTCs收集了空气样本。采样了污水处理和工人日常工作的室内场所。本研究共提供了分布在四个WTCs中的11个位点(或采样点)。每个站点的相关细节如表1所示。

表1废水处理中心（WTC）和研究地点的说明

1.2.空气取样方法

1.2.1.取样进行qPCR分析

在这项研究中,两种不同的取样器被用来收集样本qPCR检测(Coriolisreg;mu;和Marple)。采样器放置在每个水处理点的同一位置。虽然采样时间依赖于采样器模型，但采样总是在同一天，在相同的6小时轮班期间进行。

TheCoriolisreg;mu;是一个在15毫升磷酸盐缓冲盐水(PBS)中收集颗粒的液体气旋。流量为200 L/min，持续10 min，共2 m³空气/样品。采样后，受体的体积调整到15毫升，以补偿蒸发。使用切向流过滤装置（100 kDa，Millipore，Darmstadt，Germany）收集的最终体积为200微升的总体积的五毫升，使用了传导病毒定量分析（0.67立方米空气）。

第二个采样器是一个粒度分级采样器，Marple个人级联撞击器（Thermo Fisher Scientific，Waltham，USA）用于收集含有生物气溶胶的病毒的气溶胶粒度分布信息。由于材料限制，每个WTC最多选择两个采样位置。在该取样器中，空气通过第一撞击级的六个径向槽加速，其中八个阶段中的每一个都撞击最终收集在过滤器上的空气动力学直径为0.5至21mu;m的颗粒的亚组分。在第八阶段之后，另一个过滤器收集剩余的微粒。以2l/min的流速使用5小时，共收集0.6m³。9个过滤器中的每一个在5ml PBS中洗脱，500mu;L用切向流过滤装置（100kDa，Millipore，Darmstadt，Germany）浓缩到25mu;L的最终体积中。提取此亚样本的核酸，然后用于qPCR。

1.2.2.病毒宏基因组

对于病毒基因组学方法，取样是用SASS 2300采样器（国际研究院，美国华盛顿）完成的，该采样器是一个高流量（300 L/min）的液体旋风分离器，允许延长取样周期，并产生较大的样本量（5 mL）。共采集空气30m³（采样时间100min）。

1.3.核酸提取

所有核酸均在100mu;L中提取和洗脱，并使用按照说明共同纯化DNA和RNA的QIAamp Minelote自旋病毒试剂盒（德国希尔登Qiagen）。使用iScripttrade;cDNA合成试剂盒(Bio-Rad实验室，米西索加，加拿大)，根据制造商的说明，对用于定量RNA病毒的样本进行逆转录。

1.4.qPCR分析

我们选择病毒qPCR引物基于两个标准:(1)是否扩增了WTC工作人员经常遇到的引起症状的人类病原体;(2)它们是否存在于废水中已被证实。11种病毒符合这些标准:流感病毒(Inf) A和B、诺如病毒(Noro) GI和GII、单纯疱疹病毒(HSV) 1和2、人鼻病毒、肠病毒、人腺病毒、轮状病毒(rota)和甲型肝炎病毒。

每20mu;L qPCR反应使用2mu;L的核酸（DNA或cDNA），使用iQtrade; Supermix工具包（加拿大米西索加市Bio-Rad实验室）。对所有11种病毒执行相同的热循环方案：在94°C下进行3分钟的初始变性步骤，然后在94°C下进行40个周期的变性步骤，持续15秒，然后在60°C下进行退火/延长步骤，持续1分钟。所有标准曲线的效率在90%到110%之间，R2在0.98以上。表2列出了用于定量扩增分析的引物和探针的序列。

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