自从今年年初美国首次爆发禽流感以来，卫生和农业专家一直在努力追踪该病毒在奶牛群和数量不明的人类中传播的零星路径。对于大多数人来说，感染风险似乎仍然很低，但奶制品工人和其他直接接触奶牛的人已经生病。加拿大的首例人类病例刚刚报告，是一名青少年，目前病情危重。为了更好地掌握这种令人不安的局面，科学家们正在采用一种过去非常有效的病原体追踪工具：废水监测。
在过去的几周里，主要分散在加利福尼亚州各地（包括洛杉矶、旧金山、萨克拉门托和圣何塞等城市）的几个地点的废水样本，禽流感病毒 H5N1 的遗传物质检测呈阳性。疾病控制与预防中心的国家废水监测系统报告称，在截至 11 月 2 日的收集期内，加利福尼亚州有 14 个地点检测到阳性。截至 11 月 13 日，在美国各地，由斯坦福大学和埃默里大学研究人员运营的项目 WastewaterSCAN 监测的 15 个地点报告本月有阳性样本。但 WastewaterSCAN 的联合主任、斯坦福大学土木与环境工程师亚历山德拉·博姆说，在废水中发现 H5N1 物质并不一定意味着对人类健康构成风险。
分析通常由下水道粪便排放的微量病毒遗传物质，可以提醒科学家和公共卫生专家注意社区感染可能增加。例如，废水采样已成为预测美国各地新冠病例的重要工具。但 H5N1 对动物和人类 population 的影响方式使确定来源和了解疾病风险变得复杂。H5N1 对家禽可能是致命的。牛通常会从发烧、脱水和牛奶产量下降等症状中恢复，但兽医和农民报告称，在加利福尼亚州，牛的死亡率高于其他受影响的州。饮用感染奶牛生牛奶的猫可能会出现致命的神经系统症状。目前人类病例尚未造成任何已知死亡（大多数人有类似流感的症状，尽管有些人会发展为眼部感染），但美国境外过去的重大疫情已导致死亡。
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大众科学与博姆谈论了废水中最新的禽流感检测结果，以及科学家们如何利用这些数据来更好地追踪和了解动物和人类的疾病流行率和暴露情况。
阿曼达·蒙塔内兹；来源：WastewaterSCAN
[以下是经过编辑的采访记录。]
WastewaterSCAN 何时开始追踪 H5N1？
我们在德克萨斯州阿马里洛注意到一些非常不寻常的事情。[在 2024 年春季，]流感季节过后，我们在他们的废水中发现了非常高水平的甲型流感 [感染人类的四种流感病毒类型之一] RNA 核酸。这令人惊讶，因为我们知道废水中甲型流感与社区病例有关——但社区中病例不多，而且是在流感季节之后。然后我们也在新闻中听到，他们在德克萨斯州同一地区发现了感染禽流感的牛。因此，我们与当地的污水处理厂和公共卫生官员合作，对废水进行了测试。我们发现，确实是 H5 [禽流感 A 型病毒的一个亚型] 在他们的废物流中。我们确定，大部分 H5 来自牛奶加工厂合法排放到卫生下水道的物质。
然后，当我们在全国范围内扩展 H5 检测时，我们在一些地点发现了它，不久之后，在这些地点，奶牛被确定感染了[该病毒]。6 月，疾病预防控制中心实际上向各州发送了备忘录，要求他们尝试测量废水中的 H5，认识到测量结果有助于了解美国疫情的程度和持续时间。
废水分析是否能够追踪到任何来源的病例？
我们不能总是排除是野生鸟类或家禽或人类，但总体而言，大量证据表明，大部分输入可能来自牛奶。牛奶进入了消费者家中，人们将其倒入下水道中。我敢肯定你已经把牛奶倒进了水槽里——我知道我倒过。它也来自获得许可的运营场所，人们在那里制作奶酪、酸奶或冰淇淋，他们可能会从含有禽流感核酸的牛奶产品开始制作。
