진짜 | 랴오닝 크라이오바이얼스(Liaoning Cryovials Inc.)

Nature Communications 14권, 기사 번호: 3692(2023) 이 기사 인용

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공중 SARS-CoV-2 바이러스에 대한 실시간 감시는 코로나19 팬데믹이 시작된 이후 과학계가 파악하지 못했던 기술적 격차입니다. SARS-CoV-2 감지를 위한 오프라인 공기 샘플링 기술은 소요 시간이 길고 숙련된 인력이 필요합니다. 여기에서는 SARS-CoV-2 에어로졸을 실시간(5분 시간 분해능)으로 직접 감지하기 위한 개념 증명 병원체 대기질(pAQ) 모니터를 제시합니다. 이 시스템은 고유량(~1000lpm) 습식 사이클론 공기 샘플러와 나노바디 기반의 초민감성 미세면역전극 바이오센서를 시너지 효과적으로 통합합니다. 습식 사이클론은 시중에서 판매되는 샘플러와 비슷하거나 더 나은 바이러스 샘플링 성능을 보여주었습니다. 실험실 실험에서는 장치 민감도가 77~83%이고 탐지 한계가 공기 1m3당 7~35개 바이러스 RNA임을 보여줍니다. 당사의 pAQ 모니터는 실내 환경에서 SARS-CoV-2 변종의 필요 시점 감시에 적합하며 관심 있는 다른 호흡기 병원체의 다중 검출에 적합할 수 있습니다. 이러한 기술을 널리 채택하면 공중 보건 당국이 신속한 질병 통제 조치를 시행하는 데 도움이 될 수 있습니다.

2019년 12월에 시작된 코로나바이러스 질병 2019(COVID-19) 대유행은 여전히 전 세계 국가를 괴롭히고 있으며, 세계보건기구(WHO)는 2023년 1월 첫 주 동안 전 세계적으로 170만 건 이상의 새로운 확인 사례를 보고했습니다1. 중증 급성 호흡기 증후군 코로나바이러스 2(SARS) -CoV-2) 코로나바이러스는 이 질병을 일으키며 감염자의 기침, 재채기, 호흡, 말할 때 배출되는 호흡기 비말을 통해 전파됩니다. 공기 전염은 주요 감염 경로 중 하나로 인식되며2,3 따라서 감염률이 빠르고 질병의 독성이 강합니다. 이러한 급속한 확산을 막기 위해 전 세계 정부는 공공 장소에서의 마스크 착용 의무화, 감염자 격리, 사회적 거리두기 등의 정책을 채택하여 공기 전염 위험을 줄였습니다. 그러나 이러한 통제 조치는 항공 여행 제한, 신체 활동 감소, 대규모 사교 모임 제한, 학교 및 사무실 폐쇄 등의 결과로 일상 생활에 부정적인 영향을 미쳤습니다. 많은 국가에서 정상적인 활동을 재개하는 데 거의 2년이 걸렸습니다. 그러나 감염에 대한 두려움과 질병의 주기적인 급속한 재발(예: 2022년 12월 말 중국4)은 병원균의 공기 전파 확산에 맞서 싸우는 가장 큰 국가들조차 준비가 되어 있지 않음을 강조합니다. 빠르고 저렴한 지역사회 수준의 감염 탐지 프로토콜을 사용할 수 없다는 점은 정책 입안자들이 신속한 코로나19 전파 완화 전략을 구현하는 데 제약 요인이 되어 왔습니다. 공기 중 SARS-CoV-2 에어로졸을 직접 감지할 수 있는 실시간 비침습적 감시 장치는 감염 관리 전략과 정상적인 활동 재개를 위한 잠재적인 솔루션입니다.

오프라인 공기 샘플링 기술은 일반적으로 바이러스 에어로졸 탐지에 사용되며, 여기서 샘플 수집 및 분석은 두 단계로 수행됩니다. 먼저, 독립형 바이오에어로졸 샘플러를 사용하여 바이러스 에어로졸을 수집한 다음, 샘플을 추가 분석을 위해 실험실로 운반합니다. 최근 연구에서는 응축 성장 기반 입자 액체 샘플러(PILS), 습식 벽 사이클론 기반 PILS 및 필터 샘플링과 같은 오프라인 공기 샘플링 기술을 사용한 후 역전사 정량 중합효소 연쇄 반응(RT-qPCR)을 사용한 바이러스 검출을 사용했습니다. 병원5,6,7,8,9, 쇼핑센터10, 대중교통10, 주거실11, 심지어 실외 공기12,13 내부 공기에서 SARS-CoV-2 RNA의 존재를 감지합니다. 이러한 연구 결과는 감염 확산을 통제하기 위해 공기 중 바이러스를 탐지하는 감시 방법의 중요성을 강조하지만, 이러한 오프라인 방법은 처리 시간이 길고(1~24시간) 숙련된 노동이 필요하며 실시간 정보를 제공하지 않습니다. 바이러스의 공기 전파를 관리하기 위한 신속한 통제 조치가 필요합니다.

95% collection efficiency for particles >1 μm and a cutoff diameter (where the collection efficiency is 50%) of 0.4 μm./p>10,000 copies/m3 (“high”). All experiments were performed either in duplicate or triplicate runs. A detailed description of the experimental setup and protocol is provided in Supplementary Method 5./p>200 lpm) had the highest virus recovery and were ideal for virus detection in an environment with low virus concentrations. However, low flowrate samplers (e.g., BioSampler®) provide a more accurate estimate of the virus concentration in the air. A similar finding was also reported by Luhung et al.40, where they investigated the effect of increasing the bioaerosol sampler flow rate (100 lpm to 300 lpm) on the bioaerosol recovery and concluded that high-flow air sampling maximized the time resolution and improved virus capture rate, especially at ultra-low bioaerosol concentrations. However, high-flow sampling is susceptible to inaccurate estimation of bioaerosol concentration per unit air volume. The underestimation of the virus RNA concentration by the wet cyclone in the chamber study could be due to evaporative losses, particle loss to the chamber walls, re-entrainment loss, or particle bounce commonly observed in high-flow wet cyclone sampling41,42./p>10,000 copies/m3 (high; n = 4). The data are presented as mean ± 1 SD of ‘n’ independent experiments (b) typical concentration of SARS-CoV-2 RNA copies measured in indoor air; the vertical dotted lines demarcate the low, medium and high virus concentration test levels; c PCR Ct value (inverted y-axis) of indoor air samples collected using the wet cyclone in apartments with SARS-CoV-2-positive patients (n = 7) and control room (n = 3). The data are presented as mean ± 1 SD of ‘n’ independent samples./p>1 μm ( ~ 100% collection efficiency). The LoD for the virus in the submicron-sized aerosols will vary based on the wet cyclone particle size-dependent recovery fraction (Supplementary Fig. 2). Fig. 3b shows the pAQ monitor performance when sampling laboratory aerosolized inactivated WA-1 and BA-1. pAQ monitor showed a sensitivity of 77% for WA-1 and 83.3% for BA-1. The concentrations of WA-1 aerosol samples measured using RT-qPCR are provided in Supplementary Fig. 7. The virus sensitivity of the pAQ is comparable to the sensitivity of other recently developed rapid biosensors (<10 min detection time) used for detecting viruses in saliva43,44, nasal swabs45, and exhaled breath condensate25 samples./p>