SARS-CoV-2-virus Jyväskylässä jätevesiseurannan perusteella

Abstract

Maaliskuusta 2020 lähtien SARS-CoV-2-virus on ollut osana jokaisen ihmisen arkipäivää. Pandemian aikana virus on muuntunut uusiksi virusvarianteiksi, jotka ovat vuorollaan olleet aikansa valtavariantteja. Pandemian etenemistä on seurattu monilla menetelmillä. Yhdeksi lupaavaksi seurantamenetelmäksi on osoittautunut jätevesiseuranta. Tutkimusten mukaan SARS-CoV-2-infektion saaneet henkilöt erittävät virus-RNA:ta ulosteeseensa ja tämä päätyy jätevesiin. Tällöin tutkimalla jätevesien virus-RNA:n määrää voidaan seurata infektioiden määrää väestössä. Tässä kandidaatin tutkielmassa tutkitaan jätevesien sisältämää SARS-CoV-2-viruksen määrää Jyväskylän jätevedessä ja lisäksi positiivisia SARS-CoV-2-nenänielunäytteitä. Jätevesinäytteistä tutkittiin SARS CoV-2-positiivisuus ja näytteistä sekvensoitiin yksi Ion Torrent -menetelmällä. Potilasnäytteitä oli eri aikapisteistä ja niiden perusteella selvitettiin, mitä virusvariantteja Jyväskylässä on esiintynyt pandemian aikana. Potilasnäytteet sekvensoitiin Sanger-sekvensoinnilla. Jätevesinäytteiden SARS-CoV-2- osoituksen myötä saatiin selville Cq-arvo, joka voidaan muuntaa viruskopioiden määräksi jätevedessä muunnoskaavaa hyödyntäen. Tähän tietoon yhdistettiin Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen (THL) COVID-19-pandemia dataa ja jätevesipuhdistamon virtaamatietoja. Lineaarinen sekamalli rakennettiin ennustamaan viruskopioiden määrää jätevedessä ja tämän mallin ennustajiksi valikoitiin mitattu fluoresenssi qPCR-osoituksessa, tehohoidossa olleet potilaat COVID-19 kanssa ja takia ja SARS-CoV-2-tapausmäärät. Lisäksi tämän tutkimuksen tuottamalle viruskopioiden määrälle jätevedessä tehtiin virtaamakorjaus. Tätä tietoa verrattiin THL:n tuottamaan virtaamakorjatun RNA:n määrään jätevedessä näytteenottopäivinä Wilcoxonin testin avulla, jonka mukaan THL:n tämän tutkimuksen tulosten välillä on tilastollisesti merkittävä ero. Tämän tutkimuksen saamat virtaamakorjatun RNA-arvot ovat keskimäärän 10-kertaa suurempia kuin THL:n tulokset. Tutkielman tulosten perusteella tulevaisuudessa jätevedessä olevan virus-RNA:n määrää voitaisiin ennustaa THL:n tuottaman datan avulla käyttäen tietoa tilastoiduista tapauksista. Tällöin malli kertoo, paljon väestössä on tilastoituja ja tilastoimattomia tapauksia perustuen virusmäärään jätevedessä. Regressiomallien R2-arvot ovat kuitenkin alhaisia mallinnettaessa COVID-19-dataa, mikä pitää ottaa huomioon tehdessä tulosten tulkintoja.

Since the start of the COVID-19 pandemic many methods have been used to monitor the progress of the pandemic and the current variants circulating the population. Wastewater has proven to be one of the most promising monitoring methods. Studies have shown that people infected with SARS-CoV-2 excrete viral RNA into sewage water. In this case, the level of viral RNA in wastewater can be used to monitor the level of infection in the population. This bachelor thesis investigates the amount of SARS-CoV-2 virus in wastewater in the treatment plant of Nenäinniemi, Jyväskylä and positive SARS-CoV-2 nasopharyngeal samples from patients. Positive sewage samples were sequenced unsuccessfully. Patient samples were taken at different time points to determine which virus variants were present in Jyväskylä during the pandemic and the samples were sequenced. The original intention was to compare the results of the nasopharyngeal sample sequences with the sequences obtained from wastewater samples. However, this could not be achieved. The detection of SARS-CoV-2 in wastewater samples provided a Cq-value that can be converted to the number of virus copies in wastewater using a transformation formula. This data was then combined with COVID-19 data from the National Institute for Health and Welfare (THL) and flow rates of the wastewater treatment plant. A linear mixed model was fitted to predict the number of viral copies in the effluent and the predictors of this model were selected based on information criteria. Predictors selected were measured fluorescence in qPCR assay, ICU patients with COVID-19 and SARS-CoV-2 case counts. The viral copy number in the wastewater produced by this study was flow corrected and this data was compared with the flow corrected RNA in the wastewater on the sampling days produced by THL using the Wilcoxon’s test. The result was that there is a statistically significant difference between the results from THL and the results of this study. When comparing the flow corrected values of this study with THL’s, the values were averagely ten times higher in this study. This study found that the amount of viral RNA in wastewater could be predicted in the future using data generated by THL and by using information from confirmed cases. This will help in monitoring the pandemic. However, R2 values of the regression models are lower when modeling COVID-19 data, which must be considered when interpreting the results.