Nándor
3 °C
16 °C

Megnéztük, hogy veszik ki a koronavírust a szennyvízből

NAK 1431
2020.05.29. 19:41

Mint arról az Index is hírt adott, a Pannon Egyetem, a Pécsi Tudományegyetem és a MOL együttműködésében kilenc városból származó mintákkal indult kutatás az új koronavírus kimutatására a lakossági szennyvízből. A kísérleti projekt beiindítását az inspirálta, hogy az Egyesült Államokban és Hollandiában már sikeresen végeztek kutatásokat, amelyekkel ki lehetett mutatni a Covid-19 megbetegedést okozó vírus nyomait a csatornarendszerből vett mintákban. Úgy tűnik, a módszer hasznos eszköz lehet a fertőzés megjelenésének, vagy éppen visszatérésének jelzésére a helyi terjedés korai szakaszában, illetve segíthet megbecsülni a koronavírus-fertőzés mértékét egy közösségen belül.

A Pannon Egyetem nagykanizsai kampusza a projekt egyik kulcsfontosságú központja - illetve nem is maga a kampusz, hanem a Vár utcai, csaknem száz éves épületben 2-3 hét alatt kialakított laboratórium, amit a Mol ajánlott fel a projekt céljaira és segített a laborfelújítás szervezésében.

Tudománytörténetileg érdekes mellékszál, hogy az épületet eredetileg az 1930-as évek elején építették, és kezdetben a szomszédos gabonafeldolgozó üzem középvezetői kaptak benne lakást. Az 1930-as évek közepén az olajtermelés zalai elindításakor a Magyar-Amerika Olajipari Részvénytársaság megvette, és az ország első olajipari laboratóriumát alakították ki benne dr. Gráf László vezetésével, Az ezt követő időszakban a nagykanizsai telephelyen zajló laboratóriumi tevékenységek bővítésének és az ehhez kapcsolódó fejlesztéseknek köszönhetően jött létre a Szénhidrogén Kutató és Fejlesztő Intézet, majd később Olaj és Gázipari Laboratórium, ami fénykorában 140 fővel működve nyújtott segítséget a hazai szénhidrogén mezők megtalálásához és hatékony kitermeléséhez. És most ebben a pár évvel ezelőtt szépen felújított történelmi épület lett a hazai járványellenes kutatások egyik fontos helyszíne: a Soós Laborban most megkezdődött a kilenc város szennyvizéből a minták előkészítése.

Három literből három milli

A program nagykanizsai helyszíneit személyesen is megtekinthettünk. A frissen csempézett, burkolt, festett de még nem teljesen berendezett labor három helyiséget foglal el a földszinten, a minták védelme érdekében csak megfelelő zsilipelés után, védőöltözetet öltve, köpenyben, maszkban, kesztyűben, hajhálóban, cipővédőben léphettünk be. A Nagykanizsán folyó munka lényege, hogy itt "veszik ki a vírust a csatornából", azaz a projektbe bevont városok szennyvízmintáiból itt koncentrálják a koronavírus (és egyéb mikroorganizmusok) örökítőanyagát, a pécsi virológiai laborban elemezhető mintát állítva elő. Hogyan történik mindez?

A programba bevont városok szennyvíztelepein egy mintavétel alkalmával háromszor egy liter szennyvíz kerül sterilen lezárt palackokba. A labor dolgozói egy-egy liternyi szennyvízmintát kezelnek egy menetben, meglehetősen feszes beosztás szerint. Egy adag minta természetesen tele van szilárd anyaggal, iszappal, kosszal, amitől ülepítéssel, többszöri centrifugálásssal és szűréssel meg kell szabadulni. Miután az üledékrésztől megszabadulnak, a még mindig közel egy liter folyadékrészt egész éjszaka kevertetik mágneses keverővel. Az éjszakai kevertetés során történik a “kisózás”: a folyadékhoz adagolt két különböző vegyszer megköti a vízmolekulákat, és ezzel a nagyobb méretű nukleinsav molekulákat, a különféle mikroorganizmusok RNS-eit és DNS-eit is megszabadítják úgymond a védő vízburoktól, megváltoztatva ezzel a polaritásukat.

A második napon több lépésben koncentrálják a mintát, többszöri vegyszeres kezeléssel, centrifugálással, mosással, ülepítéssel. Az így kapott kis térfogatú mintához megfelelően előkészített szilikagél pelletet adnak: ezek a kis golyócskák a felületükön megkötik az RNS-t és DNS-t. Újabb mosási lépések után megkapják a szilikagélt, amikhez már csak RNS és DNS tapad, amit nagyon nagy tisztaságú vízzel oldanak le.

A végeredmény 1-2 milliliternyi folyadék, amiben sokféle örökítőanyag lehet, közte a SARS-CoV-2 vírusé is.