我想强调的是，人们家中可能含有禽流感 RNA 的牛奶不具有传染性，也不会威胁人类健康。这只是牛奶进入食物链的一个标志，最初牛奶中含有病毒。它已被杀死，因为牛奶产品经过巴氏消毒——顺便说一句，这就是为什么现在真的不建议饮用生牛奶或食用生奶酪的原因。构成这些病毒基因组的 RNA 在废水中非常稳定。即使在巴氏消毒后也很稳定。因此，您对生牛奶进行巴氏消毒，RNA 仍然以大致相同的浓度存在。
在废水中检测到它并不意味着对人类健康构成风险。它的意思是，附近仍然有受感染的牛，仍然需要做工作来识别这些牛，并将它们的产品从食物链中移除，这是负责疫情这一方面的官员的目标。
我们如何才能更好地确定病毒遗传物质的来源并评估人类感染率？
这非常困难，因为从基因上讲，病毒在[来源之间]没有区别。我们不能说，“哦，人类的病毒会是这样的，所以让我们寻找它。”我们正在与公共卫生部门密切合作，这些部门在对阳性流感病例进行测序方面非常积极。如果我们开始在[更多]人身上看到它，我们可能会知道，因为我们会在废水中看到差异。
我不想危言耸听，因为目前感染 H5N1 的风险非常小，而且症状确实很轻微。但我认为其中一个担忧是，病毒可能会在即将到来的流感季节发生变异。感染[季节性流感]的人也可能感染 H5N1，然后它可能会产生一种可能更严重的新毒株。我们希望废水数据以及人们和机构正在收集的所有其他数据，将共同帮助弄清发生了什么，并更好地保护公众健康。
您现在在监测中看到了哪些趋势？
最近，加利福尼亚州的情况刚刚开始变得严重。加利福尼亚州的大量废水样本都呈阳性，即使在非常城市化的地区也是如此，例如湾区和洛杉矶。问题是：为什么？在其中一些地点，实际上有一些小型企业用牛奶制作乳制品。但正如我之前提到的，另一种解释只是牛奶产品的浪费。
废水中 H5N1 水平与动物感染之间有何关联？
我们将其视为附近牛感染禽流感的早期指标或同期指标。首次检测是在德克萨斯州，我们看到在密歇根州进行了大量检测一段时间，现在热点是加利福尼亚州。作为科学家，我们将在未来分析所有这些。但有趣的是，废水中 H5 的检测与牛群被识别的时间相符，一旦得到控制，我们就停止看到它。
公共卫生官员正在使用这些数据来说：“好的，我们在这个地点得到了阳性结果。可能导致这种情况的不同来源是什么？我们是否测试了所有向该下水道流域的行业提供牛奶产品的牛？我们是否清除了我们州所有受感染的牛群，因为现在我们在废水中没有得到任何阳性结果？”
科学家和官员还在如何掌握病例和传播情况？
[美国农业部]和全国各地的不同实体正在从动物健康和食品安全的角度对此进行追踪。因此，正在对牛群和牛奶产品进行检测。还在对家禽进行检测，然后对接触受感染牛群和受感染家禽的工人进行检测。在临床方面，正在推动对流感阳性样本进行测序，以了解它是哪种流感，作为一种安全保障，以查看是否可能有人类中传播的禽流感。到目前为止，病例发生在实际接触受感染动物（在农场工作的人）以及可能在他们的一些家庭成员中。
追踪 H5N1 与新冠或其他病原体有何不同或相似之处？
我们追踪的所有其他病原体在概念上都与新冠相似，人类是[废水中病原物质]的来源。我们知道废水中病毒或真菌物质的出现与病例相符。禽流感是我们使用废水追踪主要不是来自人类来源（至少目前不是），但出于不同原因可能对人类健康产生影响的物质的第一个例子。这已成为废水如何不仅可用于追踪人类疾病，还可用于追踪人畜共患病原体（影响动物的病原体）的一个非常好的案例研究。因此，我们现在正在考虑废水还可以用于什么。哪些其他种类的动物副产品最终会进入废物流，其中可能包含传染病的生物标志物？H5 是我们的第一个例子，我确信还会有更多。