基於廢水的流行病學（透過汙水監測健康指標的過程）已成為追蹤導致新冠病毒病的 SARS-CoV-2 病毒傳播的常用方法。但在 2020 年之前，科學家們就已在使用這項技術來追蹤另一種公共健康威脅：阿片類藥物危機。正如汙水資料可以彌補 SARS-CoV-2 追蹤方面的差距一樣，這個公共傾倒場可以提供關於社群中正在使用哪些非法藥物以及預防策略是否正在產生影響的最新人口層面資訊。
由於過去四年廢水檢測的擴充套件，阿片類藥物監測工作重新獲得了新的關注，最終在去年秋天達到高潮，由廢水檢測初創公司 Biobot Analytics 運營了一個專案。Biobot 曾與美國國家和地方機構合作進行新冠病毒追蹤，最近宣佈正在測試來自美國各地 70 個地點的汙水樣本，以檢測阿片類藥物和其他幾種常用藥物，以及阿片類藥物過量治療藥物納洛酮。美國國家藥物濫用研究所所長諾拉·沃爾科夫表示，這項試點計劃旨在展示研究人員和衛生官員如何利用廢水資料為過量用藥預防工作提供資訊，該研究所資助了 Biobot 的工作。
“我們需要一些靈敏且及時的方法來檢測人們接觸了哪些藥物，”沃爾科夫說。“廢水提供了一個絕佳的機會來實現這一點。” 資料幾乎是即時報告的，反映了公共下水道流域中的所有人。相比之下，其他藥物使用追蹤來源通常滯後數月或數年，並且受到人們與醫療保健系統互動方式的限制。對於衛生官員來說，廢水資料可能對規劃納洛酮分配、外展活動和減少危害工作非常有價值。
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對於科學家來說，阿片類藥物監測代表著一個新領域的前沿，自 2020 年以來，該領域受到了極大的關注，並吸引了許多新的研究人員。亞利桑那州立大學的環境工程師艾琳·德賴弗表示，儘管目前的新冠病毒水平仍然很高，根據最近的廢水資料，但隨著對新冠病毒檢測興趣的減退，科學家們“正在回到 2018 年和 2019 年的狀態”。德賴弗在疫情開始之前就開始從事這項檢測工作。“但現在人們實際上已經意識到所有這些[研究]，我認為我們將看到更多地推動新事物，”她補充道——例如，檢測其他可以作為健康指標的化學物質，如應激激素。
為了從汙水中識別模式，科學家們從汙水處理廠採集樣本，這些處理廠處理來自社群家庭和企業的廢物。Biobot 的藥物監測計劃中，公司科學家與處理廠工作人員合作，使用自動化機器收集樣本，這些機器在一天中每小時抽取一次廢物，Biobot 分析化學高階組組長凱特·赫斯·希門尼斯說。然後，處理廠將樣本郵寄到 Biobot 的實驗室。“當我們收到樣本時，它們通常非常噁心，”希門尼斯說，因為蔬菜塊、蟲子和其他人們衝下排水溝的物品可能會與人類排洩物混合在一起。
在實驗室中，希門尼斯和她的同事過濾掉固體廢物，然後從剩餘液體中分離出他們想要測試的特定化學物質。之後，樣本就可以進行稱為液相色譜-質譜分析的分析化學技術了。德賴弗將這項技術描述為類似於篩選一碗萬聖節糖果：液相色譜儀“將糖果分成不同的堆——M&M 豆在這裡，Starbursts 糖果在這裡。” 然後質譜儀計算堆數——或根據其分子特徵量化每種化學物質的存在量。
液相色譜-質譜儀是先進的糖果分揀機，能夠尋找“數百種，甚至數千種”不同的化學物質，希門尼斯說。Biobot 的監測計劃測試每個樣本的五個目標：阿片類藥物芬太尼和賽拉嗪（也稱為“tranq”），興奮劑甲基苯丙胺和可卡因，以及藥物納洛酮。科學家們尋找藥物本身及其代謝物——人們在服用藥物後排洩的化學終產物——以追蹤消費模式可能隨時間發生的變化。希門尼斯解釋說，這些終產物告訴科學家，人們實際上使用了這些藥物，而不是將它們衝進馬桶。
根據 Biobot 與 NIDA 目前的協議，其專案中的站點將繼續每兩週收集一次樣本，直到 2024 年 8 月底，如果該試點專案進展順利，則有可能延長該專案。在科學家測試和分析樣本後，他們會將結果與當地公共衛生機構分享，這些資料將新增到現有的藥物濫用追蹤系統中。紐約州伊利縣衛生專員蓋爾·伯斯坦表示，伊利縣是參與該專案的縣之一，她期待獲得一個包含整個社群的資料集，而不僅僅是透過藥物過量死亡或 911 呼叫等衛生系統捕獲的統計資料。她說，現有的資料集僅顯示藥物過量和其他健康影響的“冰山一角”。
伯斯坦和她的同事可能會使用 Biobot 專案的結果來為醫療保健和應急工作人員以及廣大公眾的外展工作提供資訊，她說。例如，如果資料顯示該縣的廢水中芬太尼的含量不斷增加，伊利縣官員可能會鼓勵吸毒人員使用芬太尼試紙來檢查阿片類藥物的存在，或者“與有納洛酮的朋友一起”使用藥物，伯斯坦說，她指的是非處方劑量的納洛酮。參與該專案的衛生官員還將能夠看到廢水中納洛酮的趨勢，這可能有助於他們評估社群中使用該治療藥物的程度，Biobot 該專案專案經理卡梅倫·科爾比說。
由於該專案旨在用於研究，而不是公共衛生監測，Biobot 不會在儀表板上釋出結果資料，例如其流行的 COVID 追蹤網站上的儀表板，科爾比說，https://biobot.io/data/。這些資料也比 SARS-CoV-2 資料更敏感，因為它們顯示了人們對非法物質的使用情況；官員必須仔細考慮如何分享結果。Biobot 和 NIDA 尚未公開分享參與監測的 70 個站點的列表。舊金山公共衛生部門是少數幾個公開其參與廢水專案的部門之一。儘管如此，保持廢水資料的匿名性非常重要，舊金山公共衛生機構人口行為健康主任傑弗裡·霍姆說。“我們無法將資料追溯到某個社群，更不用說某個家庭或個人了，”他說。
雖然測試廢水中高風險藥物的專案早於疫情，但新冠病毒監測幫助公共衛生官員瞭解了其潛力。霍姆說，疫情讓廢水“證明了其在人口層面瞭解疾病負擔的價值”。他說，對於監測藥物使用、SARS-CoV-2 或其他公共衛生指標的科學家和衛生官員來說，下一步是確定“我們如何才能最好地利用廢水檢測，解讀資料，並最終使其具有可操作性？”
編者注（1 月 26 日）：本文在釋出後進行了編輯，以更好地澄清凱特·赫斯·希門尼斯的姓名和在 Biobot Analytics 的職位，並更正了對公司國家藥物濫用研究所資助的監測計劃中站點將持續收集樣本至 2024 年 8 月底的頻率的描述。