Ahhoz, hogy a Pécsi Tudományegyetem virológiai laborjában célzott tesztekkel a vírust kimutathassák, a nagykanizsai Soós Laborban előállított mintát mínusz 80 Celsius-fokra lehűtik és átszállítják Pécsre.

Az RNS és DNS megkötése afféle vízválasztó a munkafolyamatban, előtte annyiféle szemmel láthatatlan élőlény lehet még a szennyvízmintában, hogy azt 4 fokon kell tartani, ne szaporodjanak el benne a különféle mikroorganizmusok. Ekkor a mintával dolgozók a védőfelszereléssel önmagukat is védik az esetleges kórokozók ellen. Az RNS és DNS megkötése után már nincs szükség a hűtött mintakezelésre, viszont a védőöltözet továbbra is szigorúan kell, ezúttal már a minta védelmében: nem szabad hogy emberről származó nukleinsav szennyezze be az elemzésre Pécsre küldendő anyagot. Ennek érdekében a mintákkal dolgozók akárhányszor elhagyják a labort, majd visszatérnek oda, aprólékos beöltözős procedúra után léphetnek be a folyamatosan takarított és fertőtlenített helyiségekbe.

A szennyvizekből kimutatható a koronavírus

Mivel a nagyvárosok szennyvíztisztító telepeire több tízezer háztartásból kerül szennyvíz, így a fertőzés mértéke a hagyományos tesztekhez képest jóval nagyobb mintában vizsgálható. Megnéztük azt is, hogyan zajlik maga a mintavétel: a nagykanizsai szennyvíztisztító telep bejövő csatornájának egy szakaszánál egy dolgozó megtölti a literes palackokat a szürkésbarnás bűzös folyadékkal. A nagykanizsai telep egyébként annyiból különleges, hogy itt még egy ráadás mintavétel is történik, mint azt dr. Galambos Ildikó egyetemi docens, a Pannon Egyetem Soós Ernő Víztechnológiai Kutató-Fejlesztő Központ intézetigazgatója az Indexnek elmondta. Az országos monitoring mellett a nagykanizsai telephelyen vizsgálják a szennyvízkezelő rendszer hatékonyságát is, azaz a belépő kezeletlen nyers szennyvíz mellett a kezelt, elfolyó vizet is elemzik, ezzel vizsgálva az eleveniszapos rendszer hatékonyságát, azt, hogy a szennyvíz kezelése során milyen mértékben sikerül a vírust eltávolítani a vízből, milyen hatékonyságú a technológia a városi szennyvíztisztító telepen. (Mielőtt kitörne a pánik, fontos megjegyezni, hogy az ivóvízbázisba nem kerülhet ily módon vírus vagy vírusmaradvány, csupán az élő vizekbe, folyókba, tavakba, nagymértékű hígítás után.)

Az egész folyamat egyébként 3-4 hete kezdődött el, amikor az Innovációs és Technológiai Minisztérium részére benyújtott pályázat értékelését követően a Pannon Egyetem Soós Ernő Víztechnológiai Kutató-Fejlesztő Központja és a Környezetmérnöki Intézete, illetve a Pécsi Tudományegyetemen működő Szentágothai János Kutatóközpont Virológiai Kutatócsoportja megkapta a felkérést, hogy foglalkozzanak ezzel a témával.

A munka kiindulópontja az volt, hogy külföldön megjelentek olyan tudományos kutatások, közlemények, amelyek bemutatták, hogy a szennyvizekből is kimutatható a koronavírus. Tény, hogy a fertőzött személyek esetén akár két hét lappangási idő is eltelhet, mielőtt megjelennek a betegség tünetei, a szennyvízből viszont a fertőzéstől számítva már három nap elteltével is kimutathatók a vírusok. Ezen alapulva a projekt célja egy olyan térinformatikai hálózat létrehozása, amelynek a segítségével követhető a koronavírus járvány lefutása, illetve láthatjuk, ha valahol újból erősödik a vírus terjedése és esetleg gócpontok alakulnak ki. A vírusok megjelenését, számuk növekedését észlelve ezen gócpontok könnyebben elkülöníthetőek, és a szükséges járványügyi intézkedések meghozhatóak

– magyarázta dr. Galambos Ildikó.

A konzorcium kutatói országos szinten kilenc várost választottak ki, nagyobbakat, kisebbeket is, ahonnan kétheti rendszerességgel vesznek mintákat a kezeletlen szennyvízből. Ezeket 4 Celsius-fokon szállítják Nagykanizsára. A nagykanizsai laborban hárman dolgoznak, a szennyvízből történő mintavétel koordinálásán Veszprémben két fő, és sokan dolgoznak közvetve azon, hogy a kilenc város szennyvízmintái megfelelő módon legyenek levéve és Nagykanizsára szállítva. "Ennek a hálózatnak a logisztikai kitalálását, megszervezését, működtetését, a szenyvíztelepek megkeresését a Pannon Egyetem Környezetmérnöki Intézete végezte. A kutatói konzorciumban rajtuk kívül a Soós Ernő Intézet, a Pécsi Tudományegyetem Virológiai Kutatócsoportja vesz még részt, a MOL pedig felújította és ingyenesen a rendelkezésünkre bocsájtotta a laborépületet" - elevenítette fel dr. Galambos Ildikó a projekt kezdeteit. "Itt, Nagykanizsán történik az egyliteres mintákból egy kétnapos, 20-25 lépésből álló koncentrálási, kémiai tisztítási folyamat, aminek a végén lesz egy másfél-két milliliternyi koncentrált mintánk, ami már csak DNS-t és RNS-t tartalmaz, és amit mínusz 80 fokon tárolunk és küldünk tovább a pécsi egyetemre. A Szentágothai-kutatóközpontban, professzor dr. Jakab Ferenc vezetésével történik a Nagykanizsán előállított minták PCR vizsgálata, ők mutatják ki a COVID-19 megbetegedést okozó vírusokat. Az így kapott eredményekből adatbázis készül, amelyből létrehozható egy olyan térinformatikai modell, ami alkalmas a járványügyi intézkedések támogatására."

A projekt jelenleg öt hónapig tart, két hónap után tartanak egy értékelést a kezdeti eredményekről, és döntés születik a folytatásról: kell-e sűríteni a mintavételeket, érdemes-e kiterjeszteni a mintavétel körét. Öt hónap elteltével a teljes folyamatot kiértékelik, ekkor dől el, hogy lehetséges-e a kapott tapasztalatokra építve egy megbízhatóan működő vírusmonitoring rendszert kialakítani.

Én nagyon erősen reménykedem benne, hogy a módszer működni fog, de garancia nincs rá. A koncentrálásra rengetegféle módszer van, nagy irodalma van, francia, német, amerikai, kínai kutatók más-más módszereket használnak az RNS és DNS kivonására. Ha a mi módszerünk nem működik, akkor továbblépünk. Kérdés, hogy látni fogunk-e változásokat, tudjuk-e mérni, és mennyire érzékeny a módszer

- mondta dr. Galambos Ildikó.

Folyamatosan monitorozni a társadalmat

Hazánkban jelenleg a járvány lefutó szakaszban van, de egyes vélekedések szerint várható egy újabb emelkedés a korlátozások feloldása után. "Nem ismerjük még eléggé a SARS-koronavírust, miképp reagál például a nyári hőmérséklet emelkedésre, változik-e a fertőzőképessége, miben másabb, mint az évente előforduló influenza vírusok – az ehhez hasonló kérdésekre is választ remélünk, bízva abban, hogy lesz értelme annak, amit csinálunk. Az eredményektől függően, a kidolgozott módszer nemcsak ezen vírus vizsgálatára lesz alkalmas, hanem más típusú kórokozókra is használható, adaptálható lesz."

Az Egészségügyi Világszervezet szerint továbbra is magas a koronavírus-fertőzés kockázata, ezért járványügyi készültségben fontos, hogy folyamatosan monitorozzák a társadalmat, és figyeljék, hogy újra felgyorsul-e a vírus terjedése. A vizsgálatok Ajkán, Budapesten, Debrecenben, Győrben, Miskolcon, Nagykanizsán, Pécsen, Szegeden és Veszprémben kezdődhetnek meg mintavételezésekkel. Hogy miért ezekben a városokban? A kutatók egyfelől azt keresték, hogy hol van egészen biztosan fertőzés, így Ajka például a járványkórháza miatt került be, de Veszprém és Nagykanizsa a logisztikai szempontból egyszerűbb elérhetőség miatt szerepel most ebben a körben.

Nagyon sok múlik persze a mintavételen. A projektben minden alkalommal három liter mintát vesznek a reggeli órákban, amikor a legtöbb lakossági szennyvíz kerül a rendszerbe. Ha van vírus a szennyvízben, akkor kerül a mintába is. Viszont ha nagyon minimális a fertőzés, például az ötvenezer nagykanizsai lakos közül csak egyvalaki fertőzött, és ő pont nem ment el reggel mosdóba, akkor előfordulhat, hogy nem mutatható ki a vírus jelenléte. Egyszóval a módszer érzékenysége még kérdéses, ez az öt hónapos projekt erre is választ ad, mondta ezzel kapcsolatban az egyetemi docens.

A nagy álom az lehetne, hogy a vírus detektálására egy gyors módszer kerüljön kidolgozásra, melynek segítségével a későbbiekben a szennyvíztelepeken rutinszerű mérésekkel lehessen jelezni az adott kórokozók megjelenését, és ennek tudatában lehessen a megfelelő lépéseket megtenni. Ilyen módszert persze nagyon nehéz kidolgozni, rengeteg buktatója van, de nagyon szép cél lehet.