COVID-19: Umwelt-Ingenieure, Wissenschaftler haben eine wichtige Rolle bei der Verhütung von Pandemien

Viel bleibt unbekannt über, wie SARS-CoV-2, das virus, das bewirkt, dass COVID-19, breitet sich über die Umgebung. Ein wesentlicher Grund dafür ist, dass die Verhaltensweisen und Eigenschaften von Viren sind sehr variabel—einige verbreiten sich leichter durch Wasser, andere durch die Luft; einige sind verpackt in Schichten von Fett-Moleküle, die helfen, Sie zu vermeiden, Ihre Gastgeber, das Immunsystem, andere sind „nackt“.

Dies macht es dringend für die Umwelt Ingenieure und Wissenschaftler zusammenarbeiten, die auf der Lokalisierung von viralen und ökologische Merkmale, die Einfluss auf die übertragung via Oberflächen, die Luft und Fäkalien, nach Alexandria Boehm, ein Stanford-professor für civil and environmental engineering, und Krista Wigginton, die Shimizu Visiting Professor in Stanford, department of civil and environmental engineering und associate professor an der University of Michigan.

Boehm und Wigginton co-Autor von einem kürzlich veröffentlichten Standpunkt in Environmental Science &-Technologie ruft nach einer breiteren, langfristigen und mehr quantitativen Ansatz zum Verständnis von Viren wie SARS-CoV-2, die sich durch die Umgebung. Sie sind auch principal investigators auf eine vor kurzem angekündigt, die National Science Foundation finanzierten Projekt zur Untersuchung der übertragung von Coronaviren zwischen Haut und anderen Materialien, die Wirkung von UV-und Sonnenlicht auf die Coronaviren, und die Verbindung zwischen Ausbrüche von Krankheiten und Viren-Konzentrationen in Abwasser.

Unten Boehm und Wigginton diskutieren, Wissenslücken, potenziellen Auswirkungen für die sichere Wasser -, aussichtsreiche Pfade und andere Fragen im Zusammenhang mit der Kontrolle von Viren wie SARS-CoV-2.

Als Umwelt-Ingenieure, was Sie tun, denken, sind einige der größten Lücken in unserem Verständnis von und die Fähigkeit zur Kontrolle von Viren wie SARS-CoV-2?

Boehm: haben Wir nicht ein gutes Verständnis von dem, was virus-Merkmale und ökologischen Faktoren kontrollieren virus-Persistenz in der Umwelt—zum Beispiel in Aerosolen und Tröpfchen, die sich auf Oberflächen inklusive Haut und im Wasser, einschließlich Meerwasser. Wenn ein neues virus entsteht, und stellt ein Risiko für die menschliche Gesundheit, die wir nicht haben, eine gute Möglichkeit der Vorhersage, wie Sie sich Verhalten in der Umwelt.

Teil des Problems ist historisch gesehen hat es begrenzte Mittel für diese Art von Arbeit. Die National Institutes of Health historisch noch nicht finanzierte Arbeit auf Krankheitserreger in der Umwelt, und Förderung an die National Science Foundation, die für diese Arbeit begrenzt ist. Auch, Coronaviren und die meisten der aufkommenden Viren, gefangen haben die Aufmerksamkeit der Welt im Laufe des letzten Jahrzehnts sind behüllte Viren, die sich, eingehüllt in eine äußere Schicht von Fett lipid-Moleküle, die Sie haben gestohlen, von Ihren Gastgebern. Proteine auf der Oberfläche der Umschläge können helfen, diese Viren umgehen das Immunsystem der Organismen, die Sie infizieren. Es wurde viel mehr Arbeit auf das Schicksal von nicht-umhüllten bzw. nackten Viren, weil die meisten Darm-Erreger im Kot sind nonenveloped Viren wie norovirus-und rotavirus.

Sind Viren wie SARS-CoV-2 eine Bedrohung für unsere Wasser-Quellen?

Boehm: Wir in der Regel nur sorgen über Viren im Wasser, wenn Sie ausgeschieden werden, die von Menschen in Ihren Kot und Urin. Die meisten umhüllte Viren werden nicht ausgeschieden im Kot oder Urin, so dass Sie nicht in der Regel in unseren Köpfen, wenn es um unsere Wasser-Quellen. Es mehren sich die Hinweise, dass das SARS-CoV-2-Viren, oder zumindest Ihre Genome sind im Kot ausgeschieden. Wenn infektiöse Viren ausgeschieden werden, dann fäkal-Exposition könnte eine route der übertragung. Es ist unwahrscheinlich, dass dies könnte ein wichtiger übertragungsweg, aber eine person könnte möglicherweise ausgesetzt werden, die durch Interaktion mit Wasser, kontaminiert mit unbehandelten Fäkalien.

Wigginton: Wir haben unser Trink-Wasser-Behandlung-Systeme mit der Menge der Behandlung, die Barrieren zu entfernen, die meisten Viren verbreitet und die am schwierigsten zu entfernen Viren. Die Forschung an Viren wie dem SARS-CoV-2-virus schlägt vor, dass Sie sind anfällig für diese Behandlungen. In Bezug auf virus-Konzentration und Ausdauer, dies ist kein worst-case-Szenario.

Was sind einige vielversprechende oder kritische Bereiche der Forschung für die Unterrichtung unserer Reaktion auf Virenausbrüche?

Boehm: Wenn wir die Entwicklung von Modellen zur Vorhersage der Umwelt überleben neuartige Viren, das wäre ein großer Schritt nach vorne. Dies zu tun, müssen wir verstehen, mechanistisch, wie sich verschiedene Eigenschaften des virus wie Größe und Zusammensetzung beeinflussen, wie Umweltfaktoren wie Temperatur-und Desinfektionsmittel—Kontrolle Ihr überleben.

Es gibt auch Möglichkeiten, um besser zu verstehen, wie das menschliche Verhalten spielt in virale übertragung. Zum Beispiel Kenntnisse darüber, wie effizient ein virus kann sich von einer Oberfläche auf einer Seite, die informiert werden sollten, indem die Arten von Oberflächen, die die Menschen wirklich berühren, und kann, wiederum, informieren Gesundheit Verhalten Interventionen, die tatsächlich in der Reduzierung der Exposition.

Sie schreiben, dass „environmental science and engineering Forscher sollten einen umfassenderen, langfristigen und mehr quantitativen Ansatz zum Verständnis von Viren, die sich durch die Umwelt.“ Können Sie das noch näher erläutern?

Wigginton: Wir neigen dazu, zu studieren Viren sehr intensiv, wenn es zu einem Ausbruch, aber die Ergebnisse von einem virus nicht einfach zu extrapolieren, um andere Viren, die sich fünf Jahre später. Wenn wir einen breiteren Ansatz, um zu studieren, viele Arten von Viren, könnten wir besser verstehen der Merkmale, die Ihr Umweltverhalten.

Boehm: Wir müssen sicherstellen, dass die Beobachtungen über die virus-Persistenz in der Umwelt sind quantitative, so dass Sie kann erweitert werden, um Verständnis virus-Persistenz in anderen Kontexten. Manchmal Forscher präsentieren qualitative Beobachtungen über Viren in der Umwelt, wenn Sie nicht von unmittelbarer Bedeutung für Ihre Studie. Zum Beispiel, einige frühe Berichte von SARS-CoV-2 im Kot wurde berichtet, als eine Anzahl von gen-Kopien des virus pro-Tupfer-Probe ohne die Berichterstattung über die Masse der Fäkalien auf den Tupfer. Leider werden diese Daten allein erlauben keine extrapolation zur Abschätzung der Konzentrationen von SARS-CoV-2 im Abwasser oder Exkremente, die viele Menschen würden gerne wissen, aus Besorgnis über die Gefahr, als auch ein Interesse an der Nutzung von Abwasser als epidemiologische tool.

Wie können sich Experten aus verschiedenen Disziplinen zusammenarbeiten Forschungs-Bemühungen zu maximieren Ihren Wert für die öffentliche Gesundheit?

Wigginton: Umwelt-Ingenieure und Wissenschaftler sind meist auf der Suche auf Krankheitserreger außerhalb des Wirtes. Sie sind die Erkennung von Krankheitserregern in Umwelt-Proben, ein Verständnis für Ihre Umwelt-Schicksal oder Gestaltung Ansätze, wie Wasser-Desinfektion, um Sie zu entfernen aus der Umwelt. Inzwischen Virologen untersuchen, was passiert, innerhalb der Wirtszellen und der öffentlichen Gesundheit Wissenschaftler versuchen, Menschen zu verstehen, die der Exposition gegenüber dem virus und wie es zirkuliert durch die Gemeinden